倾斜摄影测量在公路勘察设计中的应用解析

倾斜摄影测量在公路勘察设计中的应用解析

李小鹏

恒万达设计咨询有限公司 陕西 西安 710065

【摘要】科学技术不断发展，推动了交通运输行业不断发展，而公路是交通运输行业重要的一部分，因此我国不断提高公路建设力度。在公路建设初期，需要做好公路勘察工作，公路勘察结果直接关系公路施工质量。本文主要分析了公路勘察设计中倾斜摄影测量的应用，对于实际工作起到参考作用。

关键词：倾斜摄影测量；公路勘察设计；应用措施

倾斜摄影技术是一种测量方式，并且具有较高的自动化和准确性，在拍摄过程中利用倾斜摄影无人机等设备，可以在多个视角和多个方位拍摄影像，并且可以建立数字模型，这种测量方式的成本较低，而且具有较高的灵活性，有利于提高整体工作流程的自动化，因此可以在公路勘察设计中推广利用。

一、概述倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量技术是一种高新技术，突破了影像正射角度的限制性，在空中设备中安装不同的传感器，可以同时采集各个角度的影像，而且获得的影像也符合人们的视觉习惯。倾斜摄影测量技术具有以下具体的特征：

（一）利用倾斜摄影测量技术可以真实的反映出地物环境实际情况，对比传统的影像正射，利用倾斜摄影测量技术可以形成不同角度的影像，方便用户全面观察地物实际情况，并且可以观察地物周围的情况【1】。

（二）可以单张测量影像。通过利用倾斜摄影配套软件，可以测量单张影像的长度和高度以及宽度等相关值，有利于在交通运输行业中顺利利用倾斜摄影测量技术。

（三）有利于全面采集建筑物纹理。在数字城市三维应用中利用倾斜摄影技术的成像特点，通过利用贴片纹理方法批量提取倾斜影像，可以降低三维城市建模成本。

（四）因为数据量比较小，有利于网络发布。对比其他的三维技术，倾斜摄影测量技术获得的影像数据量相对较少，因此可以直接利用网络发布影像的数据，有利于保障资源共享的需求。

二、倾斜摄影测量的关键技术

（一）影像匹配

对比倾斜摄影测量技术和传统正摄像方式，利用倾斜摄影测量技术可以获取丰富的影像信息，可以利用冗余信息修正多视影像中的错误匹配，需要利用多匹配基元进一步提高影像匹配的精确性。因为影像匹配具有很强的适应力和精度，因此需要合理选择利用特征匹配算法。

（二）多视影像联合平差

多视影像联合平差的基础为多视图几何原理，利用飞行平台获得各方位的元素，首先利用影像匹配方法获取多视影像各方位元素，并且利用特征匹配算法获取影像特征匹配结果，随后建立误差方程，联合解算进一步提高平差精度。因为光束法平差模型理论具有严密性特征，而且具有较高的加密精度，因此在空中三角测量平差模型中可以利用光束法。完成控制三角测量之后，可以形成自动连接点【2】。

（三）多视影像密集匹配

根据空中自动连接点落实多视影像密集匹配，利用密集匹配算法建立密集点云。通过利用多基元匹配算法建立不同的摄影基线，分别对连接点进行匹配，从而获得精确解。

（四）密集点云构网

利用倾斜摄影测量技术构建三维模型，这是一种网格面模型，因此在网格面构建过程中需要利用密集点云。三维点云数据包含高程信息，在点云构网过程中利用不规则性的三角网。利用八叉树算法构建三角面片，可以利用三角面片表示任意地形地物的信息，所有的三角面片形成三角网络模型。

（五）纹理映射

纹理映射通过建立二维纹理空间点和三维空间物体表面点的对应关系，可以在三维物体表面映射二维空间点对应的颜色值和灰度值等，因此建立实景三维模型。在实景三维模型中，需要利用多张影像显示同一个地物信息，因此在纹理映射过程中，需要合理选择清晰度较高的多视影像。

