段德聲 鐘非非

土地是人們生產(chǎn)生活過程中的重要保障，一個城市土地利用情況與該城市的經(jīng)濟發(fā)展有著直接的聯(lián)系。因此，利用高精度無人機傾斜攝影測量技術(shù)來對區(qū)域土地利用情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管是十分必要的。該技術(shù)的靈活度較高，時效性較強，在整個土地利用動態(tài)監(jiān)管中起到了良好的作用。

1 無人機傾斜攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

無人機傾斜攝影測量技術(shù)是以無人駕駛飛機為平臺，搭載多鏡頭像機，以多角度的方式來對地面影像進(jìn)行采集，以此來克服傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)的局限性，相對正射影像，傾斜影像獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確。以往的影像數(shù)據(jù)多數(shù)只能夠現(xiàn)實出地物頂部相應(yīng)的特征，并不能夠詳細(xì)反應(yīng)出地物側(cè)面的具體信息，這樣并不利于構(gòu)建模型和場景感知。

本文以某區(qū)域為例，該區(qū)域的面積約為5km2，且在不斷進(jìn)行舊城區(qū)的改造，改造速度和頻率越來越快，但與此同時，非法占有和破壞周邊農(nóng)田的行為也較為突出。如果采用傳統(tǒng)的調(diào)查方式來進(jìn)行監(jiān)測和管理，那么不僅浪費時間，同時也影響監(jiān)管效率。而采用無人機傾斜攝影測量技術(shù)，則可以以其較多的優(yōu)勢來提高動態(tài)監(jiān)管的效率，對開發(fā)前后土地的利用情況來進(jìn)行對比和記錄，展開實時監(jiān)測。

（1）反映監(jiān)測區(qū)周邊真實情況。與正攝影像相比較，無人機傾斜攝影測量能夠提供多角度觀察，彌補正攝影像的不足，更加真實、全面地反映出災(zāi)害體的具體情況。

（2）傾斜攝影測量可以進(jìn)行單張影像測量。通過影像處理軟件，可以直接通過影像來計算出長度、高度、面積、體積以及坡度等方面的數(shù)據(jù)，在一定程度上拓展了傾斜攝影的應(yīng)用范圍。

（3）數(shù)據(jù)量小易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。傾斜攝影測量技術(shù)在測量的過程中會產(chǎn)生較小量的數(shù)據(jù)，比三維GIS技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量要小很多，且這些數(shù)據(jù)可以快速在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，實現(xiàn)信息共享。

（4）生成的三維場景不同于傳統(tǒng)技術(shù)僅僅依靠高程生成的缺少側(cè)面信息的2.5維模型，軟件可以生成高密度接近真實場景的點運，在此基礎(chǔ)上，生成多個不規(guī)則的三角網(wǎng)，同時可以在其真實影像紋理的基礎(chǔ)之上形成較高分辨率的實景三維模型，對真實場景在原始影像分辨率下的全要素級別的還原無限接近。

由此可見，在區(qū)域土地調(diào)查過程中，使用無人機傾斜攝影測量技術(shù)能夠?qū)ν恋乩们闆r進(jìn)行靈活測量，實時監(jiān)測。

2 無人機傾斜攝影測量技術(shù)在區(qū)域土地利用動態(tài)監(jiān)管中的應(yīng)用

2.1 相關(guān)參數(shù)

此次實驗選用P550六旋翼無人機搭載微型傾斜相機HC5010（如圖1）來獲取前、后、左、右以及垂直方向的圖像。

圖1 華測微型傾斜相機

無人機及搭載數(shù)碼相機的相關(guān)參數(shù)如下：①飛行高度300m；②相機焦距10.4mm；③像元尺寸2.8μm；④航向與旁向重疊度均為75%。

2.2 傾斜攝影數(shù)據(jù)處理

在得到其原始影像、得到POS數(shù)據(jù)之后，要先進(jìn)行三維重建，才能得到三維場景數(shù)據(jù)，才能對數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的加工和利用。本方案中，選取的三維重建工具為ContextCapture，通過多視影像聯(lián)合平差、多視影像密集匹配以及真正射糾正，最終獲得三維成果數(shù)據(jù)。

三維重建之后，獲取到三維場景，還無法對單個模型進(jìn)行屬性的編輯，也不能對其進(jìn)行空間分析和利用。需要通過專業(yè)的工具對三維場景進(jìn)行單體化和修飾，使其具有更廣闊的應(yīng)用方向。其主要流程如圖2。

圖2 建模流程圖

基于無人機傾斜攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢，其在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管中有著如下應(yīng)用途徑：

2.2.1 通過無人機傾斜攝影測量獲取土地數(shù)據(jù)

（1）獲取自然概況。在城市土地利用動態(tài)監(jiān)測的過程中，可以通過無人機傾斜攝影測量技術(shù)來獲取該城市的自然概況，包括土地的東西長、南北寬、稱取土地總面積、土壤類型（包括圖類、亞類、土屬、土種等）、土壤分布情況、地勢情況、海拔高度、風(fēng)蝕沙化情況等，獲得該城市的土地所有自然概況，為后續(xù)的動態(tài)管理奠定良好基礎(chǔ)。

