周育洪
摘 要:傾斜攝影測量技術(shù)作為公路測量領(lǐng)域中常用的一項技術(shù)策略,其具備效率高、數(shù)據(jù)獲取完整、操作方便等特點得到了廣泛的應(yīng)用。為了能夠?qū)A斜攝影測量技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用效果有全面的了解。筆者結(jié)合近年以來的工作實際經(jīng)驗,以傾斜攝影測量技術(shù)作為研究背景,在闡述該技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成內(nèi)容的同時對技術(shù)特點以及應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)探討,希望論述之后可給同類工程提供借鑒。
關(guān)鍵詞:公路工程;傾斜攝影;測量技術(shù);應(yīng)用
中圖分類號:U412.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
0 引言
在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展之下,越來越多的新興技術(shù)應(yīng)用到測量領(lǐng)域當(dāng)中。傾斜攝影測量技術(shù)是科學(xué)技術(shù)的一種產(chǎn)物,該技術(shù)主要是將傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)以及數(shù)字地面采集技術(shù)綜合結(jié)合起來成為一種新型的測量手段。通過該類技術(shù)的應(yīng)用,能夠彌補傳統(tǒng)人工攝像不足的問題,可以從宏觀層面上了解到被測量的參數(shù)實現(xiàn)了幾何糾正、多影像匹配、平差控制的處理效果。所以對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析,探尋出科學(xué)有效的技術(shù)方案,對推動公路工程測量工作的開展有著非常重要的幫助。
1 傾斜攝影系統(tǒng)簡介
山區(qū)公路勘測周期相對較短,工作任務(wù)比較多,并且受到惡劣環(huán)境的影響,所以勘測工作難度很高。傳統(tǒng)公路勘察線路主要是通過常規(guī)的航空攝影測量技術(shù)與地面實測的方式可以獲取地面三維坐標(biāo)信息,獲取準(zhǔn)確的測量圖形和數(shù)據(jù)信息,完成各項操作流程,所以導(dǎo)致實際應(yīng)用存在一定的局限和問題。所以,本文主要分析傾斜攝影測量技術(shù)方式。
1.1 傾斜攝影測量技術(shù)特點
(1)真實。構(gòu)建出清晰、準(zhǔn)確的模型,可以清晰的看到每一個細(xì)節(jié)部分。(2)高效率??膳c無人機測量速度比較,隨時掌握實際情況。(3)高精度。模型精確度較高,可以根據(jù)需要創(chuàng)建三維坐標(biāo)信息。(4)高精細(xì)。模型中有非常全面的紋理信息。
1.2 傾斜攝影系統(tǒng)的設(shè)備
傾斜攝影系統(tǒng)內(nèi)有很多的組成部分,包含飛行平臺、飛行導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器、監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。結(jié)合實際情況,本文選擇使用的飛行平臺的六旋翼航測無人機,該設(shè)備使用碳纖維構(gòu)造,結(jié)構(gòu)強度較高,重量比較小;操控非常簡單,在任何復(fù)雜條件下都可以滿足航測的需要。無人機中搭載傾斜傳感器設(shè)施,為掃擺雙相機云臺,配置索尼全幅相機依次擺動60°,在一個周期內(nèi)可以直接拍攝多個角度的地物航空影像,符合6臺相機的拍攝效果。
2 傾斜攝影測量技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用
在傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用時,需要按照公路測量的目標(biāo)要求做好設(shè)計方案的優(yōu)化,并且對涉及到的技術(shù)路線進(jìn)行劃分,同時嚴(yán)格按照操作原則進(jìn)行,以下為傾斜攝影測量技術(shù)測量過程:
