袁玉勇

（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710000）

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影概述

1.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影的概念

無(wú)人機(jī)傾斜攝影是指在無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上搭載傾斜攝影系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的一項(xiàng)高新技術(shù)。傾斜攝影系統(tǒng)配有多個(gè)方向的傳感器鏡頭（目前市場(chǎng)常用的是3鏡頭、5鏡頭和7鏡頭，文章項(xiàng)目采用5鏡頭），同時(shí)從地物的4個(gè)傾斜、1個(gè)垂直此5個(gè)不同角度采集影像，采集同一地物具用不同視角的影像數(shù)據(jù)以及地面物體的側(cè)面信息[1]。影像采集后通過(guò)空三加密、三維建模和數(shù)據(jù)采集等過(guò)程，最終形成產(chǎn)品。

1.2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量與傳統(tǒng)攝影測(cè)量的區(qū)別

與傳統(tǒng)攝影測(cè)量相比，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）傳統(tǒng)攝影測(cè)量只有1個(gè)垂直鏡頭，只能看到垂直鏡頭下的影像，而傾斜攝影測(cè)量另外提供了4個(gè)傾斜的鏡頭，可以得到垂直鏡頭影像看不到或看不太清楚的地方。

（2）無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的飛行平臺(tái)一般飛行高度都在100m以上，多鏡頭可得到從大到小不同立體角度的影像數(shù)據(jù)，測(cè)量精確度能得到很大的提高。

（3）與傳統(tǒng)攝影測(cè)量相比，同一地物不僅可在垂直影像上體現(xiàn)，同時(shí)還可以在傾斜影像上體現(xiàn)，可以達(dá)到多視線交會(huì)的條件，提高測(cè)量的可靠性。

（4）傾斜攝影測(cè)量可以同時(shí)得到5個(gè)影像資料，互相比對(duì)，可以減少盲區(qū)，對(duì)自動(dòng)識(shí)別和重建有一定的幫助。

同時(shí)由于測(cè)量方法的區(qū)別，與傳統(tǒng)攝影測(cè)量相比，傾斜攝影測(cè)量存在自動(dòng)空三加密難度增大、數(shù)據(jù)處理工作量較大等挑戰(zhàn)。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

（1）可以反映出地面特征和周圍環(huán)境的真實(shí)性。傾斜的影像可以從多個(gè)角度觀察同一地面特征，從而可以更準(zhǔn)確地反映出地面特征的實(shí)際情況，彌補(bǔ)了正射影像的不足[2]。例如，對(duì)于一棵樹(shù)，正射影像只能從正上方觀察樹(shù)的頂部位置，而傾斜影像不僅可以觀測(cè)樹(shù)頂位置，還可以從其他角度觀測(cè)樹(shù)枝、樹(shù)干以及樹(shù)根底部的土地表面。

（2）可以實(shí)現(xiàn)單張影像的測(cè)量工作。利用與影像成果相配套的處理軟件可以直接在影像成果上進(jìn)行幾何尺寸甚至空間位置的測(cè)量工作，拓展了其應(yīng)用范圍。

（3）測(cè)量速度快。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的速度取決于無(wú)人機(jī)的飛行速度，同時(shí)圖像數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化也大大地提高了處理速度。

（4）更加適用于復(fù)雜地形。與傳統(tǒng)測(cè)量相比，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量通過(guò)非接觸的方式完成測(cè)量任務(wù)，更適合用于地形復(fù)雜、人員無(wú)法到達(dá)的地方。

3 土地綜合整治概述

3.1 我國(guó)土地綜合整治背景

自1949年中華人民共和國(guó)成立后開(kāi)始的農(nóng)村土地改革以來(lái)，土地特別是耕地，擔(dān)負(fù)著農(nóng)民生產(chǎn)資料和社會(huì)保障的雙重職能。但是，自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，中國(guó)的總?cè)丝谠黾恿?.89億，城市化水平從29.04%增加到58.5%。對(duì)農(nóng)業(yè)和其他農(nóng)產(chǎn)品（如糧食和農(nóng)業(yè)）的需求已顯示出剛性增長(zhǎng)，對(duì)耕地的需求也越來(lái)越強(qiáng)。隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)的耕地面積持續(xù)減少。在過(guò)去的10年中，我國(guó)的耕地面積減少了約83333.33km2。2019年中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展做好“三農(nóng)”工作的若干意見(jiàn)》，提出要嚴(yán)守18億畝耕地紅線，到2020年確保建成8億畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，并提出了“占一補(bǔ)一”的措施。

