无人机倾斜摄影测量在农房地调查中的应用

戢,帅

辽宁省自然资源事务服务中心，辽宁 沈阳 110086

摘要：目前我国正在全面实施农村房地一体工程测绘任务，由于任务重、工期紧、测绘工作量大，同时对测绘质量要求又高，亟须寻求一种高效、便捷生产作业方式。随着无人机技术的发展和数据云服务的应用，基于“无人机+云服务”模式的倾斜摄影测量应用得到了快速发展，为农村房地一体项目测绘应用提供了高效利用途径。传统地形图测绘存在着作业效率低、出图时间长、人工成本高、作业人员需求量大、实地作业地点存在安全风险等缺点。本文对无人机倾斜摄影测量在农房地调查中的应用进行分析，以供参考。

关键词：无人机；倾斜摄影测量；农房地调查；应用

引言

社会主义新农村建设进程的不断加快，使得保障广大农民权益成为一项重要工作，而农村房地一体化调查不但是惠民政策，而且是国家掌握农民住宅的主要途径，是编制新农村发展规划的数据来源。为此，有必要确保农村房地一体化测量成果的准确性。在实际测量工作的开展中，可以对先进的无人机倾斜摄影测量技术加以合理应用。

1无人机倾斜摄影测量技术特点

无人机倾斜摄影测量技术属于一种三维非接触式影像测量新技术，具有广泛的三维建模、正射影像、遥感图像处理等综合技术优势，无人机倾斜摄影测量技术能够真实地反映地面目标，基于无人机平台提高数据的采集存储效率，并更清晰精准地自动获取图像。在中国农村房地一体测绘中，无人机倾斜摄影可以实时通过物体视角、运动范围和视角距离的连续变化，获得基于同一空间物体运动的多种不同立体图像，实现多角度、全方位、逼真的三维模型重建，从而获得各种实时地形图像和三维测绘结果信息。目前，数据处理软件自动化程度高，节省了时间和精力，通过成熟的三维重建软件可以以较低的成本建立三维模型，使用无人机可以最大限度地节省人力，提高测绘工作效率，避免因时间等因素造成测绘工作的延误。并且应用无人机倾斜摄影测量技术，可以更清晰地获取顶部图像、侧面图像和其他地面建筑物的特定信息，更容易建立三维实体模型，有利于在模型中全面构建地表图像和地表建筑物，与其他类型的技术和测量介质相比，无人机在飞行过程中灵活性更强，不受地面建筑物或其他地形因素的影响，环境适应性强，地面图像信息的测量和获取更快、更丰富，可使测绘人员全面掌握测区或建筑物的信息，有效降低测绘总体成本。

2无人机倾斜摄影测量关键技术

2.1测量原理

当倾斜摄影测量系统中搭载的相机为5镜头相机，无人机的飞行方式为S形，此时测量系统可同时拍摄周围四个方向以及垂直方向的影像;系统搭载单镜头相机时，无人机的飞行方式为井字形，镜头垂直形下拍摄正摄影像，镜头在云台的控制下，角度会偏斜，无人机沿着规划的轨迹飞行两遍，可获取四组倾斜影像。当某个地物的影像同时出现在三张以上的照片中时，计算机通过识别，并利用相应的方法，便可获取到拍摄物体的三维坐标。倾斜摄影测量系统采用的是3D建模的方法，常用的有两种，分别为Lidar数据结合影像、完全依托倾斜影像。

2.2 TIN三角网

数字地表模型(DSM)按子域可划分为以下两类:一类是规则方形格网(RSG)，另一类是不规则三角网(TIN)。前者虽然结构较为简单，并且构建过程比较容易，但由于不具备拓扑功能，从而导致数据量大，会出现冗余问题，特别是在平坦区域，这种情况的发生几率较高;后者有拓扑结构，数据量小，表达细致，在一些地势不平坦的区域优势明显。多视影像匹配时，不可避免会产生出诸多点和线元素，其中的点元素可用TIN构建网络，而线元素可作为约束条件，参与到TIN的构建中。在对TIN构建时，可基于Smart3D软件，具体方法如下:利用对角线交换法，将通过密集匹配得到的线元素作为约束条件，借助局部最优，对TIN中每条的线段进行调整，以此来形成具备约束的TIN网。

3无人机倾斜摄影测量在农房地调查中的应用

3.1利用无人机采集影像数据

应用倾斜摄影技术需要一个稳定的飞行平台，该飞行平台需要多台传感器，以便获取不同角度的影像，获取的角度越多，地面物体的信息就更加全面。摄影角度的不同会产生不同的影像，垂直拍摄的为正片，倾斜拍摄的为斜片。地物情况可由该技术充分反映出来，其可与多项技术完美融合在一起，共同完成三维模型的建模。该技术采集影像数据的具体流程是完成实地勘察，了解基本情况;设计出飞行方案;申请空域和准备航拍;采集相关影像;整理并提交成果。利用无人机采集数据时，要注意覆盖整个测量区域，从多个角度和方向完成摄影工作。重视重叠度，充分调查测量区域房屋的密度，通常情况下，重叠度在航向和旁向上均为80%。设计好航高，航高的设计要有相应的计算，充分结合摄影相机参数。要保证影像质量，影像应具有丰富的层次，柔和的色调，应足够细致，便于辨认所有的地物影像。

3.2 DP－Modeler测图

该软件可以矢量测绘房屋的轮廓和点状地物，还可以有效提取高程点，这些功能的实现需要倾斜影像和实景三维模型共同发挥作用。在利用该软件作业时，必须完成编码工作，将国际编码赋予地物要素，依据测图对象的不同，将相应的编码激活，完成矢量测图的步骤，将采集成果导入标准的地形图中。为了保证测图的精度，需要在二维和三维一体环境下，利用该软件矢量提取地形地物。以往在航测拍摄屋檐的过程中难以获得清晰的影像，必须由地面作业的工作人员辅助，利用该软件可以直接通过倾斜角度将屋檐下方的情况完整拍摄出来，减少了地面工作，测量区域的村民不会被测量工作所扰，测图效率将大大提升。在完成矢量提取之后，应将矢量对应属性的信息录入到面板中的“字段属性”上，在完成全要素矢量提取之后，在Cass中将导出的文件打开，通过简单的操作直接成图，无需其余步骤。

3.3搭载全画幅高效能倾斜摄影相机

传统无人机倾斜摄影采用的相机一般为非量测型全画幅相机，镜头畸变大，尤其是边缘部分。尽管可以根据相机畸变参数对相片进行畸变纠正，但纠正过程中会产生纠正误差，且越往边缘，纠正误差越大。所以为了提高精度，本次航测采用全画幅高效能倾斜摄影相机，同时加大相片重叠度，尽可能使用相片中心部分的影像。

结束语

综上所述，在我国农村房地一体测绘实践中，运用无人机倾斜摄影测量技术，可以有效提高测绘工作的精度，保证无人机测绘数据结果的客观准确性，因此，相关无人机检测和测绘使用单位必须重视无人机倾斜摄影测量技术的推广应用，规范测绘业务流程，提供真实、可靠的数据，准确、完善的建筑物和土地综合测绘结果，必要时，可以利用直观、全面的三维模型和正射影像。无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体测绘中，可以显著提高遥感数据信息传播的准确度和及时性，该技术以其效率高、成本低、响应速度快等优点越来越受到人们的关注，因此，在未来使用过程中，应继续加强对无人机倾斜摄影测量技术的研究，并针对当前农村房地一体测绘中存在的问题提出相应解决方案，促进农村现代化发展。

参考文献：

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