傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)急保障領(lǐng)域的應(yīng)用探索

陳軍建 徐峰 王波

摘 要：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是近年來(lái)遙感測(cè)繪領(lǐng)域快速發(fā)展的一門新技術(shù)，可用于獲取地物地貌的頂部、側(cè)面和三維結(jié)構(gòu)等詳細(xì)的信息，其拍攝數(shù)據(jù)可用于構(gòu)建可視化、可瀏覽并可量測(cè)的實(shí)景影像系統(tǒng)。將傾斜攝影技術(shù)和無(wú)人機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，充分利用傾斜攝影技術(shù)在三維城市建模等民用領(lǐng)域的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，探索該技術(shù)在應(yīng)急保障、效果評(píng)估和反恐處突等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影;無(wú)人機(jī);應(yīng)急保障

中圖分類號(hào)：P23;P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）02-0017-03

1基于無(wú)人機(jī)的傾斜攝影技術(shù)概述

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，又稱多視角航空攝影技術(shù)，是國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，利用先進(jìn)的定位技術(shù)嵌入精確的地理信息，滿足人們對(duì)三維信息的需求[1]。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的基本原理如圖1所示。

利用傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建的三維模型，開(kāi)創(chuàng)了三維地理信息新時(shí)代。如圖2所展示的基于傾斜攝影技術(shù)的三維建模與量測(cè)。傾斜攝影技術(shù)為用戶提供直觀、詳細(xì)、全面、精確的地理空間信息[2]。

無(wú)人機(jī)航測(cè)是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量手段的有利補(bǔ)充，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快捷、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)，尤其是在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)搭載不同傳感器可以獲取多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品，經(jīng)數(shù)據(jù)后處理，能夠?yàn)橛脩籼峁┒鄻踊漠a(chǎn)品，主要包括4D產(chǎn)品（數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字柵格地圖DRG、數(shù)字線劃地圖DLG）、傾斜攝影、視頻拍攝、高光譜及LIDAR等。無(wú)人機(jī)航測(cè)已在國(guó)土資源、城建規(guī)劃、農(nóng)林水利、公安環(huán)保、線路巡查、新聞采訪、旅游宣傳等行業(yè)得到廣泛的推廣應(yīng)用。

2無(wú)人機(jī)傾斜攝影的優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)狀

2.1無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）反映地物真實(shí)情況并且能對(duì)地物進(jìn)行量測(cè)。正射影像與傾斜影像的對(duì)比如圖3所示。相對(duì)于正射影像，傾斜攝影可以讓用戶從多角度觀察地物，可真實(shí)反映地物的外觀、位置、高度等屬性，增強(qiáng)了真實(shí)感，彌補(bǔ)基于正射影像應(yīng)用的不足和傳統(tǒng)人工模型仿真度低的缺點(diǎn)。

（2）傾斜攝影可直接基于成果影像進(jìn)行包括高度、長(zhǎng)度、面積、角度、坡度等的量測(cè)。

（3）多維建模具有較高的性價(jià)比。傾斜攝影測(cè)量能同時(shí)輸出DSM、DOM、DLG等數(shù)據(jù)成果。同時(shí)可用批量提取及貼紋理的方式，能夠有效地降低三維建模成本。

（4）影像采集處理的效率較高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：1～2年的中小城市人工建模工作，借助傾斜攝影側(cè)量技術(shù)只需3～5個(gè)月就可完成。

2.2傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

如圖4所示，制約無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)發(fā)展的因素主要在影像采集硬件、數(shù)據(jù)處理軟件和應(yīng)用拓展三個(gè)方面，而影像采集硬件又包括傾斜攝影相機(jī)和無(wú)人機(jī)平臺(tái)兩個(gè)方面。

我國(guó)自主研制的相機(jī)系統(tǒng)有：2010年10月劉先林院士團(tuán)隊(duì)率先研制成功的第一款國(guó)產(chǎn)傾斜相機(jī)SWDC-5，后來(lái)出現(xiàn)了上海航遙的ANC580、中測(cè)新圖的TOPDC-5和北京觀著的超微傳感系列[3]。

如圖5所示，數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，市場(chǎng)上有代表性的有：法國(guó)空客公司的街景工廠系統(tǒng)、Smart3D Capture系統(tǒng)、和美國(guó)的PhotoMesh軟件系統(tǒng)[3]。