3.2 我國(guó)土地綜合整治的定義

《土地管理法》（修訂送審稿）對(duì)土地整治的定義具體如下所述：對(duì)低效利用、不合理利用和未利用的土地進(jìn)行整治，對(duì)生產(chǎn)建設(shè)破壞和自然災(zāi)害毀損的土地進(jìn)行恢復(fù)利用，以提高土地利用率。

土地綜合整治的定義：在一定的區(qū)域內(nèi)，按照土地利用總體規(guī)劃確定的目標(biāo)和用途，以土地整理、復(fù)墾、開(kāi)發(fā)和城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤為平臺(tái)，推動(dòng)田、水、路、林、村綜合整治，改善農(nóng)村生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營(yíng)、人口集中居住、產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展，推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程[3]。

3.3 我國(guó)土地綜合整治的主要類型

（1）農(nóng)用地整理。綜合管理田野、水、道路、森林和村莊，以增加耕地的有效面積，提高耕地質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。

（2）廢棄土地復(fù)墾。利用各種補(bǔ)救的方法或手段將因人為或自然原因而荒廢的土地改造成可以利用的土地。

（3）宜農(nóng)未利用地開(kāi)發(fā)。通過(guò)工程、生物或綜合措施將未利用或效率低下的土地開(kāi)發(fā)為耕地，其主要目的是增加耕地面積并改善生態(tài)環(huán)境。

（4）建設(shè)用地整治。為提高建設(shè)用地的集約化利用水平，通過(guò)各種方法或手段調(diào)整鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)用的的結(jié)構(gòu)和布局。

4 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在土地綜合整治中的應(yīng)用實(shí)例

4.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于河北省懷安縣懷安城鎮(zhèn)和第三堡鄉(xiāng)，涉及2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共23個(gè)行政村土地，屬于低山丘陵，整體地勢(shì)南高北低，東高西低。該項(xiàng)目區(qū)內(nèi)，共分布南北走向溝壑30余條，溝壑主要分為3種類型，即斷頭溝、排洪溝、雞爪子溝。

該項(xiàng)目為河北省土地綜合整治示范建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目以增加耕地?cái)?shù)量、提高耕地質(zhì)量為核心，總體定位體現(xiàn)土地整治+優(yōu)質(zhì)良田+生態(tài)景觀的理念，通過(guò)土地流轉(zhuǎn)的方式開(kāi)展規(guī)?；?、集約化、現(xiàn)代化的經(jīng)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)增加農(nóng)民收入、提高土地利用率、轉(zhuǎn)移農(nóng)村富余勞動(dòng)力、推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的目標(biāo)。融合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、精準(zhǔn)扶貧，通過(guò)“田、水、路、林、村”等農(nóng)村土地要素在功能和形態(tài)上的綜合整治，推動(dòng)當(dāng)?shù)胤N植業(yè)發(fā)展，助力鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，打造美麗農(nóng)田，提升生態(tài)景觀，實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、耕地提質(zhì)改造、未利用地開(kāi)發(fā)、糧食產(chǎn)能提升，打造具有當(dāng)?shù)靥厣耐恋鼐C合整治示范項(xiàng)目。

4.2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)流程

（1）控制測(cè)量。為保證測(cè)量精度，結(jié)合項(xiàng)目測(cè)量區(qū)域的特點(diǎn)，利用項(xiàng)目區(qū)勘測(cè)階段使用的GPS控制點(diǎn)來(lái)布設(shè)像控點(diǎn)。像控點(diǎn)距離保證≤350m，在溝頂盡量利用空曠無(wú)遮擋的既有混凝土路面用紅、白自動(dòng)噴漆來(lái)布設(shè)像控點(diǎn)，在溝底盡量在開(kāi)闊處選擇平坦沒(méi)有遮擋的地方利用白色布條布設(shè)像控點(diǎn)。盡量保證高處（溝頂）和低處（溝底）都有像控點(diǎn)，進(jìn)一步提高測(cè)量精度。

（2）傾斜影像的獲取和處理。該項(xiàng)目采用45°傾斜角的5鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)配合大疆T16無(wú)人機(jī)平臺(tái)，航線采用大疆智圖軟件進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，如圖1所示。在實(shí)際測(cè)量中，各鏡頭自動(dòng)拍攝照片，獲取多視角影像。

