对基于无人机倾斜摄像技术的土地测量探讨

对基于无人机倾斜摄像技术的土地测量探讨

曾瑶

清远市不动产登记中心 511500

摘要：相较于传统土地测量技术来说，倾斜摄像技术其在优势方面十分明显，主要表现为：测绘数值准确性更高、测绘更加精确，能够为土地测量中的数据评估及采集提供更加准确及详实的数据及图像支持。本文主要内容为分析与传统土地测量技术相比倾斜摄像技术的优点，同时对其在土地测量中的应用内容及策略进行综述。

关键词： 无人机；倾斜摄像技术；土地测量；图像

无人机是对“无人驾驶飞机”的一种简称，主要是通过机器自带的程序及相关无线电遥控设备来对不载人飞机进行操纵，亦或者可以通过车载计算机来实现间歇性或者完全性的自主操作^[1]。随着近年来迅猛发展的无人机技术，很多测量从业者及研究者开始逐渐关注并重视无人机摄影测量技术；而无人机测量摄影技术因为相关优点，如可重复性强、成本低廉及耗时短等，是土地测量中一直以来广泛应用的一种重点技术。传统测量土地主要是通过相关测绘仪器，如RTK（Real - time kinematic）及全站仪等，通过人工到土地现场来采集相关数据，同时对现场的实际物体概况进行配合记录，然后通过处理最终得到电子版的土地信息数据。特别是在测量地籍图时，假如想要一次性的完成全国所有的地籍图测量，使用传统土地测量方法所耗费的物力及人力都十分巨大；同时还因为接受信号、透视环境及移动速度等因素的影响及限制，导致其测绘速度有限，很难及时的更新实际地籍图的变化情况。相比来说，无人机测绘摄影技术则因为其较高的自动化程度而带来的短周期、高效率且可以获得相关三维数据等优点，在土地测量中表现出了更大的研究价值及使用前景。

一、无人机倾斜摄像

传统的航空摄影测量主要是在一个飞行器当中搭载一个传感器设备，垂直拍摄物体。但是传统技术很难获得物体的相关侧面纹理数据信息，因此很难有效的反映真实的物体情况。除此之外，因为机械装置会对传感器设备产生制约，就较大的限制了单幅影像的覆盖面积。近年来，一项全新的技术--国际测绘遥感开始迅猛发展，有效的解决了传统技术仅能垂直拍摄的不足。尤其是倾斜摄像技术的出现及使用，使得相关问题得到了有效解决。倾斜摄像技术主要通过在一个飞行平台当中搭载不同的多台传感器，从而可以从多个、一个不同角度来拍摄物体影像^[2]。所以，通过倾斜摄像技术能够获取更加真实、直观的物体影像数据。正片是对地面使用垂直摄影所拍摄的影像（即一张影像），斜片是地面与镜头之间呈现出一定的角度时，此时所拍摄到的影像（即四张影像）。通过POS系统能够获取更加准确的被摄对象在地理空间方面的位置信息，进一步扩大遥感影像的服务及适用范围。图1即日常常见的无人机倾斜影像相机。

图1 无人机倾斜影像相机

二、与传统方法相比，无人机倾斜摄像技术的优点

从技术方面来说，倾斜摄像技术能够为土地测量带来更加充足、丰富的相关地理信息；而从体验方面来说，倾斜摄像技术可以满足用户的实际测绘需求，体验友好且舒适。从具体方面来说，相比传统测量技术，倾斜摄像技术的优点包括以下几个方面：

第一，与传统技术相比，无人机倾斜摄像技术在采集数据方面更加便捷

与传统技术相比，在土地测量中使用倾斜摄像技术，可以获得更加精确的测量数据，同时在信息的获取方面也更加便捷，能够更加可观的将土地的所处位置、多方向测绘及外部结构特点等信息内容反映出来。与此同时，在土地测量中使用无人机倾斜摄像技术，既利于三维模型的快捷生成，同时还能够依据三维模型来对地貌地物的发展变化情况进行观察分析。这一内容针对测绘作业人员来说，意味着能够有效的控制测绘作业的数据精度及误差，对目标物之间的距离进行精确的测量，进而确保测绘作业所采集的数据更加高效、准确^[3]。