2.1 傾斜攝影測量技術(shù)測繪
1∶500地形圖工藝如下:(1)收集各項資料,發(fā)布相關(guān)的控制措施和方案,收集測量區(qū)域內(nèi)的各項成果。(2)合理確定航線,確定像控點。明確相關(guān)的無人機航飛技術(shù)方案,并且與民航部門保持聯(lián)系,申請飛行空域,設(shè)置相關(guān)的設(shè)備,以更好的滿足飛行的需要。(3)像控點測量。外業(yè)技術(shù)人員需要進(jìn)行現(xiàn)場像控點規(guī)劃設(shè)計,并且做好測量坐標(biāo)的標(biāo)記處理。(4)根據(jù)需要創(chuàng)設(shè)實景模型,利用影像聯(lián)合的方式進(jìn)行傾斜影響區(qū)域網(wǎng)平差、多視影像密集點匹配技術(shù),從而可以得到精度較高的密度點云數(shù)據(jù)信息,還能夠利用集群技術(shù)可以縮短運算時間。(5)創(chuàng)建出三維實景模型,實現(xiàn)裸眼測圖,能夠準(zhǔn)確的掌握地物位置和屬性信息,外業(yè)調(diào)繪補測的工作量有效的降低,繪圖中記錄好各項疑問,從而可以實現(xiàn)有效核查。(6)繪制地形圖完成后,進(jìn)行數(shù)據(jù)精度檢查,達(dá)到地形圖的使用標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 傾斜攝影的技術(shù)流程
按照目前無人機傾斜攝影測量要求,結(jié)合本項目特性,發(fā)布如上技術(shù)流程,見圖1。
2.3 航線設(shè)計
(1)因為該區(qū)域的主要地形條件是山區(qū),氣候、環(huán)境、地質(zhì)等都比較特殊,要想選擇理想的起降場地有著一定的難度,對于飛行人員和飛機都有較高的要求。飛機起飛之前需要做好全面的檢測,各個零部件運行正常,沒有任何的缺陷與問題。技術(shù)人員合理調(diào)整技術(shù)參數(shù),各個數(shù)據(jù)都符合航測工作的需要,讓航測工作可以順利的實施下去。(2)要想提升模型與成圖的數(shù)據(jù)精度,在航線設(shè)計環(huán)節(jié),應(yīng)該做好下述處理措施:①對于落差在100 m以上的區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計,確保各個地區(qū)內(nèi)的分辨率全部達(dá)到精度的要求;②盡量保證航線的統(tǒng)一性,分架次逐步完成航測工作任務(wù),保證整體空三率和精度安全達(dá)到要求。為了使得人員、飛機的安全性合格,將航線導(dǎo)入到計算機軟件中,利用模擬飛行的方式確保飛機的安全性,以免航測時出現(xiàn)安全事故。
2.4 像控點布設(shè)方案
在進(jìn)行全面精度分析之后,如果是單架次航線規(guī)劃像控點,則數(shù)量設(shè)置在5個以上,而多個架次航線規(guī)劃的接邊處2個。
像控點采取應(yīng)用的是7字形,進(jìn)行地面硬化處理,使用紅、白漆的合理設(shè)置。像控點設(shè)置要做好如下工作:①在邊緣像控點上設(shè)置1~2條航線,旁向部位應(yīng)該設(shè)置1~2條基線;②分開進(jìn)行航線設(shè)置,其重疊在2條基線以上;③像控點都要在航攝前應(yīng)該有效設(shè)置,并且做好測量工作;④測量范圍內(nèi)確定檢查點。
2.5 空三加密和三維建模
(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理。將測量之后產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)信息直接錄入到91衛(wèi)圖檢查,數(shù)據(jù)達(dá)到精確性的要求,圖像的質(zhì)量和數(shù)量符合要求,進(jìn)行照片與名稱的編寫,為后續(xù)處理和利用提供基礎(chǔ)。(2)空三加密。通過工程導(dǎo)入影像與POS數(shù)據(jù),然后和連接點匹配好,并且導(dǎo)入像控點,然后進(jìn)行平差分析。