UAV技術在山地旅游資源中的應用探討

廉 琦 黃德倫

貴州省地質礦產勘查開發局測繪院，貴州貴陽 550018

2015年首屆國際山地旅游大會在黔西南州舉行，發展山地旅游，貴州恰恰有獨一無二的優勢，山地丘陵占貴州省國土面積的95%，喀斯特地貌占全省國土面積的61.9%，特殊的地理環境造就了貴州省廣泛分布的地貌奇觀，還有49個少數民族在貴州聚居，大部分地區年平均氣溫15.6℃，使得貴州成為理想的山地旅游的寶地。

2016年4月19日啟動貴州省旅游資源大普查，目的是重新審視全省旅游資源，全面掌握全省旅游資源情況。

2017年國際山地旅游聯盟在黔西南州興義市成立，貴州4個村入選中國美麗休閑鄉村。

2018年貴州省旅游工作會議在貴陽召開，會議強調未來5年推動旅游產業與經濟優質高效發展。

1 在山地旅游中發現的問題

1.1 有無未發現的旅游資源

自旅游資源大普查工作開展以來，全省共組建了89支普查隊438個普查組，組織10萬余名普查員完成了全省17309個行政村（居委會）的實地普查工作，不到一年時間，全省普查工作全面完成，共普查登記旅游資源82679處，其中，新發現51626處，收錄各類綜合旅游資源3265個。但除了人工能夠踏勘的地方，在一些地勢險要、人跡罕至的大自然中，是否存在其他的具有很大價值的自然奇觀。

1.2 新發現的旅游資源是否存在開發價值

對于上面的問題，如果存在這樣的旅游資源，如何組織相關專家現場討論，是否可以利用無人機技術以4D產品的形式展現出來供大家參考，能否通過三維重建技術讓人身臨其境，亦或者可不可現場連線，將數據實時傳輸過來以備討論。

1.3 如何快速獲得新發現的旅游資源的位置、地質地貌、全景情況

山地旅游資源不同于其他旅游資源，旅游區的地形地貌基本被植被覆蓋，以及有些地區可能地勢險要，如果投入大量的的人力、物力、財力要耗費大量時間，因此UAV技術是一種重要的手段，其提供的攝影測量數據是帶有空間位置信息的可測量的影像數據，并能同時輸出DSM、DOM、DLG等數據成果，可以為規劃布局、景區管理、掌上景區等提供準確、直觀的依據。

2 UAV技術的發展

遙感技術的發展給我們提供了一種可靠手段，通過將傳感器搭載在不同平臺上，可以實時獲取動態信息，得到當前位置的影像數據，為我們做相關工作提供寶貴資料。其中低空無人機由于其起降方便、對天氣因素依賴性低、航攝周期短、系統維護維修成本低、可獲取高分辨率的影像等特點，在山地旅游資源方面可以發揮重要作用。

UAV技術的優勢：

（1）無人機小巧方便，系統集成度高，只需要將一般的運輸車改裝即可在公路上托運，方便在各種地方開展工作；

（2）無人機起降方便，對起降場地要求小，一般有塊平整的地面即可，而且起飛方式多樣，有滑翔式、托舉式、垂直起降等；

（3）對無人機工作的狀態可實時監控，在執行任務之前先設置好航飛參數，然后在飛行過程中便可實時監控，實時了解飛行軌跡等動態信息，航飛任務完成后可以現場進行快拼，如果影像質量不好或者有漏拍等問題可以馬上重飛；

（4）無人機飛行高度低，而且搭載的相機像素在2000萬以上，可以獲得高分辨率的影像；

（5）飛行任務靈活，不受天氣、地形等因素的限制，無論是林地、水域、荒漠都可以開展飛行任務，獲取準確的影像數據，更高效準確地完成航拍任務，有時遇到云層較低的天氣，也可以較好的完成飛行任務；

（6）數據后處理效率高，現在計算機配置和更新越來越快，而且軟件都在不斷的升級中，使得原始影像的后處理的自動化程度大大提高，人工干預少，大大提高了工作效率；

（7）產品精度高：無人機搭載的慣性導航系統由傳統的單頻到現在的雙頻GNSS接收機，對飛機姿態和航攝路徑進行載波觀測，大大提高了定位的精度。

（8）無人機攝影方式多樣化，其中，傾斜攝影測量技術是從1個垂直、4個傾斜5個不同的角度采集實物影像，拍攝相片時，同時記錄航高、航速、航向和旁向重疊、坐標等參數，然后對傾斜影像進行分析和整理，通過區域網平差計算影像的外方位元素，再利用匹配算法提取特征點云，再在大量點云的基礎上得到不同4D產品。傾斜攝影技術同傳統航攝相比能夠快速實現全自動化三維建模，反映真實的地面三維景觀，位置、高度等屬性，增強了三維數據帶來的真實感，彌補了傳統人工模型仿真度低的缺點。