（2）獲取氣候和經(jīng)濟發(fā)展概況。通過無人機傾斜攝影來獲取城市的氣候概況，包括城市當(dāng)?shù)貙儆谀姆N氣候類型、降水情況、日照情況等。同時，還要對城市的社會經(jīng)濟條件進(jìn)行全面的勘測，包括能源的分布情況、交通運輸情況、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況、生態(tài)建設(shè)情況等，對土地的利用現(xiàn)狀進(jìn)行全面胡啊、動態(tài)化的監(jiān)測，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）合理獲取土地數(shù)據(jù)。在無人機展開傾斜攝影測量航拍的過程中，應(yīng)當(dāng)要根據(jù)測量得到的地理位置來計算出航拍作業(yè)期間的太陽高度角，并根據(jù)計算所得的結(jié)果來安排最佳航拍測量時間，以便獲得高質(zhì)量的影像質(zhì)量。比如：當(dāng)所測城市的建筑物較為密集的時候，可以在正午前后一小時以內(nèi)進(jìn)行航拍，并采用云下攝影；而對于一些反差較小的區(qū)域，需要避免正午前后一小時的時間段內(nèi)拍攝。

2.2.2 無人機傾斜攝影測量在內(nèi)業(yè)和外業(yè)工作中的應(yīng)用

無人機傾斜攝影包括垂直攝影和傾斜攝影，分別用于制作DEM和獲取地物側(cè)面紋理影像。通過數(shù)據(jù)處理軟件來對影像進(jìn)行預(yù)處理，包括調(diào)色處理、糾偏處理、鑲嵌處理、融合處理等，在得到其原始影像、得到POS數(shù)據(jù)之后，要先進(jìn)行三維重建，通過專業(yè)的工具對三維場景進(jìn)行單體化和修飾，得到高效率、高精度的精細(xì)三維模型建模成果，為土地利用動態(tài)監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支持。

外業(yè)測量工作主要包括外業(yè)的控制測量、野外攝影測量以及外業(yè)調(diào)繪。①外業(yè)控制測量。該方面的內(nèi)容是根據(jù)高級控制低級的原則，通過全站儀、GPS、水準(zhǔn)儀等進(jìn)行高程控制測量，測量出像片控制點的平面坐標(biāo)以及高程坐標(biāo)。其中，平面控制網(wǎng)的布置需要采用城市坐標(biāo)系，合理布置控制點的數(shù)量，并嚴(yán)格抱我控制點點位中誤差，通常在±5cm的范圍內(nèi)；而高程控制網(wǎng)需要采用國家高程基準(zhǔn)（如：1985國家高程基準(zhǔn)），并將控制點選擇在交通便利、視野較為開闊、基礎(chǔ)較為牢固且便于聯(lián)測的地帶，并保證四等水準(zhǔn)測量以及觀測技術(shù)能夠按照相關(guān)要求和技術(shù)指標(biāo)而展開相應(yīng)的執(zhí)行工作。②野外攝影測量。野外攝影測量是通過無人機及傾斜攝影技術(shù)，按照既定的飛行路線來進(jìn)行航拍，得到分辨率較高的影像資料，將城市土地利用情況全面拍攝，形成影像資料以供相關(guān)管理人員監(jiān)管和參考。③外業(yè)調(diào)繪。從性質(zhì)上來講，外業(yè)調(diào)繪實際上是內(nèi)業(yè)測圖的基礎(chǔ)和前提，該方式是指通過實地補飛補測的方式來確定地貌的真實情況，對航片沒有拍攝完整的地貌、地物進(jìn)行補充，并調(diào)查和統(tǒng)計像片地物所對應(yīng)的地理名稱，使攝影所得到的地形圖更加標(biāo)準(zhǔn)和精確，促進(jìn)基于實際情況的全面化土地利用動態(tài)監(jiān)管。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著人們對土地資源的開發(fā)和利用，國土管理部門對土地的動態(tài)管理工作也顯得尤為重要。在這樣的基礎(chǔ)之上，無人機傾斜攝影測量技術(shù)為國土管理部門提供了極大方便。該技術(shù)不僅能夠通過較短的時間來獲得精準(zhǔn)度較高的土地利用數(shù)據(jù)，同時也能夠?qū)ν恋剡M(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，方便國土管理部門獲得最新、最準(zhǔn)的土地利用數(shù)據(jù)。無人機傾斜攝影技術(shù)雖然能夠?qū)Σ杉降挠跋襁M(jìn)行自動化處理，但是處理的過程中對事件和計算機軟件硬件的要求較高，因此，有必要加強數(shù)據(jù)快速處理系統(tǒng)、災(zāi)害快速分析解譯技術(shù)等方面的研究，有效提高該方式的實效性，促進(jìn)無人機傾斜攝影測量技術(shù)在區(qū)域土地利用動態(tài)監(jiān)管中甚至是其他領(lǐng)域中的應(yīng)用。