如果空三加密無法滿足要求,應(yīng)該采取下述措施解決:①系統(tǒng)導(dǎo)入的各個影像應(yīng)該進(jìn)行焦距、傳感器的控制,保證達(dá)到精確性要求;②檢測影像數(shù)據(jù)能否達(dá)到亮度或者銳化等過度的要求;③在engine中進(jìn)行全面檢查,了解空三在那個部分是失敗的,然后對于該步驟的數(shù)據(jù)做出改進(jìn)和調(diào)整。(3)三維建模。進(jìn)行系統(tǒng)三維模型構(gòu)建,軟件可以形成高密度的點云數(shù)據(jù)信息,可以創(chuàng)建TIN模型,按照模型的空間信息,可以直接掌握影像紋理信息,可以賦予模型,最終可以形成OSGB格式形成三維模型。值得注意的是,在三維模型構(gòu)建的階段中,該技術(shù)的應(yīng)用還能夠通過模型建立在模型參數(shù)獲取的基礎(chǔ)上,對涉及到的精度進(jìn)行明確,能夠改善傳統(tǒng)技術(shù)存在的不足。
2.6 技術(shù)要點
(1)整理數(shù)據(jù),形成完善的影像資料。①照片數(shù)量和POS數(shù)量是一致性的,并且是相互對應(yīng)的;②POS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的坐標(biāo)系是對應(yīng)的。(2)內(nèi)業(yè)空三加密模型的創(chuàng)立,保證坐標(biāo)建立達(dá)到正確性,字段是一致性的,且使用正確的引擎路徑。(3)三維模型測圖。給模型內(nèi)導(dǎo)入合格的數(shù)據(jù)信息和文件資料,可以準(zhǔn)確的掌握房屋的位置信息,如果有模糊點,應(yīng)該及時做出調(diào)整;如果有植被的覆蓋,通過切割植被的功能保證數(shù)據(jù)點達(dá)到精度的要求。
3 地形圖精度
3.1 地形圖精度要求
在該項目中,主要的地形條件是山嶺,而測量時選擇精度為等高距0.5 m,符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的要求,具體見表1。
3.2 成果精度檢查
在成果檢查的過程中,主要是通過野外實測成果與傾斜攝影三維模型方式,進(jìn)行成果數(shù)據(jù)的對比,可以檢驗精度是否達(dá)到運行標(biāo)準(zhǔn)。成果精度檢查工作進(jìn)行中,要從平面、高程兩個方面進(jìn)行檢驗分析。以目前實測數(shù)據(jù)與傾斜三維模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)對比和分析,平面點位精度與高程精度合格。經(jīng)過分析誤差數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)平面中和誤差為0.06 m,高程中和誤差為0.12 m,全部達(dá)到規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求,滿足正常運行標(biāo)準(zhǔn)。
4 結(jié)語
經(jīng)過本文分析可以發(fā)現(xiàn),無人機傾斜攝影三維實景模型采集中,所得到的地形數(shù)據(jù)信息符合精度的標(biāo)準(zhǔn)和要求,可以大幅提升測繪生產(chǎn)效率和水平,所以該技術(shù)被大量的應(yīng)用到公路勘測領(lǐng)域內(nèi)。但是依然還有很多的問題無法徹底解決。其一,無人機續(xù)航里程較少。當(dāng)前無人機的電池材料較為單一,很多都是鋰電池,航行時間較短。要想解決該問題,需要研發(fā)出全新電池形式,解決動力來源;其二,地形圖是應(yīng)用半自動化方式,人機交互性好,容易人為操作而產(chǎn)生誤差和問題,所以需要引入計算機軟件分析技術(shù),提高數(shù)據(jù)分析精度;其三,傾斜攝影測量應(yīng)用在國土、規(guī)劃、建筑等領(lǐng)域效果好,技術(shù)比較成熟,但是還有如下問題:①數(shù)據(jù)量過大;②沒有統(tǒng)一文件和數(shù)字格式;③成本高;④零部件國產(chǎn)化水平低。
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