基于倾斜测量技术的区域无人机航空应急测绘系统设计研究
王硕
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王硕,. 基于倾斜测量技术的区域无人机航空应急测绘系统设计研究[J]. 国际科技论坛,2024.5. DOI:10.12721/ccn.2024.157345.
摘要: 在过去几十年里,地理信息技术在各个领域的应用取得了显著进展。特别是随着无人机技术的发展,无人机倾斜摄影测量技术逐渐成为地理信息等领域的热点研究方向。本文探索了无人机倾斜摄影测量技术在地理信息、测绘与建筑和农业领域的应用,对该技术数据处理与精度控制进行了探讨。
关键词: 倾斜摄影测量;无人机;技术分析
DOI:10.12721/ccn.2024.157345
基金资助:

1无人机倾斜摄影测量技术的优势

首先,通过以倾斜的角度拍摄地面目标,该技术能够获取全景和更具立体感的影像,相较于传统的垂直摄影,提高了地物的立体解译精度。其次,高效大范围数据采集也是该技术的优势之一,能够在短时间内覆盖大面积的地理区域,从而节约了时间和人力成本。精准三维建模也是无人机倾斜摄影技术的优势之一,通过捕捉地表目标的多个角度,为城市规划和建筑设计提供了真实而精确的数据。其灵活性使其能够轻松适应多样的地形和环境,无论是山区、城市还是森林,都能够获取高质量的地理信息数据。数字化的数据处理和分析为后期处理提供了高效手段,包括影像融合、三维重建等。此外,实时监测和应急响应方面,无人机倾斜摄影技术也展现了其应用潜力,能够在灾害监测和环境变化等方面提供及时的数据支持。最终,其相对低成本的操作和高效的数据采集,使其成为测绘工程中成本效益较高的解决方案。

2在地理信息中的应用

在数字地图制作与更新、地表三维重建以及环境监测与灾害评估等方面,无人机倾斜摄影测量技术带来了更高效、精确、安全的数据获取和分析手段,推动了地理信息科技的不断进步与发展。

2.1数字地图制作与更新

通过无人机倾斜摄影测量技术,可以高效地获取大面积地区的影像数据,从而制作或更新数字地图。这些数字地图具有更高的空间分辨率和更真实的地物形态表现,为地理信息系统(GIS)提供了更精准、实用的地图数据。

2.2地表三维重建

倾斜摄影技术能够获取多角度的影像数据,结合地面控制点与惯性导航系统等辅助技术,可以实现地表三维重建。通过该技术获取的三维地表模型,为城市规划、土地管理、建筑设计等方面提供了全新的空间分析与决策支持。

2.3环境监测与灾害评估

进行环境监测与灾害评估,尤其在人员难以到达的地区。无人机倾斜摄影测量技术可以通过实时采集倾斜影像,对自然灾害(如洪水、地质灾害等)造成的影响进行快速评估,有助于及早采取相应的救援和防范措施。

3在测绘与建筑中的应用

3.1城市规划与土地管理

借助该项技术,可以高效获取城市及周边地区的大范围影像数据,实现对城市用地现状和土地利用情况的快速调查和准确分析。这为城市规划决策提供了重要支持,帮助规划者更好地了解城市发展状况,优化土地利用,合理规划城市空间结构。

3.2建筑物立面测量与模型生成

该技术能够获取建筑物立面的多角度影像,通过对影像数据进行处理和分析,可以精确测量建筑物的高度、宽度和形状等参数,实现建筑物立面的三维建模。对于城市建筑物的评估、规划、维护和保护等方面具有重要意义。

3.3建筑工地监测与管理

在建筑工地施工过程中,该技术可以定期进行监测,快速获取施工现场的影像数据,对工地进度和施工质量进行实时监控与评估。同时,无人机倾斜摄影还可以辅助施工管理,提供更全面的视角,帮助解决工地管理中的问题。

4人机倾斜摄影技术在测绘工程中的具体应用

4.1航线设计

无人机倾斜摄影技术在航线设计方面展现了高度的灵活性和效率。通过智能航迹规划算法,实现了自动化的航线设计,最小化飞行路径的同时,确保对目标区域的全面覆盖。与传统航摄方法相比,无人机倾斜摄影技术可显著减少飞行时间,提高数据采集效率。例如,相较于传统测绘方法,无人机倾斜摄影技术可以将航线设计的时间缩短至10%以下。

