基于无人机倾斜摄影测量三维建模的区域黄土滑坡识别及特征分析

【研究目的】黄土滑坡是黄土地区人居与城镇建设安全的重大隐患。滑坡识别是滑坡灾害及其他研究工作的基础,因此基于无人机倾斜摄影测量三维建模从不同维度、不同视角直观快速地识别黄土滑坡并进行特征参数提取,能够为黄土滑坡风险识别及风险管理精细化研究提供技术支撑。【研究方法】以宁夏回族自治区固原市彭阳县红河镇西南部的黑牛沟村为研究区,采用无人机倾斜摄影测量数据获取、三维建模、现场验证结合地统计学分析,开展了区域黄土滑坡识别及其特征参数提取和分析。【研究结果】基于三维实景模型确定并分析研究区沟谷沿线地貌凹陷区是否存在陡壁及其周界形态,结合色调、纹理和微地貌等标志实现了黄土滑坡识别,共圈定了23个滑坡,结合现场验证移除2个非滑坡点,最终确定了21个滑坡;滑坡密集分布在主沟和支沟沟口,多呈对滑的形式出现在沟谷两侧且具有群发性;大型及特大型滑坡占比达到57.14%,滑坡的滑动方向主要以西南(阳坡)、东南(半阳坡)为主,相对高差集中在80~120 m,滑坡体坡形多呈凹形坡,滑坡体坡度主要集中在20°~30°;滑坡体土地利用类型主要为植被,其次为裸地,也有一部分为农田,道路和河流占比极少。【结论】基于无人机倾斜摄影测量构建的三维实景模型可从多维度、多视角精确快速地识别区域黄土滑坡,并分析其相关特征参数,能够弥补当前二维平面遥感影像存在的不足;还能够为滑坡易发性、危险性、易损性及风险评估等相关研究提供数据支撑。

“岗课赛证”融合育人模式探索与实践——以《无人机技术》为例

为紧跟职业技能人才发展需求,提高人才培养质量,以无人机技术为例,从职业岗位出发,将技能竞赛和证书的考核要求融入教学内容,基于“岗课赛证”四位一体化教学改革,设计了典型工作模块,并从课程设计、教学实施与成效、教学反思与改进方面进行探索与实践,突出虚实结合,强调德技双修,课堂教学采用“三段-八步”模式展开,注重过程考核,实现以赛证促学、促教,教学效果良好,以期能为相关专业课程开展“岗课赛证”教学改革提供参考。

无人机倾斜摄影技术在三维建模中的应用

文章基于无人机倾斜摄影测量技术获取的某办公大楼遥感影像数据,利用ContextCapture和大疆智图建模软件分别建立实景三维模型,对比分析模型的建模质量,实地选取10个检测点,利用GPS测量检测点坐标与三维模型中量测检测点的坐标进行对比,评定两种三维模型的精度。结果显示,产生的两种三维模型精度较高,建模效果较好,均可用于城市三维模型的建立。

低成本手持式稠密点云采集系统

针对现有室内外场景无法使用低成本便携式LiDAR很好地采集高稠密度点云数据的问题,本文研究设计了一种对低成本LiDAR和IMU传感器在硬件层面进行组合的低成本手持式稠密点云采集系统。采用简化残差计算量后的Faster-LIO当作里程计,通过传感器紧耦合的方式,将LiDAR和IMU之间的外参矩阵作为优化量,在采集的过程中进行实时优化以获得准确的相对位姿,从而得到满足精度要求的稠密点云。本文方法与经典的基于LOAM特征的LiDAR里程计及RTK里程计进行对比,试验结果表明,本文方法是有效的,手持式旋转激光雷达扩增了LiDAR的视野,而且对采用的里程计算法进行了改进,在减少算力要求降低成本的同时,大幅度降低了LiDAR和IMU等设备安装时无法避免的相互扰动问题,能较好地完成对场景稠密点云的采集及初步重建。

地面激光扫描点云与无人机影像点云融合应用

通过建立高精度的桥梁三维点云模型,检查桥梁病害情况并拟合绘制出桥梁线形。首先以无人机近景摄影、环绕飞行、井字飞行获取某双线特大桥梁主体与细部纹理数据,然后将不同航线采集的数据在Context Capture软件里面进行三维重建,将桥梁主体与细部影像融合生成完整桥梁点云1。运用Trimble SX12仪器完成对桥梁一体化扫描,获得完整桥梁点云2。提出基于双向KD-tree优化的ICP(Iterative Closest Point)算法对无人机航摄桥梁点云1与地面激光扫描桥梁点云数据2进行配准融合,加密后的桥梁点云用于建立运营铁路双线特大桥精细化三维实景建模。提出基于KD-tree的PCA(Principal Component Analysis)算法完整提取出桥梁吊索点云,运用最小二乘法拟合出桥梁拱轴线线形、RANSAC算法拟合出桥面线形。通过与单一无人机、单一地面激光扫描精度及完整性对比分析,以验证融合建模的有效性。研究结果表明:融合建模的模型水平精度1.71 cm、垂直方向精度1.25 cm,较单一无人机建模精度在水平与竖直方向分别提升16.59%与20.89%;融合建模的完整性为98.17%,纹理效果更加真实,并检查出桥墩存在蜂窝麻面、渗水等病害,拱肋存在涂装锈蚀、破裂等病害。该研究可为桥梁三维点云模型应用研究提供思路参考,具有较好的应用前景。

