倾斜摄影在水利工程中的应用综述

倾斜摄影在水利工程中的应用综述

发表时间：2019-09-21T10:36:20.220Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：杜小芬

[导读] 摘要：倾斜摄影能让用户从多个角度真实观察地物，逼真反映实景地貌，生成的三维模型可直接进行点的坐标、高度、距离、面积、角度、坡度等的量测，在水利行业有着广泛的应用前景，本文详细介绍了倾斜摄影的工作原理，探讨了其在水利测绘、水利设计、水利移民搬迁、水利工程建设与管理、河道治理和山洪灾害调查与评估等方面的应用，阐述了倾斜摄影测量在水利工程的巨大作用

安徽省水利水电勘测设计院勘测分院安徽蚌埠 233000

摘要：倾斜摄影能让用户从多个角度真实观察地物，逼真反映实景地貌，生成的三维模型可直接进行点的坐标、高度、距离、面积、角度、坡度等的量测，在水利行业有着广泛的应用前景，本文详细介绍了倾斜摄影的工作原理，探讨了其在水利测绘、水利设计、水利移民搬迁、水利工程建设与管理、河道治理和山洪灾害调查与评估等方面的应用，阐述了倾斜摄影测量在水利工程的巨大作用关键词：倾斜摄影；水利工程；应用

1引言

倾斜摄影是在传统摄影测量的飞方式增加向前后左右四个不同方向的传感器镜头，同时获取一组正摄、四个倾斜等五个不同角度的相片，同时记录行高，航速，航向重叠，坐标等参数，然后再对倾斜摄影进行分析和整行实现。以期得到“时空一致”，“图文一体”、“内容全面”的dom、dem、dsm及三维模型等数据。

数据获取完成后，首先要对获取的影像进行质量检查，对不合格的区域进行补飞，直到获取的影像质量满足要求；其次进行匀光匀色处理，在飞行过程中存在时间和空间上的差异，影像之间会存在色偏，这就需要进行匀光匀色处理；再次进行几何校正、同名点匹配、区域网联合平差，最后将平差后的数据（三个坐标信息及三个角元素信息）赋予每张倾斜影像，使得他们具有在虚拟三维空间中的位置和姿态数据，至此倾斜影像即可进行实时量测，每张斜片上的每个像素对应真实的地理坐标位置。

2倾斜摄影

利用倾斜摄影测量技术进行实景三维建模的关键技术包括影像预处理、区域网联合平差、空中三角测量、倾斜影像密集匹配、ＤＳＭ点云生成、ＴＩＮ构建、纹理映射及实景三维建模等。其中，关键点是正射影像、倾斜影像如何联合平差及空中三角测量自动生成三维模型和纹理映射，它为后续数据处理及三维建模奠定基础。

基于倾斜摄影测量生产的实景三维模型具有以下特点：

1、真实反映地物周边真实情况，便于用户从多个角度观察地物，逼真地反映实景地物地貌，弥补了正射影像的不足。生成的实景三维模型可直接进行包括点坐标、高度、距离、面积、角度、坡度等的量测，扩展了倾斜影像的行业应用。

2、建筑物侧面纹理可采集

从倾斜影像智能提取及纹理映射能够大大提高三维建模效率，降低成本。同一地点的侧面影像可多次采集以从中选择最佳纹理。

3、数据量小，适于网络发布

应用倾斜摄影技术生成的实景三维模型可快速进行网络发布，发布端包括ＰＣ端和手机移动端，实现了共享应用。

利用倾斜摄影测量实景三维建模技术可将正射影像倾斜影像相结合进行平差计算，自动化构建三维模型和纹理映射，最终生成逼真的三维场景。

3倾斜摄影在水利中的应用

我国水利行业信息化、智能化水平不断提高，河长制在全国范围内不断展开，水利行业对水利勘测成果的要求也从传统地形图和断面图向高精度的dom、dem、dsm及三维模型等数据形式转换。倾斜摄影作为行业新技术，能实现无接触、高自动化、高精度的测量方式，有很大优势。既可生成三维模型全景浏览，又可以对地物进行实时量测。甚至可以进行空间分析。特别在地形复杂的水利工程三维建模中更胜一筹。倾斜摄影三维建模技术在淹没分析、河道风光展示、河道治理、涵闸可视化管理、水利工程设计和水利水电移民等领域作用巨大。水利测绘的主要工作是河流、水库、大坝、堤防等的地形测量和断面测量，水利测绘多在山区，道路难行，植被茂密，工作环境艰难。传统测绘不但需要耗费大量人力、物力，测量效率低，测量精度还得不到保证。倾斜摄影获取的倾斜影像经过影像加工处理，通过专用测绘软件可以生产倾斜摄影模型，模型有两种成果数据：一种是单体对象化的模型，一种是非单体化的模型数据。

单体化的模型成果数据，利用倾斜影像的丰富可视细节，结合现有的三维线框模型（或者其他方式生产的白模型），通过纹理映射，生产三维模型，这种工艺流程生产的模型数据是对象化的模型，单独的建筑物可以删除、修改及替换，其纹理也可以修改，尤其是建筑物底商这种时常变动的信息，这种模型就能体现出它的优势，国内比较有代表性的公司如天际航、东方道迩等均可以生产该类型的模型，并形成了自己独特的工艺流程。

非单体化的模型成果数据，后面简称倾斜模型，这种模型采用全自动化的生产方式，模型生产周期短、成本低，获得倾斜影像后，经过匀光匀色等步骤，通过专业的自动化建模软件生产三维模型，这种工艺流程一般会经过多视角影像的几何校正、联合平差等处理流程，可运算生成基于影像的超高密度点云，点云构建TIN模型，并以此生成基于影像纹理的高分辨率倾斜摄影三维模型，因此也具备倾斜影像的测绘级精度。

3.1水利水电移民

水利水电工程建设征地移民安置工作涉及面广、任务繁重、工程庞大。长期以来，水库移民安置工作信息采集、传递和存储依然采用纸质档案及Ｗｏｒｄ、Ｅｘｃｅｌ等各种文字表格处理软件，导致工作效率低、数据一致性、时效性差的问题。随着近年来信息化的发展，不少单位探索建立了各自的信息管理工具，利用传统的二维矢量图和影像图来表达调查数据的空间分布，但其受到直观性、可调整性的制约，移民安置规划方案实施效果、完成效率和成果率差强人意。随着测绘科技的发展，基于倾斜摄影三维ＧＩＳ的水利水电移民信息系统应运而生，利用现状数据（包含建筑物、道路等）的倾斜三维模型，以数字化、三维化和虚拟化的形式直观反映调查区域现状与拆迁工程进度，提高各行业及政府相关部门的工作效率和科学决策水平。

3.2水利工程建设与管理

水利工程建设前期，倾斜摄影测量提供的三维实景模型可以使用户直观的全面的测区的地形、地貌、建筑物、交通、植被等情况。据此进行前期的建设现场评估。建设实施阶段，可根据倾斜摄影测量提供的三维实景模型，与前期模型进行快速对比，得到施工区变化情