多行業案例 | 無人機貼近攝影測量技術應用詳解

  隨著數字化時代的到來,傳統的測繪方法難以完全滿足各大領域的需求。而貼近攝影測量技術,作為傾斜攝影測量技術的補充,在精細化測量、立面測量等方面逐步得到應用。

  貼近攝影測量技術,是由武漢大學遙感信息工程學院張祖勛院士團隊針對無人機精細化測量需求提出的全新攝影測量技術。無人機貼近物體表面進行攝影,在獲取的高清影像基礎上進行測量,可高度還原目標物的精細結構、精確坐標。從數據成果看,貼近攝影測量能夠達到亞厘米甚至毫米級的精度。


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DJI M350 RTK + DJI P1


  大疆行業合作伙伴武漢多普云科技有限公司利用貼近攝影測量技術,高度還原地表精細結構、物體特征,生產高精細三維影像模型,為地災監測、工程建設、文物保護等領域帶來全新應用。

  【地災監測】

  貼近攝影獲取泥石流模型

  分辨率優于 1 厘米

  近年來,各類極端自然災害頻發,對我國防災減災救災能力提出了更高要求。近日,中央財政增發 2023 年國債 1 萬億元,用于提升防災減災能力等 8 個方向。

  在地質災害監測中,貼近攝影測量技術可以快速捕捉危巖巖體凹陷處的細節和幾何信息,其精準生成的危巖體三維模型,精度可優于 1 厘米。同時,通過模型還可以實現多期數據的對比和分析,為危巖體監測提供便捷的手段。

  以云南省德欽縣一中河泥石流調查滑坡監測項目為例。云南省德欽縣城長期受泥石流、滑坡等地質災害的嚴重威脅,特別是縣城東側發育的一中河特大型泥石流,地質災害風險極高。但是,受地形和氣候等多重不利條件影響,上游源頭區基本屬于無人區,勘查作業難度極大,常規勘查手段難以滿足工作要求。


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德欽縣一中河滑坡點


  項目組利用貼近攝影測量新技術開展野外調查作業,采用“由粗到細”影像采集策略。

  首先采集粗模,通過使用大疆行業最新款旗艦機經緯 M350 RTK,搭載全畫幅相機禪思 P1,對測區進行正射影像數據采集,并利用大疆智圖軟件生成粗模點云數據成果。

  粗模成果再導入大疆行業應用生態軟件 DPGO 進行精細化貼近航線規劃:設置拍攝視角包括“正視+左右交向+上下交向”,保證目標物體的各個視角均被采集到。


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航線規劃


  貼近航線導入 DJI Pilot 2,使用大疆行業無人機進行采集數據,并通過大疆智圖自動生成三維模型及地理信息數據。

  ,時長02:24精細化模型成果

  通過建立高陡坡、多角度等的復雜地形的高精細三維影像模型,可快速識別流域內源頭及兩岸的泥石流物源的規模及分布范圍。此外,通過高精細模型也基本查清節理、裂隙等結構面特征,為一中河泥石流治理“因害設防”提供詳盡的勘查基礎數據。

  為進一步查清一中河泥石流源區危巖體發育特征,項目組統計了不同危巖帶內的危巖體規模和節理發育情況,并計算一中河泥石流物源區危巖體結構面產狀特征,基本查清了岸坡巖體結構質量。


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基于高精度模型采用空間三點坐標法計算結構面產狀


  其次,通過高精度的數字高程模型(DEM),在 GIS 平臺疊加分析泥石流在汛期前后的坡面松散物變化情況,為后續泥石流災害防治工程設計提供了可靠且有針對性的數據。


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全流域物源變化疊加分析成果



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典型物源變化疊加分析成果



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危巖帶崩滑前后疊加對比圖



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溝道堆積物泥石流前后疊加對比圖


  【工程建設】

  水電站數字孿生

  分辨率優于 6 毫米

  對于大型工程建設,往往需要進行定期巡查、監管、對部分區域進行重點識別、定點分析。利用貼近攝影測量技術獲取的三維數據,可作為基礎底圖數據,輔助精準的儀器進行定點精準監測分析。

  以丹江口數字孿生底座建設項目為例。長江水利委員會下屬長江空間信息技術工程有限公司聯合武漢大學遙感信息工程學院貼近攝影測量課題組、武漢多普云科技有限公司,采用貼近攝影測量技術進行大壩的數據采集及精細化模型重建,用于丹江口水電站數字孿生數據底座,更直觀真實展示數字丹江口。

  按照規劃的航線進行貼近攝影,大疆 M350 RTK 搭載 DJI P1 共采集 6.1 萬張影像,數據大小為 407GB。大疆智圖三維重建一次通過,最終建立實景三維模型,分辨率優于 6 毫米,高度真實還原大壩原結構和表面特征。


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貼近航線軌跡


  ,時長06:53丹江口精細化模型成果

  重建的丹江口大壩三維實景模型,作為數字孿生數據底座,只需接入物理感知傳感器數據,即可直觀的展示大壩安全預測預報。


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數字孿生丹江口工程——大壩安全預案智能響應


  通過形成的三維虛實模型底圖,將已有信息進行數據深度集成,快速定位問題、解決問題,對關鍵測項數據進行重點監測。


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數字孿生丹江口工程——大壩安全預測預報


  【文物保護】

  黃鶴樓數字存檔

  分辨率為 1.5-3 毫米

  如何建立數字檔案,讓文物修復工作有據可依?貼近攝影測量技術能夠解決文物真實三維信息和紋理信息保存、后期文物修繕和恢復的難題。

  以黃鶴樓數字存檔為例。黃鶴樓素有“天下江山第一樓”之美譽,是“武漢十大景”之首。測區位于城區,電磁干擾嚴重,高聳內凹的樓體對無人機信號接收影響大;景區游客較多,對無人機作業安全性要求高。


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黃鶴樓


  項目組采用性能強勁的 M350 RTK 搭載 DJI P1 鏡頭自動執行貼近攝影航線任務,獲取原始照片 6800 張,共計 55GB,大疆智圖集群版 12 節點僅 5 小時快速生成精細三維模型數據,原始分辨率為 1.5-3 毫米。


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航線規劃


  ,時長01:55

  基于黃鶴樓精細三維模型,進行數字線劃圖制作,將實景數據“搬到”了電腦,為文物保護提供完整的數字化信息支撐。


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  黃鶴樓線描圖

  作為一種新型的數字化測繪手段,貼近攝影測量技術為各行業帶來全新應用。利用大疆行業生態軟件規劃貼近攝影測量航線任務,再通過大疆 M350 RTK 搭載全畫幅相機禪思 P1,或直接使用小巧便攜的 DJI Mavic 3E 測繪無人機,最后使用大疆智圖三維重建軟件生成模型,這一整套高精度、高效率、低成本、低門檻的航測解決方案,賦能各領域,為數字化建設貢獻科技力量。



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