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倾斜摄影测量与GIS的结合在工程测量中的应用
作者：李星开 赵明
来源：《中国房地产业·中旬》2018年第05期
摘要：近年来，倾斜摄影测量技术在国际的测绘领域中逐渐兴起，它的模式有别于传统的正射影像，在形式的使用上更加灵活，可从不同的视角同时进行影像的采集。GIS即地理信息系统，主要依托于计算机对空间数据进行处理、分析和展示。本文主要探讨两者结合在工程测量中的实际应用。通过倾斜摄影测量技术与GIS的融合应用，在有效减少外业工作量的情况下，数据获取手段更加便捷，采集精度能够更好的满足工程需求，并能够提供更加真实的三维应用。
关键词：倾斜摄影测量；GIS；工程测量 引言：
近年来，倾斜摄影测量技术在国际的测绘领域中逐渐兴起。它通过多镜头同时采集影像数据，经过后期处理后生成真三维模型。经过小范围试验，当影像精度达到2cm时，生成的数字线划图平面点位中误差可达到3.23cm，高程点位中误差可达到5.43cm，精度完全满足1：500地形图测量要求。限于项目成本，倾斜摄影在更多情况下，精度可适当放宽，满足不同工程主体使用需要即可。 1、倾斜摄影测量 （一）概要
在传统的航空摄影中，主要采用垂直摄影，即主光轴垂直于目标物的顶部，能够获取地面的影像信息。但它无法对于目标的侧面纹路进行获取。而倾斜摄影相机在主光轴与铅垂线之间能形成一个夹角，对于实景能够生成直观的视觉，且建模效率高[1]。在国际的摄影测量领域中，该项技术属于新兴的高品质技术，对于地面的情况能够实时的反馈并通过多种影像处理技术建立一个三维立体的模型。 （二）特点
倾斜摄影测量具有真实性、高效率以及高性价比的性能，在技术特点上，主要有如下要点：（1）对于地面情况的直观呈现。相较于垂直摄影，倾斜影像具有多个维度的测量能力，对于目标勘测点的真实状况能够清晰的进行反馈；（2）对于影像的单张测量。倾斜影像可结合配套软件的使用，对拍得的影像可直接对高度、长度、面积等进行测量，可应用于不同领
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域。（3）可实现数据的共享。三维GIS需要运用到的倾斜影像生成的三维模型，可通过对格式的转换进行网络实时共享。 （三）系统组成
倾斜摄影技术不仅在摄影方式上区别于传统的垂直航空摄影，其后期数据处理及成果也大相径庭，尤其与GIS的互相结合下，能够从多个维度获取信息并可供用户多角度浏览，实时量测、三维浏览等获取多方面信息。它的数据获取系统主要分为：（1）飞行平台，小型飞机或无人机；（2）影像及姿态传感器；（3）飞行规划软件。倾斜摄影的航线设计采用专用航线设计软件进行设计，保证其相对航高、重叠度、地面分辨率及物理像元尺寸满足相应比例要求。 2、GIS （一）概要
GIS中文名称为地理信息系统，主要将地理学与地图学互相融合，并运用至多领域范围内。它主要由硬件系统、地理数据、软件系统组成，在硬件系统中包括设备的输入、存储与输出，输入设备通常对数据进行传输，存储设备即将数据进行储存，输出设备即对信息的输入；地理数据的主体即为地理数据库；软件系统包括计算机系统软件、GIS软件与应用分析软件[2]。将数据进行汇合以及具体分析后最终呈现于用户。 （二）特点
GIS能够对于区域、资源、环境等问题，通过计算机技术系统进行主要的数据处理。它在技术特点上，主要有如下要点：（1）公共的地理定位基础；（2）在管理与分析上是其主要的功能特点，对于地理空间信息能多方位管理；（3）在空间的综合分析与预测能力上操作性强，并产生拓展的信息；（4）主要以人机交互为依托的空间决策，并对其进行研究与决策。 3、工程测量中的应用 （一）提高工程测量的精准性
倾斜摄影测量与GIS的结合能够激发各自的优势，并进行有效的机制构建。随着倾斜摄影测量与GIS在工程测量中的不断应用，使得该领域在大比例尺地形绘图、地籍测绘上起到了重要的作用，极大地提高了精准度与效率。在台州试验的小范围地籍图测绘中，0.15km2房区地籍图测量，仅用1天时间完成。倾斜摄影的模型导入GIS软件中，进行矢量化立体采集，平面点位中误差可达到3.23cm，高程点位中误差可达到5.43cm，效率与精度得到较好的统一。 倾斜摄影测量与GIS在工程测量的应用中，主要有如下优势：（1）结合GIS计算机的应用，摄倾斜影测量能够为工程测量提供完备、实时的三维空间信息，在测量上能够保持数据的
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精准；（2）结合GIS计算机的应用，摄倾斜影测量能为工程测量在大比例尺绘图技术上朝着数据信息化的智能发展[3]。 （二）测绘成果的多元化
在倾斜摄影与GIS的结合中，能够进行模型的快速有效建立。倾斜摄影能够提供清晰的纹理，通过同名像点的匹配，加密点云，生成模型框架，并通过人机交互的方式，生成精细化模型。在这种数据生产方式中，利用GIS三维平台能够对模型进行良好的对接，使不同区间的功能进行优化整合。具体的对接方式有：（1）可对模型数据传导入库，主要的格式转换为osgb/osg；3ds；x；fbx；dae等等；（2）可直接使用Max插件转入库中[4]。在模型的建立中，主要有两种数据：一种为单体对象化的模型，一种为非单体化的模型数据。在与GIS系统的结合应用中，往往采用单体化建模方案，对通过后期数据处理的区域模型进行单体化，然后赋以不同的属性信息后，可进行缓冲区分析、空间叠加分析、专题数据提取等各种GIS应用，并可生成所需的各类视频演示，可提供多元化的测绘成果。
两者之间功能的互相对接在运用至工程测量中，能够使被测量的目标在各方面的数据生成上更加集中与多元化，使工程的整体空间与结构更加合理、科学。 （三）应用建议
诚然，在小区试验中，倾斜摄影测量与GIS采集软件的结合应用，测量精度能够达到1：500测量的要求，但相应的生产效率受到了限制。要达到影像分辨率2cm，飞行平台需要在100-200米之间飞行，且目前搭载倾斜相机的平台续航时间较短，在满足照片重叠度的情况下，每架次飞行覆盖范围有限。因此建议如下：1）根据实际应用需求及经费情况选择不同的飞行平台、飞行航高和飞行模式，无需追求过高的精度，满足需求才是最优的；2）根据实际情况选择不同的内业GIS软件，区分单体化建模与矢量化立体采集的应用场景，扬长避短。 4、结束语
综上所述，在倾斜摄影测量与GIS的有机组合之下，工程测量项目中，在保证精度的有提下，能够有效提高效率，尤其在梯田及田坎较多的测区，倾斜摄影测量建立的模型效果远远优于正射生成的模型，还原度非常高。目前国内倾斜摄影测量的应用研究已相当广泛，二镜头、三镜头、五镜头、七镜头均有相应的单位在研究及应用。而它与GIS的结合能够使其功能与测绘成果进行更深层次的动态结合，随着平台及设备的优化，在一定程度上可能会颠覆传统的测绘方式，为测量行业带来良好的发展契机。 参考文献；
[1]王琰， 向峰. 数字化测绘在地质勘查中的应用[J]. 硅谷， 2013（8）：128-128.