4.2地面观测

倾斜摄影技术使得地面观测更为全面和精细。通过调整摄影设备的拍摄角度,能够更好地捕捉复杂地形、建筑物等地物的细节。在地面观测中,无人机倾斜摄影技术的分辨率通常高于传统方法,例如,在建筑物轮廓的清晰度方面,可以实现10cm级别的细节观测。

4.3GPS布设

无人机倾斜摄影技术在GPS布设方面实现了高精度的定位。通过使用高精度的GPS系统,可以准确获取无人机的位置信息,确保摄影设备在飞行过程中按照预定的航迹进行倾斜拍摄。典型的GPS定位精度可以达到厘米级,提供了可靠的飞行轨迹数据。

4.4数据处理

在数据处理方面,无人机倾斜摄影技术借助先进的图像处理和计算机视觉技术,实现了自动化的数据处理流程。例如,在图像匹配和三维坐标计算方面,相较于传统方法,无人机倾斜摄影技术可以提高处理效率,通常能够在原有时间的1/3内完成数据处理。

4.5城市规划

通过无人机倾斜摄影测量收集城市各区域地形地貌,对政府进行城市规划、建筑选址等多方面可以提供参考,甚至可以将工程建筑模型与倾斜摄影测量三维模型进行拼接,呈现出工程竣工后的真实效果。现阶段,在城市规划设计中,主要使用的数字化地图,这对于非专业人士而言,不够直观、真实,如果可以无人机倾斜摄影测量的影像资料与项目鸟瞰图结合,可以呈现更加直观的效果,可以分析项目与周边环境是否协调,这对于政府做出决策具有重要作用。

4.6矿区测量

通过无人机倾斜摄影测量拍摄的影像数据,生成三维模型可以更加真实地反映出矿坑的地形地貌,尤其是深坑、陡坎、悬崖陡壁等。现阶段,保护环境是大势所趋,利用无人机倾斜摄影测量影像资料生成的三维模型可以准确反映出矿坑的实际情况,在矿区整治、修复以及开发利用等方面可以发挥极大的作用。某矿区经过多年开采后,目前已经成为废弃矿坑,政府计划对矿区进行开发利用,但是其中一个矿坑深入地下百余米,边缘位置接近于垂直,测量人员难以进入坑底,因此选择利用无人机倾斜摄影测量,生成三维模型,真实反映了矿坑的地形地貌,为政府决策提供了参考依据。

4.7两违管控

将当前无人机倾斜摄影测量的数据与以往的房屋轮廓线以及层高dwg数据与进行套合,可以直观地分辨出被测区域内的房屋是否有新建或者拆迁的情况。一般情况下,选用正射影像进行对比,然而如果建筑增加层数或者改变用途,采用正射影像无法有效体现。比如部分违规建筑是在建筑顶层搭建钢构房屋,正射影像无法反映出建筑变更,此时就需要利用三维模型,这样可以直观反映建筑层高、建筑高度以及建筑材质。将以往的dwg数据与之进行对比,可以直观反映建筑是否存在增建、改建以及拆除的情况,这可以有效降低“两违管控”的工作难度,同时在拆迁方面也可以得到有效应用。

结束语

综上所述,无人机倾斜摄影测量在各行业得到广泛应用,并带来了较大的便利;该技术能够获取更加准确、丰富的数据信息,能够方便应用于重设三维的智能实体中,可以降低测绘成本。在今后的发展中,还需不断发觉、研究、尝试更多的先进技术,如红外技术、雷达技术等在倾斜摄影测量中的应用,通过无人机技术的续航能力和稳定性进一步加强,测量范围进一步扩大,结合三维建模技术获取更多更准确的信息和数据,可以预见必然会获得更大的发展,更多行业领域的应用。

参考文献

[1]罗枫.免像控无人机高清倾斜摄影三维建模精度分析[J].铁道勘察,2020,46(5):9-12.

[2]刘永琦.无人机倾斜摄影测量技术的应用探究[J].科学技术创新,2020(14):66-67.

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