无人机倾斜摄影技术在桥墩护坡测量中的应用

时间：2021-06-05 10:43:50 所属分类：智能科学技术 浏览量:

摘 要： 对无人机倾斜摄影技术的特点及工作原理等基本内容进行总结，结合工程实例，对某桥墩护坡采用无人机倾斜摄影测量技术，对其测量基本信息的收集、航线布设与数据获

　　摘 要：　对无人机倾斜摄影技术的特点及工作原理等基本内容进行总结，结合工程实例，对某桥墩护坡采用无人机倾斜摄影测量技术，对其测量基本信息的收集、航线布设与数据获取、空三加密自动建模、成果精度与误差分析等内容进行分析。研究表明，无人机倾斜摄影技术的应用，有效确保了桥墩护坡测量的精度，减少了测量时间和测量成本。

　　关键词：　无人机倾斜摄影技术; 桥墩护坡; 测量;

　　1 、无人机倾斜摄影技术的主要内容

　　1.1 、关于无人机倾斜摄影

　　无人机倾斜摄影主要是三维重建。基于单摄像机多角度垂直拍摄，投影平台倾斜，天线由多个镜头组合定位，然后通过图像多媒体技术旋转。根据无人机的POS系统或用于精确定位的GPS差分系统，提供了多角度成像处理，形成匹配密集图像和映射纹理生成模型的重要操作，最终形成三维重建。无人机倾斜摄影测量是基于无人机的摄影测量技术，具有周期短、灵活、航空摄影活动受到的限制较少、航拍成本低及飞行时间短等优点，可广泛应用于小型工程。

　　1.2、 无人机倾斜摄影技术的工作原理

　　倾斜摄影测量是通过获取研究区域中的拍摄位置，调整图像的方向以生成3D真实世界模型，研究捕获区域中地面对象的平面位置等场景模拟高科技方法。传统摄影测量主要通过获取研究区域中每个摄像机站点的中心投影图像的正射影像，来研究物体的平面位置。传统的摄影测量主要用于生成正射影像，倾斜摄影测量可以直接产生正射影像。与传统的移动测量方法相比，无人机携带的倾斜摄影测量系统效率更高，结果更准确。

　　1.3、 数据信息的获取和处理

　　根据现场勘察区的地形特征，参照相关技术规范和标准，合理设计测量区域的路线，完成桥墩护坡测量图像数据的采集。基本要求和技术指标如下：获取的图像是真彩色数字图像;平面精度满足相关尺度地形图的精度要求;拍摄的图像区域应清晰对比，色彩应柔和生动;应及时填写因各种原因获得的不合格航片，根据原始设计轨道执行错误修复。

　　2 、无人机倾斜摄影在桥墩护坡测量中的应用

　　某桥墩护坡所处的位置比较狭窄，而且河流水急，传统的人工测量危险系数极高，经过专家多方论证，决定采用无人机倾斜摄影技术对其进行测量。倾斜摄影系统使用无人机作为载体来启动空间三维数据采集，成为建立桥墩护坡三维模型的捷径。

　　2.1、 桥墩护坡测量基本信息的收集

　　2.1.1、 数字线描

　　数字线图(DLG)是桥墩护坡最重要的基本图纸形式，是测量、设计、管理等的基础。桥墩护坡的DLG包含桥墩护坡的框架信息和高程信息，以及护坡的矢量信息。内部人员可以通过桥墩护坡的框架和护坡坐标等信息快速生成白色模具。

　　2.1.2 、桥墩护坡调查区划

　　将相似或相同区域的模型划分为测试区域，并统一模型命名和纹理编号，以进行项目管理和类似的纹理共享。

　　2.1.3、 桥墩护坡倾斜图像

　　桥墩护坡倾斜图像是通过倾斜摄影获得的特征图像，包括特征的属性信息，并且相同的特征图像可以保存在同一文件夹中。

　　2.1.4 、桥墩护坡结构属性表

　　桥墩护坡结构属性表应记录要素的实际名称，对应的模型名称、纹理编号和高度，标题重叠，边缘重叠和坐标。

　　2.1.5、 结合表

　　结合表是模型的基础，记录了由哪个操作员、检查员检查哪个模型，以及模型名称、纹理编号、坐标和其他信息。

　　2.2、 航线布设与数据获取

　　工作人员在开展桥墩护坡测量作业期间，想要控制无人机的主要飞行范围，就必须参照实际情况，科学规划无人机主要的飞行航线。在此过程中，要确保无人机的航向重叠度在80%以上，其旁向重叠度要在60%以上。在布设航线期间，工作人员应参考测区的走向，充分运用直线方式，确保首末航线同边界线能够维持在平行状态。如此一来，在对应的测量区域内，测试镜头便能够获取相关影像。对倾斜摄影相机的拍摄及其角度而言，为确保物体边缘同样可以满足立体成像要求，必须控制好摄影机的航线范围。通常情况下，其范围应超出测量区域的边界线200m以外，最终航线路径需要满足14条，旁向重叠度与航向重叠度都应满足相关要求，摄影机飞行点的高度要保持在150m，旁向间距保持在38m，航向间距控制在25m。在开展拍摄作业期间，需要使用5镜头进行倾斜摄影，获取5组数据，还应保证所有数据内的照片都具备POS数据。

　　2.3 、空三加密自动建模

　　无人机倾斜摄影技术的应用情况还体现在空三加密自动建模方面，其三维建模流程如图1所示。该技术主要应用于桥墩护坡工程中，增加相关信息数据，为其添入每张照片相对应的POS信息数据与影像数据，随后针对其相对定向、特征点与连接处实施相互匹配，从而促使其逐步构建拍摄范围内的三角式测量结果。工作人员需要认真提取结果特征点，以此构建由纹理映射、密集点云数据与三角网，这三者共同形成的三角式倾斜模型。

　　3、 结语

　　目前，无人机倾斜摄影测量技术已经得到验证，并广泛应用于城市测量、公安应急、测量旅游、环保农林、水利电力检测等行业，改变了传统的测绘业务。大幅提高了测绘行业的运行效率，受到行业用户的高度重视，具有显着的经济效益和示范推广价值。特别是在本桥墩护坡测量中的应用，有效地提高了测量的精度，减少了测量时间，降低了测量成本，值得在同类项目中推广和应用。

　　参考文献

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　　《无人机倾斜摄影技术在桥墩护坡测量中的应用》来源：《交通世界》，作者：万烨葭,毛佳骏

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