沈思怡
浙江杭望空间规划设计发展有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：航空摄影测量（AerialPhotogrammetry）技术的快速发展使其在测绘领域中承担起越发重要的工作，同时也促使测绘工作开始向智能化过渡。航空摄影测绘技术具有高精度、高分辨率、高测绘速度的优点，特别适用水利工程地形图的测绘。
关键词：低空无人机；航空摄影测量技术；土地规划设计；应用
引言
无人机低空遥感倾斜摄影技术具有方便灵活、操作简单、作业成本低等特点，已经成为各地市快速构建城市级三维场景的重要数据获取手段。现有无人机均集成了GNSS和IMU设备，可以实施GNSS/IMU辅助航空摄影测量，但由于受其精度限制，后续仍需要一定数量的控制点。因此，低空摄影测量另一个重要的环节是像控点的布设与采集，像控点的分布及其数量是影响区域网加密精度及后续模型成果质量的一个非常关键的因素。国内对无人机航摄像控点的布设方案也作了比较多的研究，提出隔行带、隔基线布设像控点;针对无人机1∶1000真正射影像的较为合理的像控点布设方式及数量;适用于不同地质灾害点的像控点布设方案，但都尚未形成针对无人机倾斜摄影的像控规范或指导意见。为保证成果质量有据可依，作业经常套用老旧的无人机低空摄影测量外业规范进行控制点布设，往往造成测区需要布设大量像控点的情况，对项目进度及成本带来极大影响。因此在满足成果精度要求的前提下，以节约项目成本及兼顾作业效率为原则，寻求适合低空无人机倾斜航摄的最佳像控点布设方式及数量是一个迫切需要解决的问题。
1低空无人机摄影测量的研究现状
低空无人机航空摄影测量技术具有灵活机动的特点和较高的安全性，使用范围广，成本相对较低、操作简单，又能够提高数字产品的精度和质量，是低空测量技术的创新和进步。无人机低空摄影测量是遥感领域用于地形地貌测绘的一支新生力量，相对于之前的传统测量技术，无人机低空测量技术对以前技术的缺点进行有效弥补，性能在各个方面都有很大提升，操作更简单化、数据更准确，更具有时效性。在现在这个发展时期低空无人机测量技术使其土地规划项目设计跨越了一大步。
2无人机航测原理
把三维的物体转变成二维的过程视为摄影，而摄影测量则为相反，是利用无人机上搭载的相机拍摄的像片，经过建模算法处理后获得被拍摄物体的形状、时空位置等物理特征。无人机作为遥感平台在进行航空立体成像时，飞机携带非量测数码相机沿设定好的航线获取垂直于被摄物体的航空像片，在相隔一定距离的不同时间、不同位置进行拍摄同一目标，存在视差可以构成立体像对，进一步获得立体模型，然后通过内业处理软件得到需要的DEM、数字正射影像、数字线划图等。
3低空无人机摄影优点
在对于发展中国家而言，在国家不断发展的进程中对土地的利用规划一定不能一意孤行，不然在浪费和滥用了土地资源后就无法弥补了。所以在此过程中我们一定要具有防范心理和未雨绸缪的规划，而低空无人机摄影测量就恰好解决了这个难题，除了耗费的人力、财力资源少，操作更加简单、高效，还具有如下优势。1．影像获取快捷方便。2．低成本，可进入不便于人进去的环境恶劣的高危地区。3．分辨率高、多角度(视角)。4．影像获取周期短、数据量小、有效反映地物的真实情况。
4低空无人机航空摄影测量技术在土地规划设计中的应用
4.1航线设计及地面控制
应用无人机航测技术对该水利工程进行测绘，需要先完成对该地的分析工作。分析待测绘区域的地貌特点、面积、土地构成、高度等，然后通过调查分析结果进行无人机测绘航线的设计。在进行航线设计时，要设定好无人机飞行的高度、航线方向以及航线覆盖重合度，且要在航线图中明确显示。
一般航线的摄像重合度保持在50%以上，甚至可达70%。操作无人机航测需要有工作人员在地面进行遥控，要综合航测地形、面积、高度来布置地面控制点，在水利工程中，像控点一般布置在河道旁的土地上。这样可以保证航测覆盖待测区域，提升航测图的精度。
4.2全数字空中三角测量
空中三角测量，简称空三加密，根据野外少量的控制点，从而计算待求点的平面坐标和高程数值以及像片的6个外方位元素，包括3个线元素和3个角元素。全数字空中三角测量采用天宝UASMaster9．0无人机航测软件进行。在处理过程中，首先是相对定向，航线自动匹配构建自由网进行平差;然后进行绝对定向，按照外业提供的像控点成果，选刺外业控制点;最后进行区域网整体平差。
4.3实景三维建模
1)密集点云匹配:倾斜摄影测量利用多视角影像数据，匹配出大量的密集点云数据，经过汇总合并和过滤，既实现了利用大量冗余的点云数据纠正错误匹配信息，又弥补了航摄中的盲区，减少了摄影死角的特征信息构建。2)TIN的构建:TIN(不规则格网)的构建及优化主要基于点云数据的密集程度。不规则三角网能够很好反映地物的复杂程度，理论上地物越复杂，三角网的数量越多;相反地势越平坦的区域，三角网的数量越少。3)纹理映射:纹理信息真实性是真实世界再现的重要指标。倾斜摄影测量系统通过倾斜传感器获取的建筑物侧面信息，利用二维影像数据和三维模型数据的空间相关性，将影像数据的色彩信息映射到三维数据，进一步实现实景三维模型。
4.4精度分析
针对无人机低空倾斜摄影测量成果的几何精度评价主要根据空三精度及模型成果精度进行综合评价分析。运用前述像控点布设方案对区域网进行约束，空三平差解算后，以未参与平差的点位作为检查点进行残差及中误差统计，对空三平差解算成果进行精度评定;在模型生产完成后，利用外业测量特征点数据对生产的实景三维模型成果进行检查和误差统计，进行模型成果精度评定。在试验中，可以外业采集具有明显角点特征平高点。所有点位均在内业进行转刺，除根据不同方案控制约束需求将必要点位设置为基本定向点外，其余点位均设置为检查点，对区域网进行精度检查和评价使用。经数据处理、精度检查及统计。对于易识别的大部分地物要素需在二维影像采集，联动三维模型采集高程数据，最终实现地形图数学精度的提升，如路灯、电杆、通信塔等柱状地物。一是此类地物在自动化建模过程中不能完整构建TIN，导致部分地物丢失，出现悬浮或者链条状，使得采集要素困难;二是采集柱状要素，不同作业人员所带来的人为操作误差不同，影响后续成图精度。
结束语
目前，低空无人机航空摄影测量系统已在城市规划、公安、应急、测绘、旅游、环保、农业、林业、水利、电力巡检等行业得以验证和广泛应用，改变了传统的测绘作业方式，在很大程度上提高城镇规划建设水平。以无人机航测技术为依托，在分析了无人机摄影测量技术的在土地利用规划和发展中的有效应用和优缺点的基础上，对国土空间利用和发展规划中无人机的角色进行了剖析和叙述，该项技术必将成为现代化国家对于事物的巡查、检测、保护中不可或缺的重要组成部分，新形势下的国土利用规划将取得显著成果，并将越来越广泛地回馈于国民生活。
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