傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

李 健

（山東天元信息技術(shù)集團有限公司，山東 東營 257000）

城市化發(fā)展和工程建設(shè)最重要的前提便是工程測量，不同地區(qū)地質(zhì)狀況存在較大差異，并且還具有較高的復雜性，因此工程測量的難度相對較高。為了確保工程測量的準確性，應(yīng)當注重先進技術(shù)的應(yīng)用[1]。傾斜攝影測量和GIS技術(shù)近幾年得到廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為工程測量環(huán)節(jié)的主要應(yīng)用技術(shù)，這兩項技術(shù)可以提升工程測量的質(zhì)量和效率。但是，在實際的工程測量工作中，一般需要面對的實際測量情況不僅較為復雜，還存在較多變化。為了充分發(fā)揮傾斜攝影測量和GIS技術(shù)在工程測量中的優(yōu)勢，應(yīng)當進一步深入研究這兩項技術(shù)的應(yīng)用要點，并且積極探索可以提升傾斜攝影測量和GIS技術(shù)效果的措施，為工程測量可以更加高效和優(yōu)質(zhì)地應(yīng)用這兩項技術(shù)奠定堅實的理論基礎(chǔ)，在提升工程測量精度的基礎(chǔ)上，促進后續(xù)工程施工質(zhì)量的有效性不斷提升[2]。

1 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)

工程建設(shè)過程的全部測繪工作可以統(tǒng)稱為工程測量。在實際開展工程測量工作時，相關(guān)測量人員通常需要兼顧較多的工作，而工程測量對于精準度具有較高的要求，因此必須要對測量技術(shù)合理應(yīng)用。作為近幾年逐漸興起的高新技術(shù)，傾斜攝影測量技術(shù)在傳統(tǒng)攝影基礎(chǔ)上進行了改進，不僅可以從垂直角度拍攝，還可以從其他角度（主要是4個傾斜角度）更加靈活地進行傾斜拍攝，貼合實際測量工作需求，將多臺傳感器安置在同一個飛行平臺上，能夠在很大程度上提升測量結(jié)果的準確度[3]。而GIS技術(shù)便是我們常說的地理信息系統(tǒng)技術(shù)，相關(guān)測量人員在這一技術(shù)的支持下可以實現(xiàn)對各種資源環(huán)境信息的全面、有效管理。

2 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 傾斜攝影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

傾斜攝影測量之所以在工程測量中得到廣泛應(yīng)用，主要是因為該測量技術(shù)可以廣泛獲取信息、具有較低的測量成本以及可以測量地形地貌復雜的地區(qū)，并且在影像分辨率方面具有突出優(yōu)勢。與傳統(tǒng)攝影技術(shù)相比，傾斜攝影測量技術(shù)主要在影像數(shù)據(jù)或取消率方面進行了改進，可以效解決以往攝影技術(shù)難以傾斜拍攝的問題有[4]。在傾斜攝影測量技術(shù)的支持下，相關(guān)人員可以在極短的時間內(nèi)獲取大量信息。另外，傾斜攝影測量不需要使用太多的設(shè)備，因此整體測量成本也不高，還可以幫助節(jié)省測量人力和時間，因此有助于工程測量經(jīng)濟效益的提升。工程測量中經(jīng)常面對地形地貌狀況復雜的地區(qū)，導致測量技術(shù)難以發(fā)揮作用，嚴重拖慢工程測量進度，而采用傾斜攝影測量技術(shù)不僅能夠完成地形地貌復雜的測量任務(wù)，還不會受到惡劣天氣影響而降低測量精度[5]。

2.2 GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

GIS技術(shù)在工程測量中得到有效應(yīng)用，主要是因為其不僅可以提供準確的數(shù)據(jù)，還可以為工程測量質(zhì)量提供保障和提升工程測量效率。應(yīng)用GIS技術(shù)，測量人員可以在工程測量過程中勘探測量和綜合評價周圍環(huán)境，從更加可靠的層面分析地區(qū)與工程施工的適配度。在該技術(shù)的支持下，技術(shù)人員可獲取專業(yè)、準確的數(shù)據(jù)，為項目可行性分析助力[6]。GIS技術(shù)可以在復雜環(huán)境或者陌生環(huán)境中提供不同方案，為工程測量順利開展提供方便。另外，在GIS技術(shù)的支持下還可以進行計算機建模，對當?shù)氐乩憝h(huán)境直觀展現(xiàn)，既有助于節(jié)約成本，還能夠為施工方案的可行性提供有力保障。在實際的工程測量中，地形以及測量技術(shù)應(yīng)用水平都會對最終測量結(jié)果產(chǎn)生影響。應(yīng)用GIS技術(shù)可以有效消除以往測量環(huán)節(jié)的隱患，大幅度提升測量精準度，同時應(yīng)用三維模型對當?shù)氐匦沃庇^展示，可以進一步保證工程測量質(zhì)量。

