无人机低空倾斜摄影测量技术在玛纳斯智慧城市建设中的应用

倾斜摄影测量技术是近年来随着"智慧城市"在测绘领域发展起来的一项高新技术,克服传统航空摄影只能从垂直角度进行拍摄局限的同时实现了多角度测量,为三维建模提供准确、真实、丰富的地物影像信息,在城市实景模型构建中已被广泛应用。应用高原型油动无人机、Sony7R数码相机、先进的影像处理和三维建模软件,以新疆玛纳斯县城智慧城市建设生产为例,介绍了航空倾斜摄影数据采集、影像处理、三维建模与制作,为玛纳斯县智慧城市建设提供了高精度、高清晰的城市三维模型,促进县城基础建设管理和可持续发展。     

基于数字近景摄影测量的岩体结构面几何信息解算模型

为了快速、全面地获取岩体随机结构面信息而提高稳定性评价工作,在数字近景摄影测量测取结构面空间坐标的基础上,应用立体几何、方位概念和投影变换理论,提出并建立了基于空间坐标的结构面迹线三维模型、任一投影展示面的迹线二维模型和详细判据的产状解算模型。迹线三维模型数据更加详实展示迹线分布状况,迹线二维模型数据又能获得任一重要投影面的迹线信息并突显迹线物理意义;应用误差理论,探讨了基于数字近景摄影测量的产状解算模型获取产状的精度。实验表明,在数字近景摄影测量建立边坡三维模型点位测量精度≤2 cm时,能够解决近似线状结构面的产状获取问题。因此,岩体结构面几何信息解算模型与数字近景摄影测量相结合,可采集到更为全面的结构面几何信息并用于岩体稳定性评价。     

贵州荔波县耕地土壤质量地球化学等级划分及其分布特征

为了快速高效地获取高精度的三维模型，本文提出了一种基于倾斜摄影测量的三维建模方法。经过测量数据预处理，利用Context Capture 进行空三计算、密集影像匹配、纹理映射，实现三维模型的构建，并对三维模型的质量进行检查，同时优化模型，最后采用15个检查点进行精度评价。结果表明：模型成果可以满足相关的规范要求，该方法可以满足大面积区域的三维模型高效构建的需求。     

无人机摄影测量在屋顶平改坡规划中的应用

采用无人机倾斜摄影测量方法以屋顶平改坡规划设计应用为研究对象,进行屋顶平改坡的三维测图与倾斜三维模型展示任务。首先采用无人机搭载高清相机获取测区的影像数据,然后通过无人机影像数据构建数字正射影像和倾斜实景三维模型,最后基于倾斜实景三维模型进行屋顶二维线划图的绘制,获取屋顶完整信息。应用结果表明,无人机摄影测量方法能够快速获取屋顶的二维和三维模型信息,提高生产效率,有效减少成本,为后续屋顶改造提供数据支持,推进城镇环境综合整治,具有较好的工程应用前景。     

基于数字表面模型的岩体结构面产状获取

针对传统现场接触式测量获取岩体结构面参数效率低、工作量大、结果精确性受人为因素影响等问题,本文结合数字摄影测量技术与运动法（structure from motion,SFM）进行岩体三维数字表面模型重建,并在此基础上建立了岩体结构面自动识别方法。岩体数字表面模型重建步骤主要为岩体影像资料采集,基于尺度不变特征变换（Scale-Invariant Feature Transform,SIFT）算法进行图像特征匹配、稀疏点云构建、点云稠密化以及岩体曲面模型重构。结构面识别方法流程主要为:首先平滑岩体数字表面模型;通过改变搜索半径和角度阈值实现模型平面分割;基于区域生长原理进行结构面搜索;最后基于随机采样一致性拟合结构面得到结构面产状。将该方法应用于甘肃北山地下实验巷道,实现了巷道三维数字表面模型的重建与结构面产状数据获取,最后将识别到的结构面分组表征在模型表面。与人工实地测量方法以及现有的结构面识别软件相比,本文提出的方法具有良好的准确性,可为工程应用提供一定的参考。     

