地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的天空之眼-無(wú)人機(jī)傾斜攝影
在地球長(zhǎng)期的發(fā)展演化過(guò)程中，各種自然地質(zhì)作用或者人類(lèi)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致對(duì)災(zāi)害性地質(zhì)事件的發(fā)生，這種地質(zhì)事件被定義為地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害的主要類(lèi)型有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂縫。地質(zhì)災(zāi)害是一種不良的地質(zhì)現(xiàn)象，會(huì)直接或間接危害人類(lèi)安全，并給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成損失。因此，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查尤為重要，作為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的一種新型手段——無(wú)人機(jī)傾斜攝影正發(fā)揮著它的巨大作用。
一、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)
無(wú)人機(jī)傾斜攝影是近年來(lái)新興技術(shù)發(fā)展的典型代表，傾斜攝影可以全面的展現(xiàn)地表地貌的地理信息，通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載GPS、高清相機(jī)，按照約定的軌跡對(duì)地物目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行快速、全方位的的影像數(shù)據(jù)采集，利用智能化的數(shù)據(jù)處理軟件快速進(jìn)行影像拼接、空三加密、最終構(gòu)建目標(biāo)區(qū)域的數(shù) 字正射影像圖和三維立體模型等。無(wú)人機(jī)傾斜攝影在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、國(guó)土空間規(guī)劃、公安消防等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用效果。
測(cè)繪無(wú)人機(jī)通常的構(gòu)型有固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、固定翼-旋翼結(jié)合型。
數(shù)據(jù)處理軟件目前使用較多的有Context Capture、Pix4Dmapper、photoscan、inpho、上海瞰景開(kāi)發(fā)的Smart 3D實(shí)景三維建模軟件、大疆智圖等。
二、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的實(shí)際應(yīng)用
地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中需要研究地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的地質(zhì)特征、穩(wěn)定狀態(tài)及發(fā)展的趨勢(shì)，利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行三維立體測(cè)量，全方位采集隱患點(diǎn)的形態(tài)特征、植被覆蓋情況、裂縫發(fā)育及展布特征、受威脅對(duì)象情況等信息，通過(guò)建立模型可以量算地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的空間位置、面積、體積、坡度、長(zhǎng)度、工程開(kāi)挖方量等信息，為科學(xué)判斷地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性提供依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供參考。
地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)無(wú)人機(jī)傾斜攝影的外業(yè)操作詳細(xì)流程主要有飛行前的測(cè)區(qū)環(huán)境檢查、設(shè)備安裝、設(shè)備開(kāi)啟、航線規(guī)劃及飛行參數(shù)設(shè)制（照片重疊率設(shè)置參考如表1）、設(shè)備安全檢查、飛行作業(yè)監(jiān)控、設(shè)備關(guān)閉幾個(gè)步驟組成。內(nèi)業(yè)操作詳細(xì)流程有POS信息拷貝、照片數(shù)據(jù)整理、飛行架次解析、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、空三加密、像控點(diǎn)平差、三維建模。地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查無(wú)人機(jī)傾斜攝影項(xiàng)目實(shí)施實(shí)際過(guò)程中，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求及無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備的性能情況特點(diǎn)，工作步驟會(huì)略有不同。圖5、圖6為我中心在綏德縣某處大斜坡采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影完成的三維建模情況。
圖5 綏德縣某處大斜坡無(wú)人機(jī)傾斜攝影空三加密處理
圖6 綏德縣某處大斜坡無(wú)人機(jī)傾斜攝影成果展示
一、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)
