公路桥梁作为交通基础设施核心组成，其施工建设复杂且周期长，施工管理成效直接关联工程质量、成本与进度，当前行业正趋向智能化、信息化管理转型。传统施工管理方法存在显著局限性，难以满足精细化管理需求。因此，《无人机倾斜摄影在公路桥梁精细化施工管理中的应用》作者：钟嘉敏，谭金石，核心目的是探索无人机倾斜摄影测量技术在公路桥梁精细化施工管理中的应用价值，弥补传统方法不足，为该领域及相关行业施工管理现代化提供新思路与新方法。

一、传统公路桥梁施工管理现存问题

传统管理方法以人工巡查和手持设备测量为核心，存在五大核心问题，严重制约管理效率与质量：

1. 现场信息获取困难：施工现场面积广阔、环境复杂，人工巡视难以全面覆盖，手持测量仪器耗时费力，且数据准确性易受操作者技术水平影响。
2. 监测覆盖范围不足：无法全方位覆盖施工现场，尤其对桥墩下、桥塔顶等隐蔽及难到达区域易形成监测盲区，可能遗漏施工问题，影响工程质量与进度。
3. 数据准确性和实时性不足：数据采集与整理耗时久，易受人为因素干扰，准确性难以保障；且无法提供精准、实时的数据支撑，难以满足施工现场瞬息万变的决策需求。
4. 安全隐患管理困难：施工现场存在高空作业、交通管理等诸多安全隐患，传统方式难以有效监测与控制，隐患爆发易造成严重损失，阻碍工程推进。
5. 信息共享和协同工作不畅：施工信息分散于各部门或人员手中，共享与协同效率低下，易导致信息传递不及时、不准确，影响整体管理成效。

二、无人机倾斜摄影测量技术核心内容

无人机倾斜摄影测量技术凭借数据获取速度快、精度高的优势，可有效弥补传统管理短板，其核心技术体系包括基本原理、外业操作、像控点布设测量及内业数据处理四部分：

2.1 基本原理

利用无人机平台搭载多镜头或单镜头相机，从不同角度拍摄获取地面地物全面、精确信息；通过空中三角测量、影像密集匹配点云、不规则三角网（TIN）构建、纹理映射等步骤融合多角度影像，最终生成具有实景感的实景三维模型。

2.2 外业倾斜摄影

结合公路桥梁施工场地带状、窄幅的特点，优先选择单相机开展倾斜摄影，核心步骤包括：①任务规划：确定飞行路径、高度、拍摄角度等参数；②设备准备：调试无人机及摄影设备；③飞行拍摄：按规划航线自动飞行，设计合理航向与旁向重叠度，多角度拍摄公路桥梁及周边环境。

2.3 地面像控点布设及测量

像控点是保障影像处理成果（正射影像图、实景三维模型等）精度与空间坐标系统一的关键，需布设在稳固无扰、视野开阔、可长期留存的区域，兼顾分布均匀性与代表性，可选在施工区域外围。航飞前采用RTK设备精准测量像控点平面坐标及高程，偏差严格控制在±5cm以内；为维持稳定性，需定期重测，坐标变化时及时更新至数据处理流程。

2.4 内业数据处理

借助ContextCapture等实景三维建模软件完成，核心流程包括：①影像数据整理与检查：剔除重复数据，核查清晰度、曝光、色彩等质量指标；②导入数据：按项目或区域组织数据并导入软件；③自由网空中三角测量：通过软件自动影像匹配、定位，构建空间关系，必要时手动选点提升精度；④像控点刺点：选取预先布设的地面像控点；⑤空中三角测量运算：参考像控点优化点云数据精度；⑥构建分块模型：按设定及资源配置划分建模区域，构建实景三维模型，提升处理效率与管理便利性。

三、应用案例分析

3.1 案例基础信息

项目路段长约800m，下视影像拍摄范围为中心线外扩100m，包含在建高架桥，周边房屋距桥水平约20m。数据采集采用大疆无人机（搭载FC3610相机，焦距8.8mm、像元2.4012μm、续航30min、2000万像素，角度范围-90°~30°），布设8个像控点，通过DJI Pilot软件规划“S”形航线，航向与旁向重叠度均为80%；采用Bently ContextCapture Center软件完成内业数据处理与建模。

3.2 核心应用场景及成效

1. 施工进度监测：采用日常（每日全景/影像图）与阶段性（月/年周期三维模型）两种监测方式，通过对比实际进度与计划进度确定完成百分比。案例中桥墩施工阶段，通过实景模型对比发现进度滞后3天，项目组及时调整计划，避免工期延误；公路开挖区域监测显示4个开挖区（面积分别为967.96㎡、425.84㎡、819.25㎡、360.63㎡）进度分别达90%、85%、80%、65%，为后续安排提供数据支撑。
3. 施工安全监测：通过高精度三维模型实时监测高边坡稳定性、临时结构变形等隐患；可开展桥梁结构空间量测，案例中通过与设计图纸对比，发现某桥墩垂直度偏差超允许范围并及时调整。相较于人工巡查，该技术优势显著：30分钟内可完成800㎡区域全面巡查（人工需2小时以上），模型精度达厘米级，能识别微小变形，且监控数据具有档案价值，可追溯供后续分析。
4. 空间量测及土方计算：基于实景三维模型可精准测算距离、高差、土石方等工程量。传统土方计算方法（方格网、三角网、断面法）在复杂地形下精度有限，而倾斜摄影技术利用密集点云、三角网，给定高程后构建三棱柱体计算填挖方量，精度高且适配复杂地形。案例中开挖区1的测试显示，采样距离越小，挖方量计算越精细，填充量基本稳定，验证了技术的高精度与可靠性（不同采样距离下挖方量13.61~49.17m³，填充量稳定在1032.5~1037.2m³）。