第二，与传统技术相比，无人机倾斜摄像技术在测绘过程中无需对投影点进行选择

无人机倾斜摄像技术的一项主要优势就是能够使得土地测量工作完全实现管理自由及空间规划。即依托于相关处理方法技术，如纹理批量提取及航空倾斜摄影大规模成图等，可以有效的摆脱传统技术当中因为先行选择投影点的限制，不需要对投影点进行选择。与此同时，通过有关软件来分析测绘图片数据，能够在短时间内构建出土地的三维模型实景，实现土地测量要求。

第三，与传统技术相比，无人机倾斜摄像技术成本更加低廉

倾斜摄像技术将无人机作为支持，与传统技术以飞行平台作为支持相比，其在操作方面更加便捷化（作业人员仅需要对无人机的摄影角度及飞行轨迹进行控制，即可通过软件来对信息数据进行处理，最终呈现三维成图效果），且在操作方面的成本更加低廉（可有效的控制测量时间、人力成本及设备投入）。也可以说，在土地测量中使用无人机倾斜摄像技术，能够使得城市三维建模的成本有效降低。

三、无人机倾斜摄像技术的数据处理

以德清市XXX区域作为背景，以测量地籍图为例。

依据实际的现场情况，首先需要对测区进行确定，同时还需要在测区当中对平均海拔高度、最低海拔高度及最高海拔高度来进行确定，从而确定无人机的起测点及航线。分别将5个无人机相机的获得数据储存在不同的5个文件夹之下，在获得数据之后，首先对摄影区域的重叠情况进行确认。针对无法满足预设需求时，需要补测。将正射视角无人机相机的相关时间参数作为校准标准，对其余的4个无人机相机数据进行校准，同时将其相互连接之后共同处理。删除部分时间参数不一致的数据，确保最终可以留下互相对应的参数图像数据，如经纬度、坐标点等。航测所获得的数据处理流程为：整理航拍数据→建立测区及数据（相片、POS信息、相机参数）导入→空中三角测量控制点加密→影响匹配、校正、拼接、融合→提取纹理信息→表面模型、正射影像图、全景真三维模型→应用信息。

处理土地数据信息的软件为Smart3D(ContextCapture)软件。这一软件既可以用来处理静态影像，同时还能够获取摄像机中的视频帧，在Context Captuer Master模块当中新建工程，然后经由空中三角测量计算获得在实际土地信息基础上的点云，同时依托于这部分高密度点云，通过相关参数来关联不同文件夹当中的影像数据，然后进行计算。最终得到全景三维模型、正射影像图及数字化地表模型。评估其精度，见如表l。

表1 三角测量精度评估

图2 模型三维平台当中的正射影像

图2为航测及计算所得的真实全景地表模型在三维平台当中的正射图像。

不同摄像视角下的全景地表模型图，见图3-1、3-2。图3-1为40°俯视摄像效果图，图3-2为放大局部后的摄像效果图。从图片可知，通过不同角度来摄像，能够有效的获取测区当中的详细地表信息及特点。

图3-1 40°俯视摄像效果图

图3-2 放大局部后的摄像效果图

综上所述，无人机倾斜摄像技术因其相关自动化技术充分发挥了短周期、高效率的优点，同时还可以通过所测量的相关数据信息构建三维模型数据；经由软件便可以准确的获取相关土地的信息，有效的避免了传统技术耗力耗时的缺点，使用及推广价值极大。

参考文献：
[1]闻彩焕,王文栋.基于无人机倾斜摄影测量技术的露天矿生态修复研究[J].煤炭科学技术,2020,48(10):6.

[2]赵海强.基于无人机倾斜摄影的建筑规划验收测量方法探讨[J].地理信息世界,2019,26(3):136-139.

[3]钱广强,杨转玲,董治宝,等.基于多旋翼无人机倾斜摄影测量的沙丘三维形态研究[J].中国沙漠,2019,39(1):18-25.