無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體測(cè)繪中的應(yīng)用研究

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，各項(xiàng)科技手段被廣泛應(yīng)用于人們生活的方方面面，在農(nóng)村房地一體測(cè)繪工作中應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的測(cè)繪效率，提高工作質(zhì)量，節(jié)約測(cè)繪成本。因此本文探究無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體中的應(yīng)用，推動(dòng)測(cè)繪逐步提高，強(qiáng)化其應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；傾斜攝影測(cè)量技術(shù)；農(nóng)村房地一體測(cè)繪

引言

在農(nóng)村房地一體的測(cè)量工作中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠打破傳統(tǒng)測(cè)繪領(lǐng)域和測(cè)量技術(shù)的禁錮和限制，確保測(cè)量工作能夠高效、高質(zhì)完成。在當(dāng)前新農(nóng)村建設(shè)時(shí)，仍有很多地區(qū)在農(nóng)村房地一體測(cè)量中沿用著相對(duì)傳統(tǒng)單一的測(cè)量技術(shù)，無(wú)法有效確保工作的開(kāi)展。基于此，本文主要探究無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體測(cè)繪中的應(yīng)用。

1.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概述

在工程建設(shè)、建筑、水利、交通等多領(lǐng)域中，應(yīng)用測(cè)量技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)此區(qū)域進(jìn)行整體情況的把握，但是在以往的測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中為了獲得正射影像，大多只能通過(guò)垂直拍攝的形式獲得測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)地信息。為了轉(zhuǎn)變測(cè)量工作的現(xiàn)狀，提高測(cè)量工作效率，應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)旨在無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上搭載多方位傳感器和POS系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)人機(jī)在測(cè)量區(qū)域的飛行實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物或測(cè)量區(qū)域垂直正射影像和前后左右等多方向的影像采集工作.無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中能夠通過(guò)飛行角度、飛行航向和飛行速度、高度等方面的綜合控制，更加全面立體的展現(xiàn)地表影像采集的實(shí)效性。

應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)時(shí)，能夠更加清晰的得到地表建筑物的頂面影像、側(cè)面影像，以及其他地物的具體信息，通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠有效了解地表影像的具體信息，更加容易制成三維實(shí)體模型，并在模型之中對(duì)地表影像和地表建筑物等進(jìn)行全方位的構(gòu)建。因此與其他類(lèi)型的測(cè)量技術(shù)和測(cè)量手段相比（表1），應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作的高精準(zhǔn)度和高效率。另外無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中靈活性更好，不會(huì)受到地表建筑物或其他地形因素的影響，具有較高的環(huán)境適應(yīng)性，且地表影像信息的測(cè)量與獲取更加迅速、豐富，能夠讓測(cè)繪人員直接對(duì)測(cè)量區(qū)域或建筑物的頂面、側(cè)面信息進(jìn)行全方位的把握，有效減少測(cè)繪工作整體成本。

2.農(nóng)村房地一體測(cè)量工作的主要思路

為了做好農(nóng)村房地一體的整體測(cè)量工作，需要對(duì)宅基地的具體占地界址和房角點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，并進(jìn)行地籍調(diào)查地圖的繪制工作。為了提升農(nóng)村房地一體測(cè)量工作的精準(zhǔn)性和工作效率，能夠促進(jìn)工作的開(kāi)展，發(fā)揮好無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以在農(nóng)村房地一體的測(cè)量工作中始終堅(jiān)持科學(xué)化操作，理清測(cè)量思路和總體脈絡(luò)。首先在進(jìn)行農(nóng)村房地一體測(cè)量之前，需要對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的像控點(diǎn)進(jìn)行全面的布設(shè)，應(yīng)對(duì)相控點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，設(shè)置無(wú)人機(jī)飛行航線(xiàn)并推進(jìn)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用之下形成和獲取高分辨率的影像，根據(jù)使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)所獲得的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)和影像，形成制作工作底圖并生成測(cè)量區(qū)域的坐標(biāo)系統(tǒng)，最后需要對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)等進(jìn)行全面的檢查和重新核定，形成精準(zhǔn)度更高、效果更好的內(nèi)業(yè)測(cè)繪成果。

3.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體測(cè)繪中的應(yīng)用分析

3.1外業(yè)飛行方案設(shè)計(jì)應(yīng)用

在農(nóng)村房地一體測(cè)量外業(yè)工作中，要合理確定無(wú)人機(jī)的飛行方案，這也是整個(gè)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的基本前提和關(guān)鍵所在。在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行系統(tǒng)和飛行航線(xiàn)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃與選擇，良好的飛行系統(tǒng)和科學(xué)的航線(xiàn)能夠進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用下的整體質(zhì)量，提高無(wú)人機(jī)飛行測(cè)量工作的運(yùn)行效率，在農(nóng)村房地一體測(cè)量工作的外業(yè)飛行方案環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)強(qiáng)化，夯實(shí)測(cè)量工作的基礎(chǔ)。