倾斜摄影三维模型中水域空洞的自动识别与修复

水域具有独特的光学反射特性,在倾斜摄影测量数据生成的模型中易导致空洞产生。为保证三维模型的完整性和显示效果,需要对水域空洞进行识别与修复。由于倾斜摄影模型内部存在大量独立的几何体,采用常规的三角网拓扑关系提取水域空洞轮廓线时会提取出所有几何体的边界轮廓线,导致无法准确识别水域空洞边界。针对此问题,本文提出了一种基于坐标转换和图像边缘检测获取水域空洞轮廓线的新方法:首先,根据OSGB模型中Z轴方向上是否存在三维点绘制水域空洞二值图,并对二值图像进行边缘检测获取水域空洞的二维轮廓线;再通过坐标转换获取水域空洞的三维轮廓线,对三维轮廓线进行约束构网、纹理映射,得到水域空洞的几何体并将绘制的水域几何体切割融合到不同的模型文件;最终实现水域空洞轮廓的自动识别以及水域空洞的自动修复。

基于不同数字地形模型的城市内涝模拟

城市内涝是威胁人民生命财产安全的主要自然灾害之一。地势低洼、建筑密度大、地面渗水能力弱的城中村或社区,更容易引发城市内涝。情景模拟是城市内涝防治的有效手段,但对于城市内涝模拟采用何种地形数据长期存在争议。以广州市中心城区两处易涝区为研究对象,采用广州市暴雨强度公式模拟该区域3种雨型的强降水过程;根据雨水口综合流速公式分析排水能力,分别结合数字表面模型和数字高程模型模拟地表汇水情况,并通过淹没深度对该区域内涝风险进行评估。结果表明,数字表面模型能比数字高程模型更好地模拟高密度建筑区的内涝情况,模拟结果对推进该区域排水系统建设和更全面开展城市雨洪模拟具有一定的参考价值。

无人机航测方案设计及数据处理研究

近几年,无人机航空摄影测量技术发展迅速,以无人机为平台进行低空摄影测量成为众多测绘人员开展相关工作的一个新选择。以无人机为平台,搭载高分辨率相机,对无人机航测方案进行设计及内业数据处理,生成数字高程模型(DEM)与数字正射影像(DOM)等数字模型,并对比分析了PhotoScan和Pix4D两种软件生成DOM的质量与精度。通过对无人机航测方案的设计及数字模型成果的对比研究,为绘制大比例尺地形图等航测作业提供了参考。

面向室内场景三维重建的分区联合双边滤波方法

基于RGB-D传感器的三维重建在高精度制图中应用广泛,然而深度相机采集的图像存在深度值缺失和噪声等问题,影响了三维点云建图的准确度。针对此问题,提出分区联合双边滤波算法。该算法依据深度图像和灰度图像的左右差异分析像素置信度,并对深度图像中缺失像素做插值处理,实现了对图像基于置信度的分区联合双边滤波。采用Middbur标准数据库和Fast Sensor Motion Dataset数据集进行定性分析和定量对比,证明分区联合双边滤波算法有效平滑了噪声。将该算法应用于三维重建,实验结果表明该算法有效修复了深度图像,提高了三维点云建图和位姿估计的精度。

贴近摄影与倾斜摄影测量技术在宗教活动场所三维建模的应用

探索了贴近摄影与倾斜摄影测量技术在宗教活动场所三维建模中的应用,通过无人机平台挂载设备对场所进行采集和处理,进行多源数据融合三维建模,实现宗教活动场所的三维模型重建。本文的研究不仅为宗教活动场所的数字化保护利用和文化传承提供了新的思路和技术方法,也为其他文化遗产的数字化保护利用提供了非常有价值的参考。

基于LiDAR数据在水利DLG生产中的应用

以工程实例为依托,介绍了LiDAR数据制作DLG的主要流程,论证了由DOM及点云滤波生成的DEM制作DLG成果完全满足1∶1 000比例尺精度要求。而且影像数据使用激光雷达的高精度惯导及GPS数据生产的POS,可完全实现免相控。激光点云滤波的DEM与航摄影像DEM对比发现,对植被茂密区域及较窄的水利渠道,点云滤波DEM数据可准确的获取高程信息,而航摄影像DEM数据则无法获得。

一种DEM辅助下的LiDAR点云PTD滤波改进算法

针对传统渐进加密不规则三角网(PTD)滤波算法在复杂地形环境下需要反复调试地面点判断参数才能获得较好结果的局限性,以往期DEM数据提取的地形高程和地形梯度为辅助,改进PTD中初始地面种子点的选取方法,优化地面点判断参数,并对往期DEM数据和现势LiDAR点云数据之间的地形变化进行检测和处理,适用于不同坡度地形条件的复杂地形,滤波效果较好。对比分析实验数据精度可知,该算法能有效降低I类与II类误差,且样本分类精度均在90%以上,说明DEM辅助可切实提高PTD滤波算法的精度。