3 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的具體應(yīng)用

3.1 傾斜攝影測量技術(shù)在工程測量中的具體應(yīng)用

3.1.1 生成、整合以及匹配多視影像

該測量技術(shù)在實際應(yīng)用于工程測量當中，需要先進行DSM等數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建。DSM是數(shù)字地表模型，屬于一種地面高層模型，可以對地形地貌的實際起伏狀態(tài)更加直觀、形象地展現(xiàn)，在實際中可應(yīng)用該測量技術(shù)先完成地形地貌虛擬模型的構(gòu)建，提取和分析分割影像及其邊緣、紋理的信息，最終實現(xiàn)多視影像的生成。之后，測量人員還需要整合多視影像[7]。DSM當中的導航定位定向系統(tǒng)（POS）增加了更多的圖像元素的外部方向，可以完成自動化測量，還能夠依據(jù)精確序列從粗到細地排列測量圖像，每一層圖像都可以自動匹配最終整合圖像。多視影像無論是覆蓋范圍還是分辨率都有了較大提升，但在方便測量工作的同時，也帶來了一定的問題，主要表現(xiàn)為在實際收集的數(shù)據(jù)當中混雜數(shù)量龐大的冗余信息，相關(guān)測量人員需要通過影像精準快速地找到目標信息，這屬于該項技術(shù)應(yīng)用和研究的重點。在多視影像的支撐下還可以整合建筑物邊緣、墻面邊緣以及紋理等信息，并且進一步轉(zhuǎn)化成三維數(shù)據(jù)。

3.1.2 科學選擇地面控制點

無人機是傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用的重要支撐，因此應(yīng)用傾斜攝影測量技術(shù)之前，還需要科學制定無人機飛行計劃，這一過程需要重視地面控制點的布設(shè)，主要是因為其對最終測量精度產(chǎn)生影響，直接關(guān)系到最終獲取的影像數(shù)據(jù)是否包含完整的測繪區(qū)域。在實際布設(shè)地面控制點的過程中，不僅要對具體測量任務(wù)要求進行全面分析，最重要的是還應(yīng)當剖析當?shù)貙嶋H情況，面對復雜地形，為了進一步提升影像質(zhì)量，應(yīng)當適當增加測繪點密度。

3.1.3 空中三角加密測量

在實際應(yīng)用傾斜攝影測量技術(shù)時，一旦出現(xiàn)無人機故障的情況，將會引發(fā)測繪出現(xiàn)“空白區(qū)”的情況?？罩腥羌用軠y量屬于妥善解決這一問題的有效方式，主要是發(fā)揮無人機航空拍攝過程自動存儲POS數(shù)據(jù)、預測方位元素的功能，對部分遮擋點予以剔除，有助于獲取精準的工程數(shù)據(jù)，促進工程測量工作的高質(zhì)量開展。

3.2 GIS技術(shù)在工程測量中的具體應(yīng)用

3.2.1 精準、高效采集數(shù)據(jù)

GIS技術(shù)為工程測量行業(yè)發(fā)展貢獻了巨大的力量。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，GIS技術(shù)最為突出的優(yōu)勢便是信息收集，相關(guān)人員可以依據(jù)具體情況合理應(yīng)用GIS技術(shù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法工作量巨大，需要貼合地形特點以及實際測量標準等由人工深入一線測量[8]。自從GIS技術(shù)被應(yīng)用于工程測量之后，人工實地測量環(huán)節(jié)被免去，在計算機的支持下完成完善的地貌信息模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，既減輕了測量人員勞動強度，還能夠?qū)⑼饨缫蛩貙y量工作的干擾度降到最低。在GIS技術(shù)的支持下可以動態(tài)化收集數(shù)據(jù)信息，面對形態(tài)多變的地貌獲取實時動態(tài)畫面，以此來分析地貌具體變化規(guī)律。

3.2.2 轉(zhuǎn)化處理數(shù)據(jù)