圖1 規(guī)劃航線

（3）空三加密。主要操作過(guò)程包括輸入傾斜影像，傾斜影像連接點(diǎn)自動(dòng)匹配，匹配粗差檢測(cè)、構(gòu)建自由網(wǎng)，輸入地面控制數(shù)據(jù)和區(qū)域網(wǎng)平差。

（4）三維建模。利用傾斜攝影自動(dòng)建模軟件進(jìn)行一系列處理最終獲得三維傾斜模型。

（5）數(shù)據(jù)采集。該項(xiàng)目使用EPS3D映射系統(tǒng)加載三維傾斜模型并在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集工作。

（6）外業(yè)補(bǔ)測(cè)及調(diào)繪。傾斜攝影測(cè)量也會(huì)存在一定的盲區(qū)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行補(bǔ)測(cè)；對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜的地物或無(wú)法準(zhǔn)確判斷的地物還需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪。

4.3 施工復(fù)測(cè)階段中的應(yīng)用

該項(xiàng)目實(shí)際土地整治面積約為12km2，由于現(xiàn)場(chǎng)地形制約，呈片區(qū)分布?，F(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜，溝壑遍布，測(cè)量難度大。傳統(tǒng)測(cè)量方法無(wú)法滿足施工施工工期的要求，為保證施工任務(wù)順利展開(kāi)，通過(guò)對(duì)比分析選定無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量來(lái)完成施工復(fù)測(cè)任務(wù)。

在實(shí)際測(cè)量中，為保證無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的精度，共完成傾斜攝影測(cè)量的面積約為20km2。無(wú)人機(jī)傾斜攝影15個(gè)工作日完成傾斜影像的獲取和處理，30個(gè)工作日完成了三維建模工作，10個(gè)工作日完成了數(shù)據(jù)采集工作，大大提高了測(cè)量工作的效率。

利用數(shù)據(jù)采集得到的數(shù)據(jù)在土地規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件Gland中進(jìn)行整體計(jì)算，得到實(shí)際土方工程量，之后與設(shè)計(jì)工程量進(jìn)行對(duì)比分析，找處差異分析原因，為下一步的變更設(shè)計(jì)和施工提供了準(zhǔn)確依據(jù)。

4.4 施工組織階段中的應(yīng)用

該項(xiàng)目土方量約為2200萬(wàn)m3，原設(shè)計(jì)存在大量的遠(yuǎn)距離土方調(diào)運(yùn)。為了達(dá)到理想的經(jīng)濟(jì)效益，必須做出合理的土方調(diào)配方案。利用數(shù)據(jù)施工復(fù)測(cè)階段采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)域的土方調(diào)配，各區(qū)域獨(dú)立設(shè)計(jì)土方調(diào)配方案，盡量減少遠(yuǎn)距離土方調(diào)配，取得了理想的經(jīng)濟(jì)效益。

同時(shí)利用傾斜攝影測(cè)量所得到三維模型進(jìn)行分區(qū)域土方調(diào)配方案的演示，使施工管理人員更直觀地理解土方調(diào)配方案，更好地組織施工，避免窩工現(xiàn)象，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.5 竣工驗(yàn)收階段中的應(yīng)用

土地綜合整治工程的完成后就進(jìn)入了竣工驗(yàn)收階段，這一階段同樣會(huì)面臨著施工復(fù)測(cè)階段的測(cè)量面積大、地形復(fù)雜、竣工驗(yàn)收要求時(shí)間短等問(wèn)題。為了快速準(zhǔn)確地完成竣工驗(yàn)收任務(wù)，確定格田的面積、田埂等各項(xiàng)指標(biāo)是否合格，同樣采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量完成三維建模與數(shù)據(jù)采集，同時(shí)與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對(duì)比分析，確定不合格部分，并及時(shí)整改直至全部合格，提高驗(yàn)收效率，縮短驗(yàn)收時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該項(xiàng)目實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，在施工復(fù)測(cè)、施工組織和竣工驗(yàn)收階段應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，能起到減輕外業(yè)測(cè)量強(qiáng)度、提高工作效率、指導(dǎo)施工組織、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)的無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)必將得到飛速發(fā)展。同時(shí)隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，土地綜合整治工作必將全面推開(kāi)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影也必將在我國(guó)的土地綜合整治項(xiàng)目中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。