無(wú)人機(jī)傾斜攝影是近年來(lái)新興技術(shù)發(fā)展的典型代表，傾斜攝影可以全面的展現(xiàn)地表地貌的地理信息，通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載GPS、高清相機(jī)，按照約定的軌跡對(duì)地物目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行快速、全方位的的影像數(shù)據(jù)采集，利用智能化的數(shù)據(jù)處理軟件快速進(jìn)行影像拼接、空三加密、最終構(gòu)建目標(biāo)區(qū)域的數(shù) 字正射影像圖和三維立體模型等。無(wú)人機(jī)傾斜攝影在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、國(guó)土空間規(guī)劃、公安消防等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用效果。
圖1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)示意圖
無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)主要有測(cè)繪無(wú)人機(jī)、測(cè)繪無(wú)人機(jī)搭載云臺(tái)、數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)處理軟件四個(gè)部分組成，整個(gè)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量工作由外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)及模型生成、成果圖件繪制及成果總結(jié)報(bào)告編寫(xiě)等階段構(gòu)成。測(cè)繪無(wú)人機(jī)通常的構(gòu)型有固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、固定翼-旋翼結(jié)合型。
圖2 按構(gòu)型劃分的無(wú)人機(jī)類(lèi)型
測(cè)繪無(wú)人機(jī)搭載云臺(tái)主要有單鏡頭、多鏡頭兩種形式，單鏡頭云臺(tái)主要用以生成正射影像，也可以通過(guò)調(diào)整云臺(tái)角度達(dá)到傾斜攝影測(cè)量的效果；多鏡頭云臺(tái)主要用以進(jìn)行傾斜攝影測(cè)量。
數(shù)據(jù)處理軟件目前使用較多的有Context Capture、Pix4Dmapper、photoscan、inpho、上海瞰景開(kāi)發(fā)的Smart 3D實(shí)景三維建模軟件、大疆智圖等。
二、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的實(shí)際應(yīng)用
地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中需要研究地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的地質(zhì)特征、穩(wěn)定狀態(tài)及發(fā)展的趨勢(shì)，利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行三維立體測(cè)量，全方位采集隱患點(diǎn)的形態(tài)特征、植被覆蓋情況、裂縫發(fā)育及展布特征、受威脅對(duì)象情況等信息，通過(guò)建立模型可以量算地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的空間位置、面積、體積、坡度、長(zhǎng)度、工程開(kāi)挖方量等信息，為科學(xué)判斷地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性提供依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供參考。
地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)無(wú)人機(jī)傾斜攝影的外業(yè)操作詳細(xì)流程主要有飛行前的測(cè)區(qū)環(huán)境檢查、設(shè)備安裝、設(shè)備開(kāi)啟、航線規(guī)劃及飛行參數(shù)設(shè)制（照片重疊率設(shè)置參考如表1）、設(shè)備安全檢查、飛行作業(yè)監(jiān)控、設(shè)備關(guān)閉幾個(gè)步驟組成。內(nèi)業(yè)操作詳細(xì)流程有POS信息拷貝、照片數(shù)據(jù)整理、飛行架次解析、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、空三加密、像控點(diǎn)平差、三維建模。地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查無(wú)人機(jī)傾斜攝影項(xiàng)目實(shí)施實(shí)際過(guò)程中，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求及無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備的性能情況特點(diǎn)，工作步驟會(huì)略有不同。圖5、圖6為我中心在綏德縣某處大斜坡采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影完成的三維建模情況。
表1 航線規(guī)劃照片重疊率設(shè)制參考
| 地形地貌 | 航向重疊 | 旁向重疊 | 適用項(xiàng)目 |
| 山地、建筑物密集區(qū) | 75-85 | 75-85 | 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、地籍測(cè)量、1：500地形圖 |
| 建筑物一般密集區(qū) | 65-75 | 65-75 | 1：500地形圖、規(guī)劃類(lèi) |
| 建筑物稀疏區(qū)、荒地 | 60-70 | 60-70 | 數(shù)字城市、規(guī)劃類(lèi) |
圖5 綏德縣某處大斜坡無(wú)人機(jī)傾斜攝影空三加密處理
圖6 綏德縣某處大斜坡無(wú)人機(jī)傾斜攝影成果展示
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