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【摘 要】倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，在水利水电勘测中的应用逐渐广泛。本文主要分析了倾斜摄影技术的原理与技术优势，并着重探讨了基于倾斜摄影测量技术的水利堤防工程资源调查技术问题，以供参考。
【关键词】无人机；倾斜摄影测量技术；水利堤防工程；资源调查；调查技术
【Abstract】Tilt photography technology is a new high-tech developed in the field of international surveying and mapping of remote sensing， and its application in water conservancy and hydropower surveys has become increasingly widespread. This article mainly analyzes the principle and technical advantages of tilt photography technology， and focuses on the technical problems of water dike engineering survey based on tilted photogrammetry technology for reference.
【Key words】Drone；Tilting Photogrammetry Technology；Water Dike Engineering；Resource Survey；Survey Technology
隨着社会经济的发展，水利堤防工程规划设计难度不断加大。在设计中，采用传统的测量方式对水利堤防工程区域资源进行调查，不仅工作量大、效率低，而且成本也比较高，难以满足水利工程建设需求。倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，通过高效自动化的三维建模技术，能快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景，可使测量人员直观地掌握目标区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征，从而为电力和水利工程建设、地质灾害应急指挥等，提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和公共服务。利用倾斜摄影技术进行实景三维建模的方法，对水利堤防工程区域资源进行快速调查，可有效提高水利堤防工程的设计质量，优化工程建设投资造价，保护生态环境。
1. 倾斜摄影工作原理及技术优势分析
1.1 倾斜摄影工作原理。
倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，融合了传统的航空摄影和近景测量技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限。其通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、前视、左视、右视与后视共五个不同的角度采集影像，如图1所示。其中，垂直摄影影像，可经过传统航空摄影测量技术处理，制作4D（DEM、DOM、DLG与DRG）产品；前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，倾斜角度在15°～45°之间，可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。目前，采用倾斜摄影技术进行三维建模的后处理软件，以法国ASTRIUM公司的Street Factory和Acute3D公司的Smart3DCapture软件为典型代表。利用地物的垂直与倾斜影像以及少量的地面控制点，构建基于真实影像纹理的高分辨率真三维模型。可将生产的三维模型数据导入GIS平台进行应用分析，如对水利堤防工程所在地段的地物进行坐标、距离量测和面积统计，绘制地段平面图等。
1.2 倾斜摄影工作技术优势。
倾斜摄影技术的诞生彻底颠覆了传统测绘的作业模式，不仅使获取信息数据采集的作业手段简便易行，而且生成数字地表模型（DSM）得以快速实现。其优势具体如下：
（1）第一，高分辨率。倾斜摄影平台搭载于低空飞行器，可获取厘米级高分辨率的垂直和倾斜影像。
（2）第二，获取丰富的地物纹理信息。倾斜摄影从多个不同的角度采集影像，能够获取地物侧面更加真实丰富的纹理信息，弥补了正射影像只能获取地物顶面纹理的不足。
（3）第三，高效自动化的三维模型生产。通过垂直与倾斜影像的全自动联合空三加密，无需人工干预，即可全自动化纹理映射，并构建三维模型。这种三维模型能让用户从多个角度观察地物，实现了所见即所得，更加真实地反映地物的实际情况，极大地弥补了基于正射影像应用的不足，在应急防汛及监测时利于领导层做出正确的决策。
（4）第四，逼真的三维空间场景。通过影像构建的真实三维场景，不仅拥有准确地物地理位置坐标信息，并且可精细地表达地物的细节特征，包括突出的屋顶和外墙，以及地形地貌等精细特征。
