傾斜攝影技術(shù)在應急保障領(lǐng)域的應用探索

陳軍建 徐峰 王波

摘 要：傾斜攝影測量技術(shù)是近年來遙感測繪領(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、可瀏覽并可量測的實景影像系統(tǒng)。將傾斜攝影技術(shù)和無人機技術(shù)結(jié)合起來，充分利用傾斜攝影技術(shù)在三維城市建模等民用領(lǐng)域的實踐經(jīng)驗和技術(shù)積累，探索該技術(shù)在應急保障、效果評估和反恐處突等領(lǐng)域的應用前景。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影;無人機;應急保障

中圖分類號：P23;P642.22 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0017-03

1基于無人機的傾斜攝影技術(shù)概述

傾斜攝影測量技術(shù)，又稱多視角航空攝影技術(shù)，是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項新的對地觀測技術(shù)，利用先進的定位技術(shù)嵌入精確的地理信息，滿足人們對三維信息的需求[1]。傾斜攝影測量技術(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，開創(chuàng)了三維地理信息新時代。如圖2所展示的基于傾斜攝影技術(shù)的三維建模與量測。傾斜攝影技術(shù)為用戶提供直觀、詳細、全面、精確的地理空間信息[2]。

無人機航測是傳統(tǒng)航空攝影測量手段的有利補充，具有機動靈活、高效快捷、精細準確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短的特點，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。通過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，能夠為用戶提供多樣化的產(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。無人機航測已在國土資源、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)得到廣泛的推廣應用。

2無人機傾斜攝影的優(yōu)勢與現(xiàn)狀

2.1無人機傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢

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

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

（3）多維建模具有較高的性價比。傾斜攝影測量能同時輸出DSM、DOM、DLG等數(shù)據(jù)成果。同時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。實驗數(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，制約無人機傾斜攝影技術(shù)發(fā)展的因素主要在影像采集硬件、數(shù)據(jù)處理軟件和應用拓展三個方面，而影像采集硬件又包括傾斜攝影相機和無人機平臺兩個方面。

我國自主研制的相機系統(tǒng)有：2010年10月劉先林院士團隊率先研制成功的第一款國產(chǎn)傾斜相機SWDC-5，后來出現(xiàn)了上海航遙的ANC580、中測新圖的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)，市場上有代表性的有：法國空客公司的街景工廠系統(tǒng)、Smart3D Capture系統(tǒng)、和美國的PhotoMesh軟件系統(tǒng)[3]。

搭載傾斜攝影相機系統(tǒng)的無人機平臺，按照航攝任務的差異，可以是固定翼無人機或者旋翼無人機，只要其續(xù)航時間、最大航程和有效載荷等性能滿足要求即可。從大量的無人機航攝實踐來看，無人機的使用便捷性、飛行安全和用戶體驗等方面還亟需進一步的改善。

3無人機傾斜攝影技術(shù)在應急管理應用前景探索

無人機傾斜攝影技術(shù)應用十分廣泛，下面將探討該技術(shù)在應急管理領(lǐng)域的幾個可能應用場景。

3.1應急管理之防災救災

我國國土、海疆遼闊，地形地貌多樣復雜，同時又是自然災害多發(fā)頻發(fā)的國家。以地質(zhì)災害為例，山體滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖這些較為嚴重的災害多發(fā)生在較為偏遠且地形地貌復雜的深山老林，人力難以到達。在救災初期急需掌握第一手災情，無人機在這些區(qū)域游刃有余。通過無人機攝影技術(shù)，指揮無人機進入災害區(qū)域?qū)崟r圖像傳回后方指揮中心，讓地災專家及時通過影像掌握地質(zhì)災害發(fā)生情況，根據(jù)影像分析制定地質(zhì)災害防治措施;傾斜攝影具有數(shù)據(jù)收集快速的特性，并可進行量測高度、長度、面積、角度、坡度等參數(shù)，通過解譯和判讀，為準確的判斷次生地質(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)災害調(diào)查的用圖需要[5]。

3.2應急管理之損毀評估

損毀評估是指通過一定的觀測手段獲取災害后其損毀信息，及時精確的評估損毀情況，并據(jù)此開展后續(xù)計劃和決策。常規(guī)的垂直成像方法無法從中提取建筑物立面和三維信息。如圖6所示，不能準確的反映損毀程度[6]。

因此，災害后，依靠無人機傾斜攝影技術(shù)可以充分反映的損毀細節(jié)，掌握充足、客觀的信息，并對目標損毀情況進行評估，對達成正確的決策具有重要的意義。

3.3應急管理之反恐處突

傾斜攝影在反恐處突方面具有很大的優(yōu)勢。三維實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)可以準確的看到建筑物的門窗、路口、地物間的空間關(guān)系，通過量算，可以得到通視情況、制高點位置、路線選擇、阻擊手位置等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

4結(jié)語

基于網(wǎng)絡的態(tài)勢信息收集、處理、傳遞與綜合利用，對于應急保障的影響將會越發(fā)明顯。本文概述了基于無人機的傾斜攝影技術(shù)的基本原理、特點優(yōu)勢和發(fā)展現(xiàn)狀，列舉了無人機傾斜攝影技術(shù)在應急保障中的幾種運用模式。基于無人機的傾斜攝影技術(shù)正在推動遙感測繪向縱深發(fā)展，以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景，對地表進行全要素建模，為用戶提供了不需解析的直觀視覺體驗和更加豐富的地理信息。

參考文獻

[1] 楊國東，王民水.傾斜攝影測量技術(shù)應用及展望[J].測繪與空間地理信息，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.淺析國內(nèi)傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展[J].測繪與空間地理信息，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.無人機傾斜攝影測量技術(shù)在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用[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)在災后建筑物損毀評估中的應用分析[J].地理信息世界，2016（01）：108-114.