摘要：在现代水利工程建设过程中，信息化测绘技术得到大力推广和应用，为水利工程建设提供了较为科学和直观的依据，其中倾斜摄影技术就是在水利工程中应用较为典型的一项信息化测绘技术。倾斜摄影技术作为一项测绘遥感领域发展起来的高新技术，是通过在同一个飞行平台中建立多个传感器，利用垂直和倾斜的摄影角度来进行数据收集，获得的数据信息较为完整和准确。同时，倾斜摄影测量技术具有高精度、大范围等特点，可以在任何复杂的场景下实现高性能的数据测绘处理。目前，倾斜摄影三维数据可为智慧城市、规划、国土、测绘、军事、灾害应急、农业、林业、水利、旅游、电力、油田等多种行业提供二、三维一体化的数据来源。
关键词：倾斜摄影测量；水利工程；应用
引言
传统模式下的测量技术具有一定的局限性。比如，遥感影像技术，只能够从垂直的角度进行拍摄，在这样的情况下拍出来的只有一个角度的信息，导致在获取影像时不够全面。倾斜摄影测量，能够从多个角度去进行拍摄，通过多个传感来进行信息的采集，能够从不同的角度准确的反应数据，真实的反应出实际情况，由此获得三维立体信息。
1倾斜摄影测量的基本原理
倾斜摄影测量技术是测绘领域近年来新兴一项高新技术，不同于传统航空摄影、倾斜摄影测量是将正射和倾斜影像进行融合，在同一飞行平台上携带多台传感器，同一时间点从1个垂直、4个倾斜等多个不同的角度采集地面影像数据，在拍摄过程中，同时记录航速、航向、航高、曝光时间、航向和旁向重叠、摄站点坐标等信息，然后对倾斜影像进行处理分析，从而为用户提供一个真实的三维场景。
2倾斜摄影测量的优点
2.1生产效率高
倾斜摄影测量不管是用于生产实景三维模型还是1∶500测图，生产效率是传统作业模式的数倍甚至数十倍。以1∶500地籍测量为例，传统人工测量平均一组每天测量约30宗；而在三维模型上测量，一个熟练内业人员平均每天能完成100宗以上，而且还不存在天气因素的限制。
2.2精度高
模型和测图成果精度取决于倾斜相机分辨率和相控点精度，相机分辨率优于1.5cm，相控点位精度不大于2cm，得到成果点位精度95%优于5cm。
2.3测量限制少
全站仪数字测量受通视条件限制，采用免棱镜也难以测量，导致图面不完整或图面精度不高，但倾斜摄影测量利用高度和多视角优势，就能很好地解决这个问题。
3倾斜摄影测量在水利工程测绘中的应用
3.1数据信息的获取与处理
倾斜摄影测量基本流程主要包括:数据采集、数据处理、模型制作、开展测图、精度检核、成果提交，其中，数据采集、数据处理和模型制作是倾斜摄影测量的核心内容。在采集倾斜摄影数据过程中，基本要求和技术规格如下:一是获得的图像为真彩色数字图像;二是地面分辨率满足相关比例尺地形图的精度要求;三是照片的航向重叠度及旁向重叠度满足要求;四是图像质量满足要求，包括影像清晰、对比度适中、色调柔和明亮;五是漏洞填充。在航飞过程中由于各种原因可能导致部分区域无影像覆盖或影像质量不合格，应对不合格的航片或漏拍区域及时进行补拍，漏洞填充按照原设计航线和参数进行。数据处理及模型制作可以采用相应软件平台(如街景工厂)实现较高程度自动化处理，最终生成真实场景的三维模型。以此三维模型为基础，利用相关软件可以对其进行各种编辑与分析。
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3.2倾斜摄影测量数据处理关键技术
3.2.1影像匹配
无人机倾斜摄影测量获取了反映多个视角的影像资料，为了保证后期的影像融合和目标识别等工作，必须通过一定算法寻求多幅影像间的同名点，建立影像间的融合关系，影像匹配获取的同名点后续要参与空中三角测量过程，是三维建模最为关键的部分，其精度直接影响到三角测量的结果精度。目前，影像匹配算法应用最为广泛的是SIFT特征匹配算法，即通过计算特征点间的相似性度量来对影像进行匹配，具有较快的运行速度和较好的抗噪能力。