3.1.1飛行系統(tǒng)

在選擇和規(guī)劃無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量人員需要對(duì)測(cè)量區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量，結(jié)合所在區(qū)域的整體范圍和主要地形特征確定飛行系統(tǒng)。在農(nóng)村房地一體測(cè)量工作運(yùn)行過(guò)程中，大多數(shù)情況下都是以村隊(duì)為測(cè)量單位，測(cè)量的范圍并不會(huì)特別廣泛，測(cè)繪面積是有限的，但是有很多地區(qū)的村落所處的地理位置相對(duì)偏僻，周邊地形環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，再加上村落中房屋的分散排布，會(huì)增加無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用難度，擴(kuò)大實(shí)際測(cè)量范圍。因此在確定無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)時(shí)，如果需要選擇大面積的飛行系統(tǒng)，則很難保證測(cè)量結(jié)果和影像數(shù)據(jù)始終保持高精度和較高水平的水準(zhǔn)。針對(duì)此類(lèi)村落可以采取輕小型的旋翼無(wú)人機(jī)，并搭載單鏡頭飛行系統(tǒng)。輕小型旋翼無(wú)人機(jī)和單鏡頭飛行系統(tǒng)，整體重量水平較小，便攜性更高，有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力，在進(jìn)行單架作業(yè)時(shí)，輕小型旋翼無(wú)人機(jī)能夠基本覆蓋村落區(qū)域，完成農(nóng)村房地一體的測(cè)量工作，而通過(guò)單鏡頭飛行系統(tǒng)同樣也能保證影像數(shù)據(jù)和測(cè)量能夠更加靈活準(zhǔn)確，適應(yīng)不同地區(qū)的高度和間距，需要時(shí)時(shí)通過(guò)云臺(tái)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，總體看來(lái)運(yùn)用輕小型無(wú)人機(jī)搭載單鏡頭飛行系統(tǒng)，整體的投入成本降低，風(fēng)險(xiǎn)較小。

3.1.2航線(xiàn)規(guī)劃

在進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行航線(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，測(cè)量人員同樣也需要對(duì)被測(cè)量區(qū)域村落的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，綜合考慮無(wú)人機(jī)飛行高度、航行高度和傾斜角度，另外也要考慮到影像重疊率等方面的問(wèn)題。不同的參數(shù)設(shè)置會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生一定影響，甚至?xí)?duì)影像數(shù)據(jù)造成精度上的波動(dòng)，因此在進(jìn)行航線(xiàn)規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，要真正做到因地制宜科學(xué)合理。以我國(guó)西北地區(qū)某農(nóng)村為例，村落中房屋分布較為集中，沒(méi)有太大的地形變化，因此在進(jìn)行該村房地一體測(cè)量時(shí)，可以將無(wú)人機(jī)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下（表2）：

3.2測(cè)量地面控制點(diǎn)及坐標(biāo)設(shè)定

在農(nóng)村房地一體的測(cè)量工作中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，需要對(duì)測(cè)量區(qū)域的地面控制點(diǎn)進(jìn)行更加完善的部署，并設(shè)定相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，以求能夠?qū)崿F(xiàn)更加準(zhǔn)確的空中三角測(cè)量，不斷提高精密度。在進(jìn)行控制點(diǎn)位布設(shè)期間，測(cè)量工作人員要根據(jù)無(wú)人機(jī)的實(shí)際航飛路線(xiàn)和測(cè)量區(qū)域附近的地形走勢(shì)，以及其他變化情況科學(xué)設(shè)定需要測(cè)量的地面控制點(diǎn)，保證地面控制點(diǎn)的合理布設(shè)密度，以不斷提高無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用和后期三維模型建立的精準(zhǔn)度。在進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)，農(nóng)村房地一體測(cè)量工作人員要綜合參照測(cè)量區(qū)域的實(shí)際條件和狀況之外，也要綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素和時(shí)間要素，科學(xué)規(guī)劃像控點(diǎn)的布設(shè)位置，以便能夠與農(nóng)村房地一體測(cè)量工作始終保持同步性。在設(shè)置地面像控點(diǎn)時(shí)，如果區(qū)域內(nèi)質(zhì)地較為堅(jiān)硬，可以設(shè)置漆標(biāo)；而相對(duì)質(zhì)地較軟且容易受到外力破壞的測(cè)量區(qū)域要應(yīng)用臨時(shí)性的灰標(biāo)，以做地面像控點(diǎn)的標(biāo)志。

