1.黄松滨 2.傅柏淋
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摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，无人机航测技术在风景园林领域中展露出广阔应用前景，具备高精度与操作简单的优势，逐渐取代了传统的人工测绘与载人测绘技术，切实满足了现代风景园林工程的测绘需求。因此，为充分发挥技术优势，加大技术推广应用力度，本文对无人机航测技术在风景园林中的应用进行探讨，以供参考。
关键词：无人机航测；风景园林；应用
一、无人机航测技术概述
1、技术原理
无人机航测是一项用于获取高程与目标空间坐标地理信息的技术手段，在无人机飞行平台中搭载数码相机与传感器等硬件设备，控制无人机按预定航线飞行，并在飞行期间对目标及测区现场进行拍摄（如图1）。将获取的航拍影像资料提交软件系统中，在航拍影像资料基础上构建地面光学模型，具体步骤为航空摄影、外业控制、内业测图。
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图1 无人机航测遥感
2、无人机航测技术应用意义
在传统工程测绘技术体系中，各项测绘技术都存在明显短板，导致风景园林测绘项目成本较高，无法切实满足工程测绘需求。例如，在采取人工测绘方式时，由工作人员使用专业仪器设备对测区地理信息进行测量采集，需要投入大量人力成本，测量工作周期较长。在采取传统航空摄影测量技术时，测量精度将受到气流、气候、光照情况等因素影响，很难获取有效的中小尺寸景观航拍影像资料，使得风景园林工程测量数据采集不全。无人机航测技术的应用，解决了各项传统测绘技术难题，具有测量精度高、信息时效性强、操作简单、适用范围广等优势。例如，在复杂地理环境下，无人机具有飞行速度慢与灵活性特征，可以灵活开展各项高难度飞行动作，实时调整航线，与周边障碍物保持安全间隔距离。
二、无人机倾斜摄影航测技术在风景园林中的应用
无人机倾斜摄影技术是在传统无人机航测技术基础上发展而成，在无人机飞行平台中搭建若干数量及种类的传感器装置，不同传感器与相机镜头的倾斜角度有所不同。如此，在无人机航测期间，可以从多个方位来拍摄地物影像资料，准确获取地物的三维空间地理坐标与尺寸结构等信息，具备构建三维实景模型的基础条件。而在应用传统无人机航测技术时，仅能获取正射影像资料与构建平面测量图，无法立体化呈现测区地物情况。
1、数据采集
在数据采集环节，分析测区现场面积等因素，规划若干条航线，操纵无人机按预定航线飞行。同时，无人机飞行平台中搭载的数码相机与传感器等设备将会从不同角度向下拍摄地面影像资料，获取测区内各处地面像控点的数据信息。在这一环节，为消除测量盲区，提高测量精度。一方面，需要在无人机飞行平台中搭载多镜头数码相机，如搭载五镜头数码相机，中间部位相机镜头保持向下垂直状态，四周镜头则朝向4个方向，如此，可以同时采取测区地物的倾斜以及正射影像数据。另一方面，根据测区情况，合理设定航线数量，科学规划航线，将航向重叠度保持在70%以上，将旁向重叠度保持在50%以上。
2、影像预处理
在应用无人机航测技术时，受到气流变化与无人机摆动等因素影响，容易在航拍影像资料中出现运动模糊与色差问题，测量精度较差。如果直接将航拍影像数据导入模型中提取点云数据与构建实景三维模型，将无法保证模型真实性与数据处理结果的准确性。针对这一问题，在构建实景三维模型前，工作人员需要对所拍摄图像资料进行预处理。剔除成像质量过差的影像数据，将所采集信息进行独臂分析，构建航带影像缩略图。随后，对影像数据进行平差处理，提高像控点坐标定位精度。最后，对测区内地物特征信息进行识别提取，基于联合平差处理结果与密集匹配结果，对航拍影像数据进行联合纠正与匀光处理，完成影像真正射纠正作业，尽可量减小无人机所采集航拍影像数据的偏差。
3、建立实景三维模型
在建模环节，工作人员使用Smart 3D等软件，将所获取航拍影像数据导入软件中开展空三运算处理，根据数据运算结果来获取点云数据，并在其基础上构建实景三维模型。与传统航测技术相比，Smart 3D等软件的使用功能较为完善，工作人员仅需导入航拍影像数据，下达操作指令，即可快速提取特征点，对特征点进行匹配空三运算，从而获取点云数据，构建三维实景模型，并在模型中清晰映射地物纹理。
三、无人机传感器遥感航测技术在风景园林中的应用
随着无人机航测技术体系的日益完善，为切实满足风景园林测绘需求，全面提高测量精度与效率，可选择应用无人机传感器遥感航测技术，在无人机飞行平台中搭载非量测数码相机以外的传感器装置，从而完成地形测绘、植被生物量测量、三维绿量计算、生态多样性评价等任务。
1、小型机载激光雷达
在无人机航测技术体系中，对小型机载激光雷达装置的配置，可以在航测期间持续获取高密度点云数据，从而提高三维建模精度，更为清晰的反应测区地物纹理。同时，在风景园林测绘工程中，还可以应用激光雷达装置来完成树木测量与群落结构测量等任务，综合评价风景园林工程。例如，在激光雷达所获取点云数据基础上构建冠层高度模型，快速提取树木冠幅与树高等关键信息。
2、热成像仪
在无人机飞行平台中搭载热成像仪设备时，可以在无人机航测期间完成生态监测任务，在软件中构建地表温度图谱，持续对测区地表实时温度进行测量采集。例如，在新西兰某测绘工程中，在无人机上同时搭载数码相机以及热成像相机，对新西兰陶波地区的地热田地表温度进行监测。此外，还可选择在无人机上搭载热成像仪与高光谱成像仪，在所采集遥感影像数据基础上，快速提取叶绿素荧光指数等数据，结合叶片气孔导度等信息来准确判断测区内绿化植物的受水分胁迫程度。
3、多光谱及高光谱成像仪
与其他传感器装置相比，多光谱与高光谱成像仪可以采集测区内肉眼无法辨别的光谱信息，从而帮助工作人员准确判断测区内绿化植物的含氮量等生理功能性状。例如，在无人机中搭载双光谱相机，采取加权支持向量数据描述多分类的算法，将所获取近红外图像与可见光图像导入算法中，即可有效测量与识别测区中是否分布病害植物，并锁定病害植物的三维空间坐标位置。
结语：
综上所述，随着无人机行业的不断发展，无人机航空摄影测量在风景园林领域中应用前景广阔。通过无人机航拍技术可以将风景园林的具体情况清晰、准确地表达在三维和二维图像上，定位精度更高，图像处理更加容易，明显缩短了工作周期和工作量，成为了园林规划领域新的技术方法。因此，测绘单位必须提高无人机航测技术的应用力度，积极探索无人机航测技术在风景园林领域中的应用方向。
参考文献：
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[3]程文宇,冯潇.低空多旋翼无人机航测在风景园林规划设计前期现场观测中的应用[J].中国园林,2018,34(11).