基于三维激光扫描的空间地物建模

利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了三维空间地物建模研究。以建筑物建模为例,首先从原始数据中分离提取建筑物,然后对得到的建筑物数据进行去噪处理,再通过整体匹配纠正并对原始测量数据进行重新采样和拼接配准,建立了由三角网构成的三维表面模型。结果表明,所构建的三维表面模型较好地表达了建筑物的几何特征,户外实验也验证了上述过程可以实现对建筑物快速三维建模。     

基于 AutoCAD和3D Max 的建筑物三维建模

随着科技的快速发展,人们认识世界的技术和方法也不断创新,平面图形已经不能满足当今需求。“三维立体模型”的出现,能使我们能更好的认识我们周围的世界。城市三维可视化是向人们展示“数字城市”最好的方式,对于“数字城市”来说,其基础在于城市建筑三维模型的建立。3D Max的三维建模应用功能齐全,建立的模型真实度较高,而且可以实现快速建模,还可以把模型放到其真实位置,因此被广泛的应用于城市建筑物的三维建模,可为数字城市的建设和建筑物的三维建模提供参考。本文重点介绍了运用AutoCAD和3D Max软件建立主体及附件三维建模的方法和案例,总结了三维建模主要技术流程。     

逐层开挖工程整体三维影像模型构建方法

对于高边坡、大型地下洞室、深基坑等逐层开挖工程,开挖形象具有动态变化的特点,工程形象变化大、开挖持续时间长、开挖面位置不断变化,开挖面地质信息必须及时采集,而传统的静态三维影像建模方法难以满足要求。本文以典型的逐层开挖工程——乌东德水电站大坝建基面边坡为研究对象,探索出一套三维影像建模方法,通过无人机倾斜摄影结合像控点测量、数据处理、模型构建,获取建基面整体三维影像。影像成果质量优良,位移偏差一般为5.1~7.9 cm,精度满足一般工程需要。此三维影像建模方法为工程信息存储、分析、展示和后期应用奠定了基础,取得了良好效果。     

基于无人机摄影测量技术的高陡边坡危岩体特征构建与分析

在高陡边坡的危岩体调查中, 受限于调查人员可到达的范围, 难以获取危岩体的特征参数, 从而影响危岩体的稳定性判别。无人机摄影测量技术能够安全、快速、全面、精准的获取危岩体的特征信息。本文以鸡冠岭崩塌隐患为例, 利用无人机摄影测量技术获取坡面高精度影像, 通过提取点云数据构建三维模型, 基于最小二乘法完成平面拟合获取危岩体的体积及结构面产状信息, 并结合实际测量数据, 采用赤平极射投影法和极限平衡法定性和定量评价危岩体的稳定性。经过分析计算, 鸡冠岭崩塌四处主要危岩体的体积分别为102.86 m3、355.27 m3、236.60 m3和454.91 m3, 根据定性分析和定量计算, 危岩体均为欠稳定状态。通过本文的实践, 体现了无人机摄影测量技术在识别高位隐蔽危岩体方面的优势, 对于发展基于无人机摄影测量技术定量判定危岩体的稳定性方面具有借鉴意义。     

数字真正射影像的研制

随着计算机技术、影像获取手段的不断发展和社会需求的不断进步,传统概念上的数字正射影像图已经越来越不能满足各种应用的需求.研究真正射影像的制作生产已经迫在眉睫.本文主要利用DMC影像,在Inpho数字摄影测量系统上进行数字真正射影像的研制,并分析了真正射影像的生产制作流程以及真正射影像制作过程中遇到的问题.     

数字露头实景三维Web平台研究与云端地质考察应用

露头是地质考察的重点,结合无人机倾斜摄影测量技术构建数字露头实景三维模型并实现露头可视化研究能够为解决传统地质研究中存在的效率低、危险性高和数据复用性差等问题提供全新的思路。论文研究了倾斜影像三维建模、数字露头三维可视化和全景影像可视化等三维技术,并基于Cesium开源三维地球引擎研发了数字露头实景三维Web平台。平台实现了高精度露头实景三维模型的可视化,并将露头相关的描述、图片、视频、全景、文献、观察点、地质标绘等信息与露头三维模型有效结合,实现了露头三维模型上传与实景漫游、露头相关地质信息自主提供、分享、互动与可视化展示。论文通过实例证明了平台云端地质考察应用的有效性和新颖性。该平台作为第21届国际沉积学大会虚拟野外地质路线考察的首选,已成功应用于15条路线中的12条。相比传统地质研究手段,露头云端三维可视化研究能够帮助地质学者更加全面、直观地理解露头地质现象的时空展布和地质特征,并且支持数字环境下露头资源的共建、共享,节省了地质考察的时间和成本。     