无人机倾斜摄影测量技术在城市实景三维建模中的应用研究

基于无人机倾斜摄影测量技术,探索城市三维建模的新方法和新技术,以提高城市三维建模的效率和精度。通过这一研究,旨在数字城市建设、城市规划和管理提供更准确、全面、实用的数据支持,为城市的可持续发展和智能化建设做出贡献。

基于Cesium的无人机倾斜摄影测量数据二三维一体化展示技术研究

为实现二维与三维数据的标准化采集与可视化展示,满足集成管理需求,本文基于无人机倾斜摄影测量技术,构建了一套涵盖外业数据采集、内业数据处理及成果展示的全流程解决方案。通过飞前检查、像控点布设及航线规划,确保影像数据的质量。设计数据处理流程,采用专业图像处理软件生成高精度二维正射影像与三维实景模型。依托Cesium开源框架,设计并实现了一种高度交互式的二三维一体化展示系统。经验证,所生成的影像与模型精度达厘米级,符合我国1∶500比例尺标准,为工程测量与地震监测应急等任务提供了有效的数据支持。

超高影像重叠度对实景三维建模质量的影响研究

影像重叠度是倾斜摄影测量三维建模的关键指标。本文通过设计定量对比实验,研究超高影像重叠度对实景三维模型质量的影响,并提出相应的内业处理方案。实验结果表明,过高的影像重叠度并未显著提升重建模型的质量,反而损害重建模型的完整度,增加额外的数据处理工作与时间成本。因此,与常规影像重叠度设置相比,采用超高影像重叠度设计的工程效益较差。此结论可为倾斜摄影测量三维建模工程项目提供借鉴与参考。

无人机倾斜摄影测量技术在林区植被恢复治理中的应用

林区植被破坏后,需要对破坏区域进行测量评估再实施恢复治理。林区由于树林的遮挡,存在通视困难。信号障碍等难题,使用传统的全站仪、GPS测量方法采集数据较为困难,本文提出,依靠无人机倾斜摄影测量模式获取空间数据,再通过三维建模,最后生成各类成果数据文件。项目实例应用证明本文的测量方法和模式有效,效果良好。

基于Pix4Dmapper软件的大疆Phantom4 RTK正射影像图精度分析

针对无人机正射影像图精度分析,提出一种基于Pix4Dmapper软件的大疆Phantom4 RTK正射影像图精度分析方法。该方法以大疆精灵4 RTK为例,利用Pix4Dmapper软件对其飞行的照片数据进行解算,针对同一作业区域比较了3D倾斜摄影飞行模式和2D正射飞行模式所产生的正射影像在平面精度和高程精度上的差异;分析了低空飞行模式下,采用像控点参与解算对成果精度的影响。实验结果表明,Phantom4 RTK在低空2D正射影像飞行模式下可以达到免像控生产正射影像图和地形图的要求,为无人机正射影像图精度分析提供了一种新思路。

无人机倾斜摄影在土地调查中的应用

【目的】在我国土地调查发展过程中,常因技术手段存在缺陷,导致调查工作受到一定的影响。利用无人机倾斜摄影技术来建立实景三维模型,通过三维模型来完成相关调查工作,使土地调查工作更加高效、便捷。【方法】为探讨无人机倾斜摄影技术在土地调查工作中的应用优势,使用无人机搭载单目相机来采集影像,利用ContextCapture Center软件进行三维建模,并与实际调查结果进行对比,分析三维模型的优缺点。【结果】结果证明了该方法的可行性,建立的三维建模的土地边界清晰、建筑分明,可应用到土地调查工作中。【结论】无人机倾斜摄影技术可提高土地调查工作的完成效率,同时为我国未来的国土调查等工作提供支持。

线性工程中无人机摄影测量系统应用研究

为了优化线性工程中的测量工作,提高作业效率与数据精度,本文通过介绍无人机摄影测量系统在线性工程中的应用,详细设计了无人机测量作业流程,包括飞行平台的搭建、航线规划、数据采集等环节。同时,对区域网平差计算进行了深入探讨,采用航带法将多幅图像拼接成航道模型,并实现了坐标系统的统一与加密点的精准定位。在应用实例部分,本文以某线性工程为例,展示了无人机摄影测量系统在实际项目中的应用效果。研究结果表明,无人机摄影测量系统的应用,为线性工程的规划、设计与施工提供了有力支持。

无人机倾斜摄影在钢结构安全监测中的应用综述

随着城市化进程的加快和建筑业的蓬勃发展,钢结构作为现代建筑的重要组成部分,其安全性日益受到人们的关注。无人机倾斜摄影技术以其高效、全面、准确的特点,为钢结构安全监测提供了一种创新手段。本研究为相关领域的研究人员和工程从业者提供了有价值的参考,有助于推动钢结构安全监测技术的创新和发展。