3.3三維建模應(yīng)用

通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲得的坐標(biāo)和影像資料可以進(jìn)行實(shí)景三維建模，其中可以運(yùn)用空中三角測(cè)量、匹配點(diǎn)和建模等各個(gè)環(huán)節(jié)完善實(shí)景三維建模的應(yīng)用性和精準(zhǔn)性。在進(jìn)行空中三角測(cè)量時(shí)，主要基于POS系統(tǒng)所提供的多視影像元素，并將其設(shè)為初始值，利用尺度和算法將影像中的特征點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)匹配，并根據(jù)不同的匹配結(jié)果強(qiáng)化影像之間的連接。另外空中三角測(cè)量也可以運(yùn)用光束法區(qū)域網(wǎng)平差以實(shí)現(xiàn)更高的精度，強(qiáng)化對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)和影像的控制，在進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程中，可以運(yùn)用Context Capture系統(tǒng)進(jìn)行影像匹配算法和自動(dòng)紋理計(jì)算，通過(guò)高水平的科學(xué)技術(shù)手段，不斷提高三維實(shí)體建模的準(zhǔn)確性和自動(dòng)性。

4.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體中的應(yīng)用案例

本文選取的應(yīng)用案例為云南省澄江市跨馬村，在進(jìn)行農(nóng)村房地一體測(cè)量時(shí)主要運(yùn)用低空高分辨率的無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)。

4.1數(shù)據(jù)采集

實(shí)際測(cè)量之前，在測(cè)量區(qū)域內(nèi)布置足夠的地面像控點(diǎn)，采用CGCS2000坐標(biāo)系，用輕小型旋翼無(wú)人機(jī)，搭載5個(gè)鏡頭，按照飛行測(cè)量航路的規(guī)劃路線(xiàn)進(jìn)行低空飛行，采集跨馬村房地一體的具體影像數(shù)據(jù)。

4.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

為了更好的實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)結(jié)果精準(zhǔn)度，需要根據(jù)跨馬村實(shí)際測(cè)繪項(xiàng)目的需求設(shè)置無(wú)人機(jī)航飛情況，并對(duì)成片進(jìn)行初步檢查確定，控制點(diǎn)的具體位置并對(duì)成像圖片的精準(zhǔn)度進(jìn)行全面的核查。與此同時(shí)，也要進(jìn)一步檢驗(yàn)POS數(shù)據(jù)，看是否出現(xiàn)影像失真或存在誤差的情況。

4.3數(shù)據(jù)生成與模型

通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲得的各類(lèi)數(shù)據(jù)，可以直接導(dǎo)入Smart3D軟件，并進(jìn)行初步的分析。實(shí)行影像匹配和空中三角測(cè)量，初步形成跨馬村房地一體三維立體模型。在測(cè)繪分析過(guò)程中，根據(jù)三維模型和空中三角測(cè)量的具體成果，以Tile為單位進(jìn)行格網(wǎng)正射與貼圖匹配處理，科學(xué)的制作測(cè)繪區(qū)域的實(shí)際影像，并制作好地籍調(diào)查影像圖。最后運(yùn)用大比例尺測(cè)圖，采用測(cè)圖軟件將各類(lèi)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行全面導(dǎo)入，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求賦予各個(gè)涂層具體的屬性和信息，并生產(chǎn)成1∶500比例的地籍圖數(shù)據(jù)。

4.4數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

制作完成地籍圖之后，需要對(duì)測(cè)繪的成果和數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的檢驗(yàn)，確保成果精度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍。進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)時(shí)，主要采取抽檢的形式，綜合運(yùn)用人工和人機(jī)交互的形式完成檢驗(yàn)工作。在設(shè)置檢核點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)跨馬村實(shí)際不動(dòng)產(chǎn)分布情況進(jìn)行選擇，首先要核準(zhǔn)點(diǎn)位與地籍圖三維模型的相應(yīng)位置點(diǎn)位坐標(biāo)，從平面和高程精度兩方面進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，可以運(yùn)用大比例尺測(cè)圖進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，在人工外業(yè)檢測(cè)環(huán)節(jié)，要盡量避免測(cè)繪過(guò)程中出現(xiàn)誤差，提高測(cè)圖成果的精準(zhǔn)度。

結(jié)語(yǔ)

總之，當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)村發(fā)展進(jìn)步加快，越來(lái)越多的農(nóng)村需要進(jìn)行全面的房地一體測(cè)量，在測(cè)量過(guò)程中可以運(yùn)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，能夠始終保持較低的測(cè)量成本和高精準(zhǔn)度高質(zhì)量，保障農(nóng)村房地一體測(cè)量相關(guān)信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取，并將測(cè)量結(jié)果應(yīng)用于推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的進(jìn)程之中。

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