（5）第五，倾斜摄影测量模型建设实现了室内自动化作业，不仅减轻了测绘人员的外业工作量，同时也简化了航测内业作业程序，模型建设完成后，内业人员可以在三维模型直接采集地形地物要素，根据需要进一步获取多元化的测绘成果，如DEM、DOM、DLG等，大大提高了劳动效率。
2. 基于倾斜摄影测量技术的资源调查技术应用
利用倾斜摄影技术快速构建目标区域三维空间场景，对水利堤防工程所在区域资源快速进行调查，合理避让城镇规划、大型工矿企业、自然保护区、林木密集覆盖区，以及高山大岭、重冰区等险恶地形与恶劣地质区，使水利堤防工程设计安全可靠，经济合理，减少工程建设对地方经济发展的影响。
（1）准确量测水利堤防工程区域内建筑物拆迁面积。
倾斜摄影测量所生产的实景三维模型，具有时效好、精度高、信息丰富的特点，可准确量测地物的坐标、宽度、高度和面积等。在真三维模型上进行精细化判读与室内量测，对水利堤防工程所在区域的建筑物楼层数与实际面积进行快速统计，从而有效估算工程建设所必需的房屋拆迁量，使工程赔偿造价准确合理，降低施工民事难度。
（2）准确确定林区植被属性与覆盖范围。
对于水利堤防工程所在区域林木密集覆盖区，在真三维模型上可直观地判断出林木种类与分布范围，并准确量测出地表林木高度；通过优化设计，有效避让林木密集区，减少对林木区的影响，有效控制青苗赔偿费用，保护生态环境，见图1。
（3）快速调查险恶地形与恶劣地质区。
通过逼真的三维环境，设计人员可快速直观地水利堤防工程区域的地形地貌细节特征，在经济合理的前提下，路径选择尽量避让崩塌、滑坡、高山大岭、重冰区、水网，以及矿产采空区等险恶地形与恶劣地质区，确保水利堤防工程不会出现因地形、地质因素等收到影响，同时，还能有利于工程后续协调与施工，使水利堤防工程安全可靠和顺利运行。
3. 结语
综上所述，将倾斜摄影技术应用于水利堤防工程资源快速调查中，具有创新性和先进性。通过时效好、精度高的实景三维模型对水利堤防工程进行优化设计，尤其在林木密集覆盖区、恶劣地质区及设施复杂地区，可有效提升水利堤防工程的设计质量与深度，使工程设计参数达到最佳，优化工程建设投资造价。目前，倾斜摄影测量所生产的三维模型还存在部分缺陷，主要体现在：在楼间距狭小的建筑物密集区，因建筑物的遮挡而造成底部变形较大；路灯、电力线等截面过小地物，特征点匹配较少而造成模型缺失；水面、玻璃等光滑表面缺少纹理特征，无法匹配特征点而产生模型漏洞等，今后可研究将地面三维激光扫描数据与倾斜摄影数据相融合，修补与完善三维模型。随着倾斜摄影技术的快速发展和日渐成熟，将在水利堤防工程区域资源快速调查中发挥越来越大的作用，为水利堤防工程的设计、施工与运行带来革命性的变化。
参考文献
[1] 胡智峰.基于倾斜摄影测量技术的资源调查技术研究[J].科技创新导报，2018，15（01）：80～81.
[2] 昌燕，李小亮.航空倾斜摄影测量技术及应用探讨[J].科技资讯，2017，15（24）：64～65.
[3] 曹斌.面向资源调查的倾斜摄影测量技术应用探讨[J].科技创新导报，2017，14（21）：24～25.
[文章编号]1619-2737（2018）04-22-828
【关键词】无人机；倾斜摄影测量技术；水利堤防工程；资源调查；调查技术
【Abstract】Tilt photography technology is a new high-tech developed in the field of international surveying and mapping of remote sensing， and its application in water conservancy and hydropower surveys has become increasingly widespread. This article mainly analyzes the principle and technical advantages of tilt photography technology， and focuses on the technical problems of water dike engineering survey based on tilted photogrammetry technology for reference.
【Key words】Drone；Tilting Photogrammetry Technology；Water Dike Engineering；Resource Survey；Survey Technology
隨着社会经济的发展，水利堤防工程规划设计难度不断加大。在设计中，采用传统的测量方式对水利堤防工程区域资源进行调查，不仅工作量大、效率低，而且成本也比较高，难以满足水利工程建设需求。倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，通过高效自动化的三维建模技术，能快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景，可使测量人员直观地掌握目标区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征，从而为电力和水利工程建设、地质灾害应急指挥等，提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和公共服务。利用倾斜摄影技术进行实景三维建模的方法，对水利堤防工程区域资源进行快速调查，可有效提高水利堤防工程的设计质量，优化工程建设投资造价，保护生态环境。
1. 倾斜摄影工作原理及技术优势分析
1.1 倾斜摄影工作原理。
倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，融合了传统的航空摄影和近景测量技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限。其通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、前视、左视、右视与后视共五个不同的角度采集影像，如图1所示。其中，垂直摄影影像，可经过传统航空摄影测量技术处理，制作4D（DEM、DOM、DLG与DRG）产品；前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，倾斜角度在15°～45°之间，可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。目前，采用倾斜摄影技术进行三维建模的后处理软件，以法国ASTRIUM公司的Street Factory和Acute3D公司的Smart3DCapture软件为典型代表。利用地物的垂直与倾斜影像以及少量的地面控制点，构建基于真实影像纹理的高分辨率真三维模型。可将生产的三维模型数据导入GIS平台进行应用分析，如对水利堤防工程所在地段的地物进行坐标、距离量测和面积统计，绘制地段平面图等。
1.2 倾斜摄影工作技术优势。
倾斜摄影技术的诞生彻底颠覆了传统测绘的作业模式，不仅使获取信息数据采集的作业手段简便易行，而且生成数字地表模型（DSM）得以快速实现。其优势具体如下：
（1）第一，高分辨率。倾斜摄影平台搭载于低空飞行器，可获取厘米级高分辨率的垂直和倾斜影像。
（2）第二，获取丰富的地物纹理信息。倾斜摄影从多个不同的角度采集影像，能够获取地物侧面更加真实丰富的纹理信息，弥补了正射影像只能获取地物顶面纹理的不足。
（3）第三，高效自动化的三维模型生产。通过垂直与倾斜影像的全自动联合空三加密，无需人工干预，即可全自动化纹理映射，并构建三维模型。这种三维模型能让用户从多个角度观察地物，实现了所见即所得，更加真实地反映地物的实际情况，极大地弥补了基于正射影像应用的不足，在应急防汛及监测时利于领导层做出正确的决策。
（4）第四，逼真的三维空间场景。通过影像构建的真实三维场景，不仅拥有准确地物地理位置坐标信息，并且可精细地表达地物的细节特征，包括突出的屋顶和外墙，以及地形地貌等精细特征。
（5）第五，倾斜摄影测量模型建设实现了室内自动化作业，不仅减轻了测绘人员的外业工作量，同时也简化了航测内业作业程序，模型建设完成后，内业人员可以在三维模型直接采集地形地物要素，根据需要进一步获取多元化的测绘成果，如DEM、DOM、DLG等，大大提高了劳动效率。
2. 基于倾斜摄影测量技术的资源调查技术应用
利用倾斜摄影技术快速构建目标区域三维空间场景，对水利堤防工程所在区域资源快速进行调查，合理避让城镇规划、大型工矿企业、自然保护区、林木密集覆盖区，以及高山大岭、重冰区等险恶地形与恶劣地质区，使水利堤防工程设计安全可靠，经济合理，减少工程建设对地方经济发展的影响。
（1）准确量测水利堤防工程区域内建筑物拆迁面积。
倾斜摄影测量所生产的实景三维模型，具有时效好、精度高、信息丰富的特点，可准确量测地物的坐标、宽度、高度和面积等。在真三维模型上进行精细化判读与室内量测，对水利堤防工程所在区域的建筑物楼层数与实际面积进行快速统计，从而有效估算工程建设所必需的房屋拆迁量，使工程赔偿造价准确合理，降低施工民事难度。
（2）准确确定林区植被属性与覆盖范围。
对于水利堤防工程所在区域林木密集覆盖区，在真三维模型上可直观地判断出林木种类与分布范围，并准确量测出地表林木高度；通过优化设计，有效避让林木密集区，减少对林木区的影响，有效控制青苗赔偿费用，保护生态环境，见图1。
（3）快速调查险恶地形与恶劣地质区。
通过逼真的三维环境，设计人员可快速直观地水利堤防工程区域的地形地貌细节特征，在经济合理的前提下，路径选择尽量避让崩塌、滑坡、高山大岭、重冰区、水网，以及矿产采空区等险恶地形与恶劣地质区，确保水利堤防工程不会出现因地形、地质因素等收到影响，同时，还能有利于工程后续协调与施工，使水利堤防工程安全可靠和顺利运行。
3. 结语
综上所述，将倾斜摄影技术应用于水利堤防工程资源快速调查中，具有创新性和先进性。通过时效好、精度高的实景三维模型对水利堤防工程进行优化设计，尤其在林木密集覆盖区、恶劣地质区及设施复杂地区，可有效提升水利堤防工程的设计质量与深度，使工程设计参数达到最佳，优化工程建设投资造价。目前，倾斜摄影测量所生产的三维模型还存在部分缺陷，主要体现在：在楼间距狭小的建筑物密集区，因建筑物的遮挡而造成底部变形较大；路灯、电力线等截面过小地物，特征点匹配较少而造成模型缺失；水面、玻璃等光滑表面缺少纹理特征，无法匹配特征点而产生模型漏洞等，今后可研究将地面三维激光扫描数据与倾斜摄影数据相融合，修补与完善三维模型。随着倾斜摄影技术的快速发展和日渐成熟，将在水利堤防工程区域资源快速调查中发挥越来越大的作用，为水利堤防工程的设计、施工与运行带来革命性的变化。
参考文献
[1] 胡智峰.基于倾斜摄影测量技术的资源调查技术研究[J].科技创新导报，2018，15（01）：80～81.
[2] 昌燕，李小亮.航空倾斜摄影测量技术及应用探讨[J].科技资讯，2017，15（24）：64～65.
[3] 曹斌.面向资源调查的倾斜摄影测量技术应用探讨[J].科技创新导报，2017，14（21）：24～25.
[文章编号]1619-2737（2018）04-22-828