第7章 无人机贴近摄影测量

无人机测绘技术自然资源与测绘学院徐军TelQ:932014717.1贴近摄影名词的来由7.2贴近摄影摄影测量的技术支撑与技术路线7.3贴近摄影测量应用领域7.4贴近摄影测量面临的问题与展望第7章无人机贴近摄影测量第7章无人机贴近摄影测量与数据处理7.1贴近摄影名词的来由7.1.1问题的提出7.1.2贴近摄影的概念7.1.3与其他摄影测量的区别7.1.4贴近摄影测量的特点7.1.1问题的提出●新生劣化带长约500公里●高陡峡谷地貌●高差600-1200m●坡度35°-75°●巫峡段为顺向坡。三峡库区蓄水后水位抬升100多米,且每年涨落30m,库岸斜坡岩体长期劣化。7.1.1问题的提出箭穿洞危岩体壁立于巫峡神女峰风景旅游区，每天有大量的船舶从危岩体前方航道通过，这些潜在的危险威胁到长江航道安全。箭穿洞危岩体基座为泥质条带灰岩，岩体劣化强烈7.1.1问题的提出当地国土局每年采用人工悬绳的方式对长江两岸危岩体进行勘测，危险性大，操作难度高。摄影测量是从影像获取信息的科学，能否提供一种安全、有效的观测手段，降低地质调查人员野外实地作业的危险性？7.1.1问题的提出图中两处危岩体裂缝的宽度是本次项目的核心检测目标，在两次测量间隔之间，裂缝宽度的变化值是其危险性的重要参考标准。难点：危岩体形状不规则，凹凸不平，周边还有凸出的树木，所以为了安全考虑，无人机必须要与测区保持相对安全的距离。7.1.1问题的提出7.1.1问题的提出7.1.1问题的提出M300rtk无人机，使用WaypointMaster设计航线，距危岩体50m，立体分辨率为0.5cm，测区有效面积约0.1km²，航向/旁向重叠度80%/70%，累计飞行1.5个架次，包括手动飞行补拍，共获取300张影像。7.1.1问题的提出7.1.2贴近摄影测量的概念2019年初，张院士团队在他们已获得应用实效的数字摄影测量网格(DPGrid)的基础上，经过成员们多次讨论，并参考了直升机的“贴地飞行”这一名词，提出了“贴近摄影测量（nap-of-the-objectphotogrammetry）”这一概念，并陆续用该技术进行了不仅仅局限于地质灾害调查的精细化摄影测量初步应用实验，获取了多方面宝贵的案例经验。贴近摄影测量，是针对精细化测量需求提出的全新摄影测量技术，也是精细化对地观测需求与旋翼无人机发展结合的必然产物。7.1.2贴近摄影测量的概念贴近摄影测量是面向对象（object）的摄影测量（object-orientedphotogrammetry），它以物体的“面”为摄影对象，利用旋翼无人机贴近摄影获取超高分辨率影像，进行精细化地理信息提取，因此可高度还原地表和物体的精细结构。7.1.2贴近摄影测量的概念剖面7.1.3与其他摄影测量的区别传统摄影——相对航高变化比较大，对于落差大的地形采集到的影像数据的影像分辨率差异比较大贴近摄影——贴近拍摄物体表面进行数据采集测，相对航高比较固定，采集到的影像分辨率相近传统摄影贴近摄影7.1.3与其他摄影测量的区别贴近摄影测量被称为“第三种测量方式”，与垂直航空摄影测量、倾斜摄影测量的区别：垂直航空摄影测量——对二维空间的水平面进行摄影倾斜摄影测量——对XYZ三维空间（或称2.5维——三维空间的表面）进行摄影贴近摄影测量——是针对三维空间任意坡度、坡向的“面”进行摄影垂直摄影倾斜摄影贴近摄影7.1.3与其他摄影测量的区别贴近摄影测量与仿地摄影测量、近景摄影测量的区别：仿地摄影测量——根据DSM的高程改变飞行高度，但不会顾及地形或地物坡度不同而改变摄影机姿态。近景摄影测量——针对三维空间地形以外目标的形状、大小和运动状态的摄影测量，当目标的面坡度为90°，近景摄影测量是贴近摄影测量的一个特例。贴近摄影测量——针对三维空间“斜面”的摄影测量。仿地摄影近景摄影贴近摄影7.1.3与其他摄影测量的区别7.1.4贴近摄影的特点7.1.4贴近摄影的特点第7章无人机贴近摄影测量7.2贴近摄影测量的技术支撑与技术路线7.2.1贴近摄影测量技术支撑7.2.2贴近摄影测量数据处理方法7.2.3贴近摄影测量的技术路线引自:/mobile-sdk/documentation/introduction/component-guide-gimbal.html技术基础1：无人机云台姿态控制能力7.2.1贴近摄影测量技术支撑7.2.1贴近摄影测量技术支撑技术基础1：无人机云台姿态控制能力引自:/s?id=1603032684452085937&wfr=spider&forepc&isFailFlag=1技术基