地质灾害调查中的天空之眼-无人机倾斜摄影

发布时间:2020-07-03 10:11     作者:万晓明 王煜 凌丹丹     来源:未知   分享到:
       在地球长期的发展演化过程中,各种自然地质作用或者人类活动会导致对灾害性地质事件的发生,这种地质事件被定义为地质灾害,地质灾害的主要类型有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝。地质灾害是一种不良的地质现象,会直接或间接危害人类安全,并给社会和经济建设造成损失。因此,地质灾害调查尤为重要,作为地质灾害调查的一种新型手段——无人机倾斜摄影正发挥着它的巨大作用。
       一、无人机倾斜摄影测量系统
       无人机倾斜摄影是近年来新兴技术发展的典型代表,倾斜摄影可以全面的展现地表地貌的地理信息,通过无人机搭载GPS、高清相机,按照约定的轨迹对地物目标区域进行快速、全方位的的影像数据采集,利用智能化的数据处理软件快速进行影像拼接、空三加密、最终构建目标区域的数 字正射影像图和三维立体模型等。无人机倾斜摄影在地质灾害调查、国土空间规划、公安消防等领域有着很好的应用效果。
       
                                                                                                                                                                   图1 无人机倾斜摄影测量系统示意图
        无人机摄影测量系统主要有测绘无人机、测绘无人机搭载云台、数据采集软件、数据处理软件四个部分组成,整个无人机倾斜摄影测量工作由外业数据采集、内业数据及模型生成、成果图件绘制及成果总结报告编写等阶段构成。
        测绘无人机通常的构型有固定翼无人机、旋翼无人机、固定翼-旋翼结合型。
       
       
       图2  按构型划分的无人机类型
       测绘无人机搭载云台主要有单镜头、多镜头两种形式,单镜头云台主要用以生成正射影像,也可以通过调整云台角度达到倾斜摄影测量的效果;多镜头云台主要用以进行倾斜摄影测量。
       
        
       数据处理软件目前使用较多的有Context Capture、Pix4Dmapper、photoscan、inpho、上海瞰景开发的Smart 3D实景三维建模软件、大疆智图等。
       二、地质灾害调查中的实际应用
       地质灾害调查中需要研究地质灾害隐患点的地质特征、稳定状态及发展的趋势,利用无人机倾斜摄影测量技术针对地质灾害隐患点目标进行三维立体测量,全方位采集隐患点的形态特征、植被覆盖情况、裂缝发育及展布特征、受威胁对象情况等信息,通过建立模型可以量算地质灾害隐患点的空间位置、面积、体积、坡度、长度、工程开挖方量等信息,为科学判断地质灾害的危险性提供依据,为地质灾害的防治提供参考。
       地质灾害隐患点无人机倾斜摄影的外业操作详细流程主要有飞行前的测区环境检查、设备安装、设备开启、航线规划及飞行参数设制(照片重叠率设置参考如表1)、设备安全检查、飞行作业监控、设备关闭几个步骤组成。内业操作详细流程有POS信息拷贝、照片数据整理、飞行架次解析、数据导入、空三加密、像控点平差、三维建模。地质灾害调查无人机倾斜摄影项目实施实际过程中,根据项目的实际需求及无人机倾斜摄影测量系统设备的性能情况特点,工作步骤会略有不同。图5、图6为我中心在绥德县某处大斜坡采用无人机倾斜摄影完成的三维建模情况。
表1 航线规划照片重叠率设制参考
地形地貌 航向重叠 旁向重叠 适用项目
山地、建筑物密集区 75-85 75-85 地质灾害调查、地籍测量、1:500地形图
建筑物一般密集区 65-75 65-75 1:500地形图、规划类
建筑物稀疏区、荒地 60-70 60-70 数字城市、规划类
 
 
 
图5 绥德县某处大斜坡无人机倾斜摄影空三加密处理

图6 绥德县某处大斜坡无人机倾斜摄影成果展示
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