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摘要：无人机倾斜摄影技术的不断发展为土方测量中存在的受地形限制，费时耗力等问题提供了解决途径。本文详细阐述了结合Photo Scan 软件进行无人机倾斜摄影土方计算的方法，介绍了点云分类方法与非地面点高程值修正方法。通过对地面控制点、点云分类方法和非地面点高程等因素进行分析，提出了地面控制点布设优化三原则，并利用 ＲTK 土方计算结果对无人机倾斜摄影测量土方计算结果进行精度分析。结果表明：利用无人机倾斜摄影技术进行土方计算，不仅能够简化内外业工作流程，降低生产成本，同时，通过对地面控制点布设、点云分类方法和非地面点高程改进方法等影响因素进行优化，还能够在一定程度上提高土方计算的精度。
关键词：无人机；倾斜摄影测量；土方计算；土方精度
1 无人机倾斜摄影测量技术的基本原理
无人机摄影技术的特点是能够在同一平台上安装多个影像采集传感器，还可以从各个方向拍摄图像，超越了传统航空摄影的范围。无人机倾斜摄影测量技术是按照倾斜的 4 个方位加上竖直方向的观测来提供有效的信息图像，比传统的航空摄影更具有真实性。无人机倾斜摄影测量技术能够从各个方位获得高分辨率的图像信息，还能自动生成三维数字模型，这种技术适用于城市规划建设、地质灾害、工程建筑等多个领域，为人们生活提供了便利。微型无人机具有灵活性和轻便性等特点，它能够以更低的成本和高效率的方式在实地获得更准确和完整的信息。当前的倾斜摄影测量技术已打破了传统的测量技术的弊端，它正在通过发展自身的新型优势来向测量技术的方向靠拢。因此，无人机倾斜摄影测量技术不只是个摄影技术，更趋于新型的勘测技术，适用范围更广泛，在各个领域的探测方面有着不可忽视的作用。
2无人机倾斜摄影测量土方计算方法
2.1无人机倾斜摄影测量土方计算流程
2.1.1 外业数据采集
根据现场踏勘进行航高设计及航线设计，利用多旋翼无人机搭载多镜头相机从多视角同步采集地表数据，通过搭载 POS /IMU 平台获取飞行过程中的实时位置信息，并利用 ＲTK 设备进行地面点数据采集。
2.1.2 内业土方计算
结合 Photo Scan 软件对测区边界外多余影像数据进行剔除，利用 POS 数据与地面控制点数据进行影像匹配和联合平差，生成稀疏点云数据。通过对稀疏点云进行点云加密得到密集点云数据，利用点云分类方式细化出地面点和非地面点，并基于高程改进方法进行非地面点高程改正，联合改正后的地面点和非地面点构建数字高程模型（DEM），最后通过导入测区和设计标高进行土方计算。本文利用多旋翼无人机进行数据采集，结合 Photo Scan 软件对数据进行处理以构建出数字高程模型，并进行土方计算。其具体流程如图 1 所示。
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2.1.3无人机倾斜摄影土方计算关键技术
本文在介绍无人机倾斜摄影测量土方计算流程的同时，着重对密集点云分类方法和非地面点数据高程纠正方法进行研究，并对其计算结果进行分析对比，以提高土方计算精度。其关键技术如下：（1）密集点云分类。生成的密集点云包含大量树木、建筑物等非地面点数据，若直接利用数据进行计算，会使得该部分计算高程明显大于实际高程，从而导致计算结果出现较大的误差，因此进行点云数据的分类，准确的区分出各类地物显得至关重要。测区各类型地物点数据往往不是均匀分布，如何准确识别出各个地物类型的边界范围线，快速准确地构建建筑物、高大植被、湖泊等分类区，是土方计算数据分类的难点。（2）非地面点高程改正。当测区覆盖大量的植被、建筑物等非地面点数据时，会导致所获取的数据无法真实反映地面起伏变化。若直接舍弃植被、建筑物等非地面点坐标进行内插求算土方，内插部分会产生较大的高程误差，且无法真实表现地面高程起伏，而土方计算的目的是获取地表真实的标高和设计标高之间的真实差值，因此需要笔者对非地面点高程值进行修正，使得其能够最佳的逼近真实高程值坐标。由于测区覆盖的植被树木和建筑物等非地面点数据往往高低不一，如何利用抽样测量的方式得到植被树木最佳逼近值，如何对测区覆盖的建筑物利用临近区域高程进行差值计算获得其地面点高程是进行非地面点高程纠正的难点。（3）土方计算精度分析。土方计算的精度会对整个工程的施工控制、成本管理等产生直接影响，对土方精度进行分析优化使土方计算结果能反映真实地貌特征显得尤为重要。不同测区其地形地物特征都千变万化，如何通过对其影响因素进行分析得出各个要素对精度的影响情况，提出各个影响因素的最优化方案以提升土方计算精度，这是土方计算精度分析的主要目的和难点。
3无人机倾斜摄影测量发展展望
现如今，无人机倾斜摄影测量技术在科技发展中取得了很大的成就，但仍需要完善软硬件和行业规范方面的问题。对于硬件设备问题，需要加强无人机的续航能力，提高影像获取的硬件支撑能力，进一步保障影像质量的有效性。对于软件设施问题，增强数据加密和抗干扰能力，提高处理倾斜图像的能力，保障数据信息的质量，以便从图像中提取更多有用的信息。在行业监管方面，及时处理无人机使用和监督服务方面的不足之处，并提高无人机倾斜摄影测量技术的进步与发展。当前无人机倾斜摄影测量技术的应用范围逐渐的扩大，并获得更多人们的认可，随着逐步的推广与宣传，现在，无人机倾斜摄影测量技术的专业化使得更多的人才能够投入到现在的摄影测量技术的学习上，从而促进了无人机倾斜摄影测量技术的发展。
结束语
土方工程量计算精度是土方工程的重要环节之一，对整个项目施工进度控制和成本控制有重要的影响。本文研究了基于无人机倾斜摄影测量土方计算方法，并结合实际工程案例，从不同方面探讨了土方计算的精度问题：如何优化地面控制点数量和布设方式以提高计算精度；如何优化点云分类方式和高程值改正方式以得到最贴合地面高程点数据从而真实反映地面高程信息。在地面控制点选择方面，通过反复试验得出控制点数量选择与布设方式参考3 大原则以提升土方计算精度；在点云分类和高程值修正方面，通过对测区非地面点数据细化分类，利用抽样量测方式进行平差处理，从而得到最优化分类和改正方案。结果表明，利用无人机倾斜摄影测量进行土方计算，不仅不受场地障碍的影响，外业时间短、工作效率高、快捷方便，而且能够简化内业操作流程，实现一体化土方计算。同时，通过对地面控制点的合理布设、点云分类和高程值修正优化等处理，能够在一定程度上优化无人机倾斜摄影测量土方计算流程，提升土方计算精度，较好地解决复杂地区植被和建筑物等地物遮挡对土方计算精度的影响。
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