倾斜摄影测量构建地质数字露头

随着地质研究目标趋向于精细化和复杂化,传统的地质考察手段难以获取地质露头精细化的表征参数。多旋翼无人机和单反相机具有良好的机动性和适应性,可以提供多视角的地质露头影像,倾斜摄影测量技术构建的实景三维模型可以提供精确的三维坐标。利用多旋翼无人机和单反相机采集新疆一间房、断溶体两处地质露头影像,通过倾斜摄影测量技术对两种手段采集的多视角影像进行一体化处理,构建三维数字露头辅助地质考察工作。实践表明:(1)无人机搭载相机适用于大范围的可飞区,单反相机适用于岩溶缝洞、狭窄地带等无人机不易操控区域进行影像采集工作;(2)可以根据不同需要、不同地形选择合适设备灵活采集影像,构建的三维数字露头生动形象,最高分辨率可达毫米级,能够还原野外真实场景,实现地质现象解译的精细化和定量化。     

面向东川复杂山地泥石流沟谷三维地形建模及特征分析的无人机遥感探测应用研究

以云南省东川区小江流域中游左岸大白泥河支流的泥石流沟谷为研究对象,利用无人机遥感技术采集该泥石流沟谷地表地貌数据,提出结合地面三维激光扫描建模数据进行同名地物控制点提取,实现无人机影像数据的绝对定向方法。通过Smart3D影像数据处理,构建研究区三维地形模型,得到数字正射影像（Digital Orthophoto Map,DOM）、数字表面模型（Digital Surface Model,DSM）和高密集匹配点云。利用PhotoScan软件中的不规则三角网渐进加密技术对点云数据进行处理,得到0.5 m分辨率的数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）。结合ArcGIS和Cloud Compare中的相关地形分析模块,实现对该段泥石流沟谷地区的地形特征分析。基于无人机遥感的泥石流沟谷地形建模及特征分析研究中采用的技术路线和方法,对于定性、定量探测高原复杂山区地质灾害及其监测、防治等具有重要实证案例参考价值与实践指导意义。     

MAPSUV数字测图成果3D模拟系统的设计

数字测图系统在城市地理信息系统建设中有着广泛的应用.根据MAPSUV生成的SUV文件数据, 基于二维电子地图的平面位置, 通过虚拟现实技术, 直接将测量得到的地物空间、属性信息直观清晰地显示成三维虚拟地图, 从而实现测图成果的表现方式由二维到三维的转变.对数字测图成果三维模拟系统的设计原则整体结构、数据组织、系统功能做了详细的探讨.介绍了系统数据源、数据处理、模型库和纹理库建立以及三维可视化成果图的显示和输出.该系统集成了GIS、VRML、测绘等理论和技术, 具有数据建模, 场景漫游、属性查询等功能, 再现了二维数字地图的三维景观.测图成果3D模拟系统建模周期短, 工作量小, 可应用于城市规划、测绘、交通等许多领域.      

无人机倾斜摄影在靖边县龙洲丹霞地貌调查中的应用

以陕西省榆林市靖边县龙州乡丹霞地貌调查为背景,依据倾斜摄影测量的原理及应用方法,阐述了多旋翼无人机搭载倾斜摄影设备进行数据采集影像数据,并对工作区进行实景三维建模处理,通过对实际工作中三维倾斜摄影应用实例进行探讨,结合地面调查成果,对三维建模效果进行分析,还原工作区地形地貌、增强地质遗迹资源空间辨识率、提高地质遗迹点定位精度的效果,为准确获取地质遗迹资源分布范围及规模形态提供了技术支撑。     

