基于无人机倾斜摄影的应急测绘系统设计与应用

楚立刚 王东兴

山东明嘉勘察测绘有限公司 山东淄博 255000

如何有效的监测地质灾害是当前亟待解决的问题。传统的航空摄影测量技术无法有效的实现灾害监测，应用效率不高。随着无人机技术以及动态定位技术等的快速发展，无人机倾斜摄影技术以灵活机动的特征，能够在较短的时间内获取灾害区域的三维实景模型，为进一步的灾情评估和重建等提供可靠的地理信息依据。基于此，本文以某地区地质灾害应急测绘为例，讲述无人机倾斜摄影技术在地质灾害应急测绘中的应用效果。

1 无人机倾斜摄影技术概述

无人机倾斜摄影技术是一项先进的观测地物位置、外观等诸多属性的高新技术，其在应急测绘保障服务中的应用，能够为突发事件提供更为及时、准确、全方位的地理空间信息。当灾情一旦发生，应急测绘需要保证获取多源数据，通过处理数据，提取有效灾情信息，制作灾区专题图等，而无人机倾斜摄影技术的应用，是应急测绘保障工作顺利开展的最便捷手段。在应急测绘保障工作中，无人机摄影测量技术的应用能够获取到灾区的高清影像资料。无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用，恰好弥补了正射航测系统的短板，突破了二维局限性，通过搭载多角度相机实现了对灾区地物的垂直、倾斜等多角度拍摄，从而获取更为全面的多方位地物信息表达的数据，为应急测绘保障工作的顺利开展提供了技术支持。无人机倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域的一项高新技术，能够对测量对象进行多影像实时摄影测量，实现众多数据测量成果。

2 基于实景三维模型的地质灾害应急测绘技术

实景三维模型是以无人机倾斜摄影测量过程中拍摄的航空影像资料为基础制作的三维模型，具有精度高、逼真的特点。因此常被作为应急救灾时的电子沙盘，为较精确评估地质灾害受灾范围提供可靠的基础资料此外，在应急管理中也具有重要的参考意义，如确定安全点等。因此，将无人机倾斜摄影技术应用于地质灾害应急测绘中具有重要的现实意义。

3 无人机倾斜摄影技术在应急测绘中的应用

3.1 影像获取

①航线规划。航线规划是影像获取的前提，要充分考虑无人机续航能力和摄影云台的性能，设置合适的飞行高度和影像重叠度，获取满足倾斜摄影测量要求的影像信息。例如本次任务中目标区域航摄，设置航高150m，航向重叠度70%，旁向重叠度70%，共生成飞行航线9条，分3个架次完成航摄任务。②航摄飞行。无人机采用程控的模式进入航线实施航摄，拍照模式为定点曝光，一个飞行架次飞行时间为25min左右，需时刻监控无人机飞行状态，安全完成目标区域影像采集。

3.2 数据处理

无人机倾斜摄影测量数据处理分两阶段，在前期黄金24小时阶段，综合运用正面摄影测量技术与倾斜摄影测量技术，采取无人机正面摄影测量技术实现灾区大范围影像整合，结合无人机倾斜摄影测量技术对重点灾区进行精细化三维模型的构建，从而将灾区整体信息与重点局部详细信息迅速获取并掌握；在后期评估阶段，构建点云级融合三维模型，对重点灾区进行精细化三维模型构建，对大范围灾区则无须高精度构建三维模型，同时，根据应急测绘保障需求结合DSM、DLG以及已有地理数据等成果进行分析，并对关键地物进行数据提取，从而制作出应急专题图以及实景三维场景。

3.3 控制点布设与测量

①控制点布设。六旋翼无人机采用GPS定位模式，POS数据定位精度无法满足空中三角测量要求，需要人工布设地面控制点，提高三维模型量算精度。一般在500×500m的航摄区域内布设5个控制点即可，具体方法是在4个角隅和中心点各布一个，控制点数量越多模型精度越高。控制点选取在地面易识别的区域，最好是多个传感器影像的同名点，并把控制点对应的各传感器影像汇总在相应文件夹内。②控制点测量。控制点成果可由卫星影像读取、手持GPS测量、RTK测量、传统导线测量等多种手段获取。卫星影像读取和手持GPS测量效率高但精度低，传统导线测量精度高但受作战环境影响大，在演习期间为了快速获取精度可靠的控制点信息，采用了RTK测量技术。

3.4 实景三维建模

由于地质灾害应急测绘具有时间紧、任务重的特点，因此必须在较短的时间内获得精度可靠的实景三维模型，这就使得人工建模无法保障时间要求，必须采用自动化的建模技术。本次采用Smart 3D Capture作为自动建模的软件平台进行测绘区域的实景建模任务，能够在较短的时间内获得逼真的实景三维模型。由于无人机倾斜摄影技术能够获得测绘区域多角度、多方位的影像数据，因此自动生成的三维模型精度也较高，能够满足地质灾害应急测绘相应精度要求。

4 结语

综上所述，无人机倾斜摄影技术在地质灾害应急测绘中具有良好的应用优势，在今后地质灾害应急测绘中的应用会越来越广泛。无人机倾斜摄影测绘技术在地质灾害应急测绘中具有响应快、成图快、精度高的优势，能够更加直观的反映灾区基本现状。由于机载数据链重量大、倾斜摄影数据量大等问题，只有中大型无人机才能够完成应急测绘任务；由于受到数据链传输能力限制，在倾斜摄影数据处理过程当中需配合少量人工干预，还无法做到全自动处理。这些不足将在以后的研究中继续完善。