1. 场地规划布置：实景三维模型为布局优化提供直观依据，案例中发现原设计材料堆放区与施工通道冲突，及时调整布局避免交通拥堵；还可模拟施工机械运行路径，优化施工流程。应用后施工场地规划更科学，运输道路顺畅，避免二次搬运，施工效率提升20%。

四、研究结论与展望

公路桥梁精细化施工管理的科学化、智能化转型迫在眉睫。无人机倾斜摄影测量技术可有效弥补传统施工测量方法的不足，显著提升管理效率与精度；通过构建实景三维模型，能直观准确掌握施工进度，为决策提供可视化支撑；无人机巡查可攻克人工监测短板，强化安全隐患管控；精细模型赋能精准量测分析，结合电子场地布置图实现科学规划，最终达成降本增效目标。

什么是倾斜影像？

传统正射影像是从正上方拍摄，而倾斜影像则是从一定角度拍摄，因此，倾斜影像表示建筑物的侧面，而不是建筑物的屋顶。

倾斜影像是从哪些角度拍摄的？它们通常以40°到50°的角度向下拍摄。

倾斜影像

垂直向下拍摄的影像

倾斜影像有哪些优势

可以将倾斜影像看成是地图和地面照片之间的中间地带。它的主要优点是能够捕捉到原本会被遗漏的新信息。

在倾斜影像中可以看到哪些在垂直向下拍摄的影像中看不到的信息？以下是二者的一个简单比较：

（1）倾斜影像

• 显示对象（例如，建筑物、山脉）的侧面。
• 帮助测量高度和深度。
• 提供更逼真的视图，就像亲眼看到一样。
• 有利于了解建筑物的设计或山脉的陡峭程度。

（2）垂直向下拍摄的影像

• 自上而下的视图，直接在头顶上向下拍摄。
• 非常适合地图和布局视图。
• 清楚地显示空间分布模式（例如，道路、田野）。
• 缺乏对高度或深度的看法。

如何使用倾斜影像

以下是倾斜影像的一些主要用例：

城市规划：帮助城市规划者从不同角度查看建筑物和街道。规划者可使用它来了解新建筑将如何适应现有的城市景观。

房地产：向潜在买家展示房产的侧面，而不仅仅是顶部。这样就可以看到房屋的建筑细节。

应急响应：让救援人员更清楚地了解他们正在处理的事情，例如在自然灾害之后。您可以通过房屋颜色和其他特征来识别地址。

环境研究：科学家用它来研究景观变化，如侵蚀。使用倾斜影像，他们可以看到丘陵或山谷的侧面，而这在垂直向下拍摄的影像中是看不到的。

施工监控：跟踪施工项目的进度。倾斜影像提供了场地的全面视图和测量高度的可能性。

倾斜影像相关软件

以下是一些可以处理此类影像的主要软件包：

【1】必应地图

鸟瞰影像是必应地图中一个不错的新功能。它有什么作用？您可以从倾斜的角度查看城市景观和社区。

请记住，它并非在世界上任何地方都有倾斜影像。只需查看一些主要城市，您就很可能会在那里找到它。

【2】Eagleview 象形图

ConnectExplorer 是一个基于 Web 的应用程序。一切都存储在云平台中。因此，这意味着您所要做的就是从Web 浏览器进行连接。

Eagleview Pictometry 允许您缩放、平移和更改视角。您还可以使用测量和注释工具测量距离、面积和高度。

【3】ArcGIS Pro影像空间分析

影像空间分析允许您在ArcGIS Pro 中查看倾斜影像。它通过使用影像数据中的影像坐标系 （ICS） 来实现此目的。

使用Image Space Analyst 时，可以将影像更改为透视模式。完成此作后，测量工具会提供用于高度和体积测量的垂直工具。

低斜 vs 高斜

低倾斜影像和高倾斜影像之间的区别在于照相机相对于地平线的角度，如下图所示。

有没有倾斜视频？

随着技术的进步，倾斜影像的实用性也在不断变化，出现了一种基于全动感视频 （Full Motion Video,简称FMV） 的倾斜视频。

全动感视频与常规视频有何不同？它会动态捕获地理足迹。这意味着它能够将视频中显示的内容与地面上的内容联系起来。

无人机技术的创新使倾斜影像变得更加容易。随着GIS 不断集成这项技术，它开辟了很多新的可能性。