基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建

地质露头在地质研究中具有极其重要的地位。传统地质露头野外数据采集多以相机拍照、人工测量为主,存在诸多局限性。基于无人机的倾斜摄影技术及其配套的快速三维建模技术是近年发展起来的高新技术。本文将无人机倾斜摄影技术引入地质露头数据采集中,研究了基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建方法并详细论述了工作流程。文章以鄂尔多斯盆地大石头井沟剖面和二道沟剖面为例进行了案例分析。研究表明：基于构建的数字露头实景三维模型可进行剖面量测、岩层岩性分析、岩层走向分析、岩层叠覆情况分析等多种地质分析。相较于传统地质露头数据采集方式,该方法具有真实全面、高效易用的特点。     

地面多基线数字摄影测量在冰川测量中的应用 ——以博格达峰黑沟8号冰川为例

冰川的监测一直是冰川学研究的重要内容, 2008年对天山东段博格达峰南坡的黑沟8号冰川末端进行了地面多基线数字摄影测量, 获取了该冰川末端的影像, 以及与之相配套的控制信息. 在Lensphoto多基线数字摄影测量系统中, 测得了冰川末端的0.11 km² DEM数据. 采用同期测量的GPS数据检验得知, 摄影测量所得DEM数据在高程上的平均误差为1.92 m, 标准偏差为3.47 m. 地面旋转多基线数字摄影测量是一种非常有效的冰川测量手段, 可以在典型冰川测量和冰川重要部位(例如冰川末端、 冰崖等)的测量中发挥作用.     

基于倾斜摄影地表模型的三维地质填图软件关键技术与应用前景

讨论了基于倾斜摄影测量所构建的三维地表模型进行三维地质填图与三维地质建模软件的设计理念、开发环境、软件架构、关键技术、实现现状与应用前景。倾斜摄影影像经处理建模后构建的三维地表模型通常以OSGB格式保存，因此基于倾斜摄影成果的三维地质填图软件最好基于能直接读取、显示OSGB格式数据的OSG开源库，推荐VS2015+QT+OSG开发环境。该类软件的关键技术包括以Proj4为核心的坐标转换系统、地层界线的拾取与半自动追踪技术、基于反距离衰减函数的地层界面防穿透高程调节技术、切制地质剖面并由剖面修改地层界面的二三维联动编辑与修改地层界面的技术、在露头剖面上采集地层界线构建露头地层柱状图的技术。该软件的应用前景包括野外区域地质调查、煤田和油田等行业的野外地质填图，以及滑坡和泥石流崩塌等地质灾害危险区域的圈定。     

基于Photogrammetry的非开挖施工地表变形检测技术研究

非开挖施工过程中由于往往受到埋深的限制,导致上部土体有效应力降低,进而产生地表变形,变形过大还会引起地表既有建筑受到破坏,所以量化检测其变形程度在地下施工中尤为重要。本文主要讨论了采用Photogrammetry技术检测非开挖施工过程中地表变形的主要方法和应用情况。Photogrammetry技术是一种非接触式的变形检测技术,主要通过影像手段获取目标点的三维变形大小。该方法需要从空间多角度对目标点进行摄影测量,获取连续的三维影像信息,通过Photogrammetry软件进行现场目标点重现,进而获取三维可视目标点坐标值。本文通过现场的检测,获取了地表变形的数据,提出了检测的方法,并对数据处理过程中检测精度提出了探讨。     

无人机摄影测量在矿山地质环境调查中的应用

为解决传统的人工野外矿山地质环境调查易受交通、地形影响，且劳动强度大、效率低、成本高等问题，将无人机摄影测量技术应用在矿山地质环境调查中。以长春市净月东升采石场为研究区，利用RTK（实时动态差分技术）获取地面控制点坐标，采用大疆精灵4无人机进行航空摄影，在Pix4Dmapper建立的研究区三维模型上经量测、解译等，提取研究区内矿坑面积、边坡方位、长度、高度、体积和表面积以及滑坡、崩塌堆积体和断层等矿山地质环境相关的几何信息，制作了研究区地形图、DOM（数字正射影像）和DSM（数字表面模型），同时解译了边坡大量随机结构面迹线和产状信息。结果表明，基于无人机摄影测量技术的矿山地质环境调查可以快速获取矿山地质环境信息，获取的结构面倾向、倾角误差分别在5°和4°以内，可满足矿山地质环境调查精度要求。