搭載傾斜攝影相機(jī)系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，按照航攝任務(wù)的差異，可以是固定翼無(wú)人機(jī)或者旋翼無(wú)人機(jī)，只要其續(xù)航時(shí)間、最大航程和有效載荷等性能滿足要求即可。從大量的無(wú)人機(jī)航攝實(shí)踐來(lái)看，無(wú)人機(jī)的使用便捷性、飛行安全和用戶體驗(yàn)等方面還亟需進(jìn)一步的改善。

3無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)急管理應(yīng)用前景探索

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，下面將探討該技術(shù)在應(yīng)急管理領(lǐng)域的幾個(gè)可能應(yīng)用場(chǎng)景。

3.1應(yīng)急管理之防災(zāi)救災(zāi)

我國(guó)國(guó)土、海疆遼闊，地形地貌多樣復(fù)雜，同時(shí)又是自然災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)的國(guó)家。以地質(zhì)災(zāi)害為例，山體滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖這些較為嚴(yán)重的災(zāi)害多發(fā)生在較為偏遠(yuǎn)且地形地貌復(fù)雜的深山老林，人力難以到達(dá)。在救災(zāi)初期急需掌握第一手災(zāi)情，無(wú)人機(jī)在這些區(qū)域游刃有余。通過(guò)無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)，指揮無(wú)人機(jī)進(jìn)入災(zāi)害區(qū)域?qū)?shí)時(shí)圖像傳回后方指揮中心，讓地災(zāi)專家及時(shí)通過(guò)影像掌握地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況，根據(jù)影像分析制定地質(zhì)災(zāi)害防治措施;傾斜攝影具有數(shù)據(jù)收集快速的特性，并可進(jìn)行量測(cè)高度、長(zhǎng)度、面積、角度、坡度等參數(shù)，通過(guò)解譯和判讀，為準(zhǔn)確的判斷次生地質(zhì)類型提供數(shù)據(jù)支撐;根據(jù)需要，利用正射影像圖和三維立體模型快速生成各種比例尺線劃地形圖，更好地滿足地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的用圖需要[5]。

3.2應(yīng)急管理之損毀評(píng)估

損毀評(píng)估是指通過(guò)一定的觀測(cè)手段獲取災(zāi)害后其損毀信息，及時(shí)精確的評(píng)估損毀情況，并據(jù)此開(kāi)展后續(xù)計(jì)劃和決策。常規(guī)的垂直成像方法無(wú)法從中提取建筑物立面和三維信息。如圖6所示，不能準(zhǔn)確的反映損毀程度[6]。

因此，災(zāi)害后，依靠無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)可以充分反映的損毀細(xì)節(jié)，掌握充足、客觀的信息，并對(duì)目標(biāo)損毀情況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)達(dá)成正確的決策具有重要的意義。

3.3應(yīng)急管理之反恐處突

傾斜攝影在反恐處突方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。三維實(shí)景成像可以讓指揮著猶如身臨其境，為指揮決策提供直觀數(shù)據(jù)。傾斜攝影影像數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確的看到建筑物的門窗、路口、地物間的空間關(guān)系，通過(guò)量算，可以得到通視情況、制高點(diǎn)位置、路線選擇、阻擊手位置等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

4結(jié)語(yǔ)

基于網(wǎng)絡(luò)的態(tài)勢(shì)信息收集、處理、傳遞與綜合利用，對(duì)于應(yīng)急保障的影響將會(huì)越發(fā)明顯。本文概述了基于無(wú)人機(jī)的傾斜攝影技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展現(xiàn)狀，列舉了無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)急保障中的幾種運(yùn)用模式?；跓o(wú)人機(jī)的傾斜攝影技術(shù)正在推動(dòng)遙感測(cè)繪向縱深發(fā)展，以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復(fù)雜場(chǎng)景，對(duì)地表進(jìn)行全要素建模，為用戶提供了不需解析的直觀視覺(jué)體驗(yàn)和更加豐富的地理信息。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊國(guó)東，王民水.傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用及展望[J].測(cè)繪與空間地理信息，2016，39（01）：13-15.

[2] HoehleJ.Photogrammetric Measurements in Oblique Aerial Images[J].Photogrammetrie Fernerkundung Geoinformation，2008（01）：7-14.

[3] 李安福，曾政祥，吳曉明.淺析國(guó)內(nèi)傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展[J].測(cè)繪與空間地理信息，2014（09）：57-59.

[4] Remondino F，Gerke M.Oblique Aerial Imagery–A Review[C].Photogrammetric Week，2015.

[5] 龔善榮，龔建軍.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（17）：78.

[6] 林月冠.傾斜攝影技術(shù)在災(zāi)后建筑物損毀評(píng)估中的應(yīng)用分析[J].地理信息世界，2016（01）：108-114.