础2：无人机高精度定位技术7.2.1贴近摄影测量技术支撑技术基础3：由粗到细的智能航线规划7.2.1贴近摄影测量技术支撑技术基础3：由粗到细的智能航线规划7.2.1贴近摄影测量技术支撑技术基础3：由粗到细的智能航线规划7.2.1贴近摄影测量技术支撑折线环绕单点环绕技术基础3：由粗到细的智能航线规划7.2.1贴近摄影测量技术支撑区域环绕带状环绕技术基础3：由粗到细的智能航线规划7.2.1贴近摄影测量技术支撑技术基础4：计算机视觉突破了摄影测量传统的要求7.2.1贴近摄影测量技术支撑引自:/linczone/article/details/462371977.2.2贴近摄影测量数据处理方法SIFT算法，Scale-invariantfeaturetransform，中文含义就是尺度不变特征变换。该算法自1999年由DavidLowe提出（Objectrecognitionfromlocalscale-invariantfeatures）以后被广泛的应用于图像识别，图像检索，3D重建等CV的各种领域。由于在此之前的目标检测算法对图片的大小、旋转非常敏感，而SIFT算法是一种基于局部兴趣点的算法，因此不仅对图片大小和旋转不敏感，而且对光照、噪声等影响的抗击能力也非常优秀。7.2.2贴近摄影测量数据处理方法VuHH,LabatutP,PonsJP,etal.HighAccuracyandVisibility-ConsistentDenseMeshViewStereo[J].IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2011,34(5):889-9017.2.2贴近摄影测量数据处理方法剔粗差随机抽样一致RANSAC信赖域算法Levenberg-Marquardt共轭梯度算法Conjugategradientmethod两次膨胀影像匹配算法ETM跨接松弛匹配BRM7.2.2贴近摄影测量数据处理方法7.2.3贴近摄影测量的技术路线初始地形信息无人机常规飞行摄影测量处理三维航线规划智能贴地飞行摄影测量处理绘制线划图低分辨率无人机图像局部区域“手持”补拍无人机三维航线规划与智能贴近飞行第7章无人机贴近摄影测量7.3贴近摄影测量应用领域7.3.1测绘领域应用7.3.2地质领域应用7.2.3文物保护领域应用7.3.1测绘领域应用1.城市建筑物精细三维重建武汉大学信息学部教学实验大楼7.3.1测绘领域应用7.1.1问题的提出“贴近”+“倾斜”融合的建筑物精细三维模型7.3.1测绘领域应用7.3.1测绘领域应用7.3.2地质领域应用3名保护人员，其中1人位攀岩教练2名调查人员1.高山峡谷区地质灾害无人机贴近正交摄影调查与监测7.3.2地质领域应用7.3.2地质领域应用左侧边界张性构造裂缝右侧边界张性构造裂缝压溃带基座裂缝7.3.2地质领域应用压溃带基座裂缝7.3.2地质领域应用压溃带基座裂缝7.3.2地质领域应用巫峡两岸岩壁的贴近摄影测量2.金沙江白格滑坡7.3.2地质领域应用7.3.2地质领域应用7.3.2地质领域应用滑坡过程中的裂缝监测7.3.3文物保护领域应用2019年2月28日:悬空寺贴近30米飞行视频(由另-架无人机拍摄)1.恒山悬空寺自动贴近飞行7.3.3文物保护领域应用2.应县木塔环绕摄影7.3.3文物保护领域应用7.3.3文物保护领域应用3.宁明花山岩画贴近飞行7.3.3文物保护领域应用基于初始地形影像建立的三维模型

7.3.3文物保护领域应用花山岩画TIN结构网（a）、白模（b）、三维模型（c）7.3.3文物保护领域应用7.3.4水利工程领域应用1.南水北调渠首段护坡监测7.3.4水利工程领域应用7.3.4水利工程领域应用2.恩施水布垭大坝坡面监测7.3.4水利工程领域应用7.3.4水利工程领域应用第7章无人机贴近摄影测量7.4贴近摄影测量面临的问题与展望7.4.1贴近摄影测量面临的问题7.4.2贴近摄影测量的展望7.4.1贴近摄影测量面临的问题7.4.1贴近摄影测量面临的问题7.4.2贴近摄影测量的展望1.Coarse-to-fine不仅仅是计算机视觉、摄影测量的一个策略,它也是社会发展的重要方向，贴近摄影一第三种摄影方式的出现是时代发展的必然，人们期望能对object的各个面都能获取厘米甚至毫米级别影像进行量测;2.贴近摄影测量是旋翼无人机应用于近景摄影测量，从而形成的一种全新摄影测量方式，可为古建筑、水利、滑坡、三维建模....等物体的数字化重建提供一种有效的补充手段;3.贴近摄影测量不仅仅是摄影方式的改变，它还