對信息數(shù)據(jù)進行收集之后，最重要的工作是將其轉(zhuǎn)化為更具實用性的數(shù)字信息，在這一過程中先進設(shè)備的重要作用不容忽視。對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化處理之后，原本相互獨立的實體空間和虛擬空間被有機聯(lián)系在一起。轉(zhuǎn)化處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是確保數(shù)據(jù)拓撲始終具有較高的正確性，保證其正確性才可以更好地對剩余向量數(shù)據(jù)以及類向量數(shù)據(jù)等進行分析。在實際的工程測量工作中，GIS技術(shù)最常應(yīng)用的一個方法便是精準化測量，該技術(shù)的實現(xiàn)主要依靠電子設(shè)備，只需要輸入?yún)?shù)便可獲取精準的目標數(shù)據(jù)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)也是精準化測量工作順利開展的關(guān)鍵，有助于將以往人力測量存在的弊端有效消除，為測量結(jié)果的精準性提供保障。

3.2.3 空間分析和輸出

與以往測量技術(shù)全面對比，GIS技術(shù)還具有一大優(yōu)勢，便是可以做到三維成像。這也是其可以獲取高精準度數(shù)據(jù)的原因之一。在工程測量實際開展過程中，要求從多方面分析工程經(jīng)濟性、巖土物理力學性質(zhì)以及具體地理狀況等。在GIS技術(shù)的支持下分析空間，借助計算機對數(shù)據(jù)進行整合，進一步方便完善空間模型。GIS技術(shù)還具有立體輸出的優(yōu)勢，該技術(shù)應(yīng)用了先進的軟件以及硬件，可以對龐大的工程數(shù)據(jù)進行分析，并且該技術(shù)可與具有強大功能的外接設(shè)備實現(xiàn)有效連接，可以通過更加立體的形式對信息進行輸出。

3.3 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的結(jié)合應(yīng)用

為了進一步提升工程測量的質(zhì)量和效率，在實際開展工程測量工作時可以有機結(jié)合傾斜攝影測量和GIS技術(shù)，確保這兩項技術(shù)可以充分發(fā)揮自身優(yōu)勢。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當熟悉掌握傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用要點，在這一基礎(chǔ)上融合GIS技術(shù)。

4 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用建議以及提升測量精度措施

傾斜攝影測量+GIS技術(shù)的1∶500的測量精度，相對應(yīng)的效率較低，當讓分辨率達到2 cm，應(yīng)當保證飛行平臺飛行在100～200 m。不過，飛行平臺都需要注重續(xù)航問題，當飛行平臺續(xù)航時間不足時將會出現(xiàn)難以完成對應(yīng)工作的情況。面對這一問題，要求相關(guān)作業(yè)人員依據(jù)實際情況對精度進行靈活調(diào)整，同時選擇合適的飛行平臺，確保精度和飛行模式之間可以保持平衡狀態(tài)。為了確保其他方面滿足應(yīng)用要求，有些情況下可以犧牲一定的精度。除此之外，還需要注重GIS軟件的合理選擇，以具體應(yīng)用場景為依據(jù)完成單體化建模以及矢量采集，在全面發(fā)揮軟件優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，降低設(shè)備因素等對于結(jié)果所產(chǎn)生的負面影響。

不斷提升傾斜攝影測量+GIS技術(shù)測量精度，需要進一步精準化處理影像糾正、立體采集、數(shù)字高程模型建立等，主要可以應(yīng)用數(shù)字空中三角測量技術(shù)為攝影提供輔助。面對測繪結(jié)果發(fā)生變形的情況，應(yīng)當對物鏡畸變進行測定，及時更正異常情況。在解析基本數(shù)字模型時，共線方程式發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)作用，其對于實際應(yīng)用也會產(chǎn)生關(guān)鍵影響，需要應(yīng)用嚴密的共線方程式光束法進行平差計算。

5 結(jié)束語

綜上所述，工程數(shù)量不斷增多同時，對于工程測量的需求也明顯增多。為了提升工程測量精度，需要重視先進測量技術(shù)的應(yīng)用。傾斜攝影測量和GIS技術(shù)在工程測量中具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢，為測量質(zhì)量和測量精度的提升提供了有效的技術(shù)支持。將傾斜攝影測量和GIS技術(shù)有機結(jié)合起來應(yīng)用于工程測量當中，可以改善以往測量技術(shù)存在的諸多弊端，通過全面分析工程目標，提升測量方案的科學性，為工程測量數(shù)據(jù)提取的準確性提供保障。