3.2.2空中三角测量
即利用少数的控制点，通过共线方程对同名点的坐标、影像的外方位元素等进行求解，用于校正影像模型的空间方位。为了将匹配后的影像校正到统一参考空间下，必须基于空中三角测量结果的坐标点，对形成的影像模型进行相关的数据处理。目前无人机倾斜摄影测量内业数据处理一般采用光束法区域网联合平差，以共线方程为平差基础数学模型，以相邻影像同名点对相交且坐标一致、外业控制点与影像上对应控制点一一对应且坐标一致为平差条件，解算出每幅影像的外方位元素。
3.2.3密集匹配和三角网构建
通过影像匹配和空中三角测量，形成了基于正确空间方位的影像模型。为了进一步构建三角网，必须通过密集匹配，获取影像模型中的密集点云，而由于多视角影像的特征，对于单幅影像来说，形成的密集点云会产生更丰富的点云信息，且具有较多的重叠信息，可以用来对匹配信息进行校正，提高点云数据的精度，并且重叠信息的存在降低了三维模型构建盲区的出现概率。根据已有的密集点云，构建不规则三角网（TIN），点云重叠信息的多少决定了所构建三角网的复杂程度，重叠度越高，三角网越复杂密集；而地物、地貌的复杂程度越高，三角网的复杂程度也越高。
3.2.4纹理映射
即进行三维模型的表面装饰工作。原理是建立二维空间点与三维物体表面间的一一对应关系，基于获取的多视角地物纹理特征构建相应的纹理空间信息库，设定一定的筛选条件和空间信息，确定三角网中的每个三角形与纹理空间信息库中的纹理信息唯一对应，最终实现三维模型与纹理空间信息库的精确配准。纹理映射是三维重建的最后一个环节，直接决定着三维重建模型的视觉效果，而倾斜摄影测量获取的影像，在色调、亮度上存在较大差异，城市地物较多，在影像上反映的纹理特征更为复杂，而模型构网后模型数据量大且结构复杂，存在遮挡、碎部细小三角形较多，给纹理重建带来较大难度，所以在纹理映像时应当遵循“最小成像角”原则选择最佳纹理影像，利用模型自遮挡监测、模型简化消除“边界污迹”、无效三角面元剖分解决局部区域纹理现象。
3.3在水利工程中的具体应用
自古以来，人们就对水资源的有效利用和管理进行了不断探索，尤其近年来随着遥感测绘技术的不断发展，信息化的测绘方法也日益在水利工程中得到广泛应用。水利工程涉及环境评价、安全检测及工程建设管理等多项工作内容，利用无人机实现低空遥感进行测绘及检测，可以得到快速高效的精准信息。此外，无人机倾斜摄影测量具有较强的机动性，高清的图像与GPS系统有效结合，能够为水利工程生态化建设提供更为科学的分析依据，提高水利工程安全监测的可靠性。
结语
随着我国经济的发展，摄影测量技术也借助科技优势逐渐走向完善。摄影测量技术的进步，不仅提高了我国各行业测绘工作的效率和质量，还促进了我国经济的发展。虽然已有了一定的发展，但在以后的工作中，还要在此基础上利用科学技术提升测绘工作的水平与质量，不断满足社会发展的新要求，使摄影测量技术走向智能化、现代化、数字化和高精度化，从而推进我国水利行业测绘事业的长远发展。
参考文献
[1]乔冠禹.探究倾斜摄影测量技术的应用及展望[J].电子技术与软件工程，2016（12）：100.
[2]卢朝红.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].华东科技：学术版，2017（3）：3.
[3]康建业.探究倾斜摄影测量技术的应用及展望[J].城市建设理论研究：电子版，2017（06）：177-178.
论文作者:周德会
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/25
标签：测量论文; 影像论文; 模型论文; 纹理论文; 水利工程论文; 精度论文; 信息论文; 《基层建设》2019年第21期论文;