三、倾斜摄影测量技术在公路勘察设计中的应用

（一）技术应用

1. 航空摄影的视觉技术

航空摄影的视觉技术可以有效处理倾斜摄影影像，同时可以建立三维实体实景模型。利用特定算法，自动化识别和重叠匹配采集的影像，快速建立立体化三角网模型。利用立体化模型可以利用点线面表示法，根据空间和数型特征构建基本元素。拦截两点形成线，并且作为三角形的边，连接线与线之间形成三角形，在连接多个三角形形成三角网，因此形成了三维结构模型。

针对传统的建模方法，主要是利用手工方式，而航空摄影重组技术严格要求资料数据的准确性，并且要真实的反映出周围情况，而且可以测量相关数据，整体建模速度比较快，工作成本也相对较低，因此在建模设计中需要广泛利用航空摄影的视觉技术。

2. 展示虚拟现实的公路地貌技术

展示虚拟现实的公路地貌技术属于一种分析展示技术，可以全面展示倾斜摄影的影像成果。通过综合利用计算机王立鹤软硬件资料等构建虚拟三维环境，用户可以在三维环境中向计算机发送工作指令，并且获得真实的感受。这种技术结合了虚拟和现实，可以直观性地展示公路地势面貌，进一步提高后期设计工作的便利性【3】。

公路沉浸式虚拟地貌技术可以综合利用虚拟技术和现实技术，用户通过交互设备可以全面观察目标地物，建立虚拟的路面和桥梁等，突出真实感，方便设计人员综合分析各种虚拟设计方案，最终选择最佳方案。

3. 其他辅助技术

①机载技术：机载技术主要是利用激光和导航惯性等技术，建立地面点云快速获取数据集，形成虚拟地面模型，提高公路勘察设计水平。②利用车载全景技术，需要在采集车辆的顶部安装影像采集设备和激光设备等，并且在车内安装GPS定位系统和IMU导航系统。在车辆运行过程中可以快速采集周围环境影像数据，并且在车辆上的采集系统中输入周围的数据信息。

2. 倾斜摄影测量技术在公路勘察设计中的实践应用

①加载控制点和识别特别区域。首先在三维实景模型中添加公路需要经过的各种基础点，主要包括村庄和住房以及建筑物等。

②开展平面和纵面设计工作。在公路勘察设计过程中，平面设计和纵面设计发挥着重要的作用，通过利用倾斜摄影测量技术可以平面和纵面设计的效率。首先在平面设计过程中，需要全面设计每条线的名称和编号以及桩号等，通过利用倾斜摄影测量技术形成影像正摄图，将影像正视图重叠之后建立虚拟三维实景模型，需要结合地理优势合理修正公路走向。在纵面设计过程中，通过纵剖三维虚拟模型形成纵面地线。在桥梁和隧道施工和工程造价过程中可以利用纵面地线。因为各种因素的影响，因此在纵面设计过程中需要合理设计坡长和坡度等，优化公路建设工作。

③选择目标方案：结束设计工作之后，需要根据三维实景模型测试初期选择方案的可行性和安全性，综合分析各项工作指标，合理选择最优路线，并且以此作为公路建设线路。

结束语：

当前在交通运输行业中还没有深入利用倾斜摄影测量技术，在今后发展过程中需要深入分析倾斜摄影测量技术，进一步提高影像采集能力，并且要增加电池续航的能力，同时需要在多光谱和微波遥感等领域中推广利用倾斜摄影测量技术。

参考文献：

[1]童杨津,丁进选,赵文峰,蔡军,李广,陈弘祖.倾斜摄影在城市道路竣工测量中的应用分析[J].科技创新与应用,2022,12(31):39-42..

[2]王小东.基于倾斜摄影测量的溶丘洼地高原区地形图测绘应用研究[J].科技资讯,2022,20(21):103-106.

[3]邹磊,曾强,武莹,胡成玉.基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模研究[J].科学技术创新,2022(31):13-16.

作者介绍：李小鹏（1988—），男，汉族，陕西宝鸡，湖北国土资源职业学院工程测量专业大专毕业，从事测绘工程相关工作。