同傳統無人機攝影測量比較：（1）影像獲取的方式不一樣，傳統的無人機攝影測量都是采用飛行平臺搭載一臺單鏡頭攝像機，拍攝地面影像，而傾斜攝影測量是在原有的基礎上增加了傾斜的鏡頭，這樣就增加了前后左右的傾斜視角，同時獲得了每個地面點的五張影像；（2）影像攜帶的信息不同，傳統的無人機影像大多得到的是地面的俯視圖，而且在有些投影差大的地區，大多都只能得到房屋的頂部和少量側面影像，而傾斜攝影測量大大改善了這種狀況；（3）得到的數據量不同，傳統的無人機影像航向一般要求60%的重疊度，旁向一般要求35%的重疊度，大部分生產的情況下，重疊度還會大一點，而傾斜攝影測量航向和旁向重疊度一般在75%以上，以此得到的影像數據量比傳統無人機攝影測量得到的影像數據多；（4）在數據的后處理上面，因為都是航空攝影測量，因此都遵循內定向-相對定向-絕對定向的過程，只是傳統航攝中對角度的限制不再適用于傾斜攝影測量，因為傾斜攝影測量中增加了傾斜鏡頭；（5）成果的表現形式不同，傳統無人機攝影測量首先是空三成果，然后在空三成果的基礎上生產4D產品，而傾斜攝影測量的成果除了傳統的4D產品，還可以在空三成果的基礎上生產真三維場景和數字表面模型，帶給用戶更加真實的體驗。

傾斜攝影技術是這兩年逐漸發展的無人機領域的新技術，在很多方面都有重要的應用。不同于傳統UAV技術在后期可以將DEM與DOM疊加得到真實地表的三維模型，而是可以直接將原始數據通過專業軟件的處理，使得從傳統的二維走向三維。在本文主要應用在山地旅游資源中，為山地旅游的數據提供重要支撐，以及對山地旅游的規劃、管理、布局、智能提供重要的數據源。

3 UAV技術產品應用探討

3.1 DOM

DOM是具有正射投影性質的遙感影像，它同時具有影像特征和地圖的幾何精度，位置精度高，還有大量信息，真實直觀等優點。在山地旅游資源中，可以不用到達現場就可以直觀的看到測區的實際狀況，可以分析提取有用的信息，也可以發現地物地貌的變化情況。

3.2 DEM/DSM

數字高程模型/數字表面模型，它包含了重要的地形、地貌等水文信息，在立體環境下，可以直觀的看到整個測區的地形、地貌特點。利用DEM數據可以提取該區域坡度、水系等地表形態信息，這些信息在山地旅游資源中可以用來綜合評判該規劃區域的適建性，另外高程信息可以用來作為道路等選線的依據，提取的地貌信息可以作為旅游資源的規劃及各種建設的參考。

3.3 DLG

既包括空間信息也包括屬性信息，是以點、線、面形式或地圖特定圖形符號形式，表達地形要素的地理信息矢量數據集。DLG滿足各種空間分析需求，可隨機地進行數據選取和顯示，與其他信息疊加，可進行空間分析、決策。DLG可以更為方便的放大、漫游、查詢、檢查、量測、疊加地圖。

3.4 三維場景重建

利用基礎數據疊加可以快速建立整個區域的三維地表模型，此外傾斜攝影測量技術也可以快速的還原更加真實的場景，通過這個三維場景，可以帶給人們更強烈的視覺沖擊，在重建的模型上可以運用GIS手段進行三維空間分析，比如，空間距離的量測、疊置分析、面向具體問題的分析，比如，針對旅游區的森林覆蓋度的計算、規劃河流湖泊的流向，因此，基于三維的基礎上，可以在山地旅游規劃中進行規劃業務的設計、旅游資源的管理等工作。DEM與DOM疊加如圖1所示。

圖1 DEM與DOM疊加

3.5 視頻數據

多旋翼無人機不僅可以進行常規傾斜攝影測量，獲得照片數據，還可以搭載小型攝影機，獲得清晰的視頻數據，對于要規劃的旅游區進行完整、不同角度的拍攝，給相關專家和決策者們提供寶貴的數據資源。

4 傾斜攝影技術應用實例

本文采用傾斜攝影測量技術在貴陽市某個地區的簡單實驗，說明傾斜攝影技術的可行性和優勢，以此參考為山地旅游服務，其主要工作流程及方法如下：

（1）航線規劃設計（圖2）：按照旅游風景區范圍、成圖比例尺要求，平均基準面高程規劃航線，設計航高、重疊度、分辨率、飛行參數等；

（2）拍攝：采用四旋翼無人機搭載傾斜攝影相機，航飛高度100m，飛行8個架次，航攝影像分辨率0.02m。測區面積約2km2，東西飛行，劃分16條航帶，在每個拍攝點按照前后左右正5個方向拍攝（圖3），該測區在每個方向拍攝總數為625張。

圖2 航線規劃設計

圖3 每個拍攝點的五個拍攝方向

（3）將收集到的原始影像數據和pos數據導入到軟件中，按照攝影測量的處理步驟執行，最后得到該測區的三維模型圖（圖4）。

圖4 真實場景三維模型

5 結語

隨著無人機技術的不斷完善和豐富以及傾斜攝影測量技術的不斷發展，UAV技術的優勢在更多的領域凸顯出來，本文通過實例的分析，初步探討了傾斜攝影測量技術在三維景觀中的應用，通過本次實例發現，傾斜攝影測量技術具有很好的應用價值和發展前景，在山地旅游資源中也可以發揮很大的作用，未來可以逐漸嘗試把UAV技術應用在山地旅游資源中，以其產品的直觀性、數字化的特點，它將在大數據的建設、無紙化的規劃設計中有著很好的應用。

利用真實的三維場景重建技術，為本省山地旅游建設做出杰出貢獻，積極發展本省旅游業，在本省特殊的林高山密的地形下，大力推廣UAV技術，改變原有的旅游規劃的思路，高效、科學、大力發展本省旅游業。