随着数字化时代的到来,传统的测绘方法难以完全满足各大领域的需求。而贴近摄影测量技术,作为宁夏倾斜摄影测量技术的补充,在精细化测量、立面测量等方面逐步得到应用。
贴近摄影测量技术,是由武汉大学遥感信息工程学院张祖勋院士团队针对无人机精细化测量需求提出的全新摄影测量技术。无人机贴近物体表面进行摄影,在获取的高清影像基础上进行测量,可高度还原目标物的精细结构、 坐标。从数据成果看,贴近摄影测量能够达到亚厘米甚至毫米级的精度。
DJI M350 RTK + DJI P1
大疆行业合作伙伴武汉多普云科技有限公司利用贴近摄影测量技术,高度还原地表精细结构、物体特征,生产高精细三维影像模型,为地灾监测、工程建设、文物保护等领域带来全新应用。
【地灾监测】
贴近摄影获取泥石流模型
分辨率优于 1 厘米
近年来,各类极端自然灾害频发,对我国防灾减灾救灾能力提出了更高要求。近日,中央财政增发 2023 年国债 1 万亿元,用于提升防灾减灾能力等 8 个方向。
在地质灾害监测中,贴近摄影测量技术可以快速捕捉危岩岩体凹陷处的细节和几何信息,其精准生成的危岩体三维模型,精度可优于 1 厘米。同时,通过模型还可以实现多期数据的对比和分析,为危岩体监测提供便捷的手段。
以云南省德钦县一中河泥石流调查滑坡监测项目为例。云南省德钦县城长期受泥石流、滑坡等地质灾害的严重威胁,特别是县城东侧发育的一中河特大型泥石流,地质灾害风险极高。但是,受地形和气候等多重不利条件影响,上游源头区基本属于无人区,勘查作业难度极大,常规勘查手段难以满足工作要求。
德钦县一中河滑坡点
项目组利用贴近摄影测量新技术开展野外调查作业,采用“由粗到细”影像采集策略。
首先采集粗模,通过使用大疆行业最新款旗舰机经纬 M350 RTK,搭载全画幅相机禅思 P1,对测区进行正射影像数据采集,并利用大疆智图软件生成粗模点云数据成果。
粗模成果再导入大疆行业应用生态软件 DPGO 进行精细化贴近航线规划:设置拍摄视角包括“正视+左右交向+上下交向”,保证目标物体的各个视角均被采集到。
航线规划
贴近航线导入 DJI Pilot 2,使用大疆行业无人机进行采集数据,并通过大疆智图自动生成三维模型及地理信息数据。
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精细化模型成果
通过建立高陡坡、多角度等的复杂地形的高精细三维影像模型,可快速识别流域内源头及两岸的泥石流物源的规模及分布范围。此外,通过高精细模型也基本查清节理、裂隙等结构面特征,为一中河泥石流治理“因害设防”提供详尽的勘查基础数据。
为进一步查清一中河泥石流源区危岩体发育特征,项目组统计了不同危岩带内的危岩体规模和节理发育情况,并计算一中河泥石流物源区危岩体结构面产状特征,基本查清了岸坡岩体结构质量。
基于高精度模型采用空间三点坐标法计算结构面产状
其次,通过高精度的数字高程模型(DEM),在 GIS 平台叠加分析泥石流在汛期前后的坡面松散物变化情况,为后续泥石流灾害防治工程设计提供了可靠且有针对性的数据。
全流域物源变化叠加分析成果
典型物源变化叠加分析成果
危岩带崩滑前后叠加对比图
沟道堆积物泥石流前后叠加对比图
【工程建设】
水电站数字孪生
分辨率优于 6 毫米
对于大型工程建设,往往需要进行定期巡查、监管、对部分区域进行重点识别、定点分析。利用贴近摄影测量技术获取的三维数据,可作为基础底图数据,辅助精准的仪器进行定点精准监测分析。
以丹江口数字孪生底座建设项目为例。长江水利委员会下属长江空间信息技术工程有限公司联合武汉大学遥感信息工程学院贴近摄影测量课题组、武汉多普云科技有限公司,采用贴近摄影测量技术进行大坝的数据采集及精细化模型重建,用于丹江口水电站数字孪生数据底座,更直观真实展示数字丹江口。
按照规划的航线进行贴近摄影,大疆 M350 RTK 搭载 DJI P1 共采集 6.1 万张影像,数据大小为 407GB。大疆智图三维重建一次通过,最终建立实景三维模型,分辨率优于 6 毫米,高度真实还原大坝原结构和表面特征。
贴近航线轨迹
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丹江口精细化模型成果
重建的丹江口大坝三维实景模型,作为数字孪生数据底座,只需接入物理感知传感器数据,即可直观的展示大坝安全预测预报。
数字孪生丹江口工程——大坝安全预案智能响应
通过形成的三维虚实模型底图,将已有信息进行数据深度集成,快速定位问题、解决问题,对关键测项数据进行重点监测。
数字孪生丹江口工程——大坝安全预测预报
【文物保护】
黄鹤楼数字存档
分辨率为 1.5-3 毫米
如何建立数字档案,让文物修复工作有据可依?贴近摄影测量技术能够解决文物真实三维信息和纹理信息保存、后期文物修缮和恢复的难题。
以黄鹤楼数字存档为例。黄鹤楼素有“天下江山 楼”之美誉,是“武汉十大景”之首。测区位于城区,电磁干扰严重,高耸内凹的楼体对无人机信号接收影响大;景区游客较多,对无人机作业安全性要求高。
黄鹤楼
项目组采用性能强劲的 M350 RTK 搭载 DJI P1 镜头自动执行贴近摄影航线任务,获取原始照片 6800 张,共计 55GB,大疆智图集群版 12 节点仅 5 小时快速生成精细三维模型数据,原始分辨率为 1.5-3 毫米。
航线规划
,时长01:55
基于黄鹤楼精细三维模型,进行数字线划图制作,将实景数据“搬到”了电脑,为文物保护提供完整的数字化信息支撑。