無人機攝影測量技術在土地整治項目中的應用探究

鄒悅忠

（江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊，江西 南昌330025）

土地整治項目，適用范圍廣，包括田、水、路、林、村等區域，土地整理、土地復墾以及土地開發，均屬于土地整治項目。而進行土地整治的主要目標是提升土地集約利用率及產出率。近年來，隨著我國土地整治項目工作不斷的深化及推進，面臨一些規模大、整治難度大的項目，則有必要合理、科學地應用現代化技術[1]。比如，無人機攝影測量技術，由于其結構簡單，適用范圍廣，影像清晰，能夠解決一些難度的整治項目問題，從而為土地整治工作提供有效的技術支持。因此，從土地整治項目工作效率及質量提升角度考慮，本文圍繞“無人機攝影測量技術在土地整治項目中的應用”進行分析研究具備一定的價值意義。

1 無人機攝影測量技術相關內容概述

無人機攝影測量技術的實現，需無人機低空攝影系統的支持，與此同時通過系統對相關項目信息資料的采集、拍攝，進一步通過低空航拍數據處理，形成相關工程項目所需信息數據資料，為項目作出科學決策提供依據。總結起來，基于無人機攝影測量技術的系統及數據處理內容如下：

1.1 無人機低空攝影系統分析

對于無人機低空攝影系統，其將無人機當作飛行平臺，以飛行控制系統使無人機的固定航線飛行得到有效實現；與此同時，通過高分辨率遙感影像的拍攝，使目標區域基礎遙感信息數據快速獲取出來。系統的構成部分包括：其一，飛行控制系統；其二，地面站系統；其三，航拍系統等；對于各系統獲取的數據，在通過后期內業處理之后，能夠使各種直觀影像及模型有效生成。對于各子系統的功能作用，具體如下：

（1）飛行控制系統。為無人機低空攝影系統的核心部分，該系統可以對地面發射的控制信息接受，然后讓無人機以預定航線、速度以及高程，實現自動飛行，并順利返航；同時，系統對無人機坐標位置實行GPS 定位，對無人機的飛行速度、高度等相關信息進行實時計算，可保證無人機飛行的質量及安全性。

（2）地面站系統。該系統以實時的方式對無人機發送信號，對無人機的飛行航線、速度以及高程等進行控制，并且可以將無人機飛行區域的電子地圖、飛行航線、參數以及飛行姿態等信息顯示出來，使無人機的飛行狀態得到有效監視[2]。

（3）航拍系統。該系統能夠以具體需求為依據，對各種傳感器進行搭載，比如普通數碼相機、紅外多光譜相機、穩定云臺等，通過這些傳感器的有效搭載，能夠實現多角度、高精度遙感數據的實時采集，為相關工程項目提供精準、實時的數據支持。

1.2 低空航拍數據處理分析

通過無人機怕蛇獲取的航空影像，可利用一些專業的數據處理軟件，比如PhotoScan、Inpho、Pix4D 等，對無人機坐標、高程、飛行角度以及拍攝角度等信息進行提取，然后做好航拍影像的拼接作業，進一步將數字正射影像圖（DOM）、數字表面模型（DSM）、數字高程模型（DEM）輸出，能夠體現出應用范圍廣、自動化程度高以及計算周期短等諸多優勢。

以Agisoft 公司的PhotoScan 軟件為例，針對輸入影像，能夠實現自動對齊處理，使不同等級的密集點云數據有效生成，進一步使網格、紋理有效生成；結合航拍影像本身具備的地理坐標系統，能夠將存在地理參考信息的數字地理模型生成，為相關工程項目所需數據信息提供有效支持。

2 無人機攝影測量技術在土地整治項目中的具體應用

如前所述，對無人機攝影測量系統及數據處理有了一定程度的了解。本次以國內某土地整治項目工程為例，為了實現對其竣工地塊實際情況的高精度攝影，將低空無人機作為平臺，利用以近似最近鄰（ANN） 匹配算法為基礎的AAgisoft PhotoScan 軟件，使航拍攝像的自動拼接有效實現，并進一步使地塊正射影像圖有效生成，通過添加至衛星影像圖當中進行對比分析，所獲取的結果即為本土地整治項目工程所需的航攝影像信息數據資料[3]。總結起來，無人機攝影測量技術在其中應用需掌握的技術要點如下：

2.1 數據采集技術要點

在數據采集過程中，首先需做好相關準備工作，即：基于影像數據采集之前，結合工程項目的有關資料，對測區竣工范圍線與相關地物的分布情況加以掌握，進一步對地塊實行踏勘作業，對拍攝范圍加以掌握，然后對飛行航線進行合理規劃，針對航攝范圍內比較高的地物，比如建筑物及高壓線等，需避開；此外，需擇優選取低風速、光纖良好的氣候環境進行無人機航拍作業。

圖1 數據處理后所獲數字正射影像圖（DOM）成果

由于此次土地整治項目工程選用的是大疆公司的精靈3A機型作為無人機平臺，構成部分包括：飛行器、云臺相機以及遙控器等；同時，配置了iPad、DJIGSPro App 軟件。由于所配置的傳感器具備1200 萬像素，且具備低畸變廣角相機及高精度防抖云臺，能夠將1200 萬像素的JPEG、無損RAW 格式的照片拍攝出來，同時配置了66W·h 的高能量密度智能電池與高效率動力系統，最大平飛速度為每秒16 米，最高續航時間大概為23 分鐘。

此外，基于無人機起飛之前，經DJI GS Pro 軟件，對本次飛行航線進行設置，將飛行速度設置為5m/s，飛行高度設置為140m，飛行時間設置為15min，通過相機鏡頭垂直拍攝，達到航向重疊率、旁向重疊率50%；此外，航攝點一共有20 個。

2.2 數據處理技術要點

針對通過無人機攝影測量技術獲取的相關數據，需進一步進行處理，具體處理方法如下：

（1）將PhotoScan 軟件打開，對“添加堆塊”點擊，然后創建新的項目。

（2）添加照片之后，使照片對齊。選擇添加無人機飛行拍攝，然后將其中的13 張航片挑選出來，對“對齊照片”點擊，然后基于窗口中選取適宜的精度，利用軟件對航片坐標、高程、飛行姿態等相關信息進行讀取；進一步采取多視圖三維重建技術，結合空中三角測量基本原理，使照片自動排列，并實現對齊處理。

（3）使密集點云、網格以及紋理生成。對“生成密集點云”、“生成網格”、“生成紋理”進行點擊，然后利用PhotoScan 軟件根據相機拍攝的位置，對深度信息組成的密集點云進行計算，然后是相對應的網格三維模型及紋理模型有效生成[4-5]。

（4）進行數字高程模型及數字正攝影像模型的構建。對“構建數字高程模型”、“構建數字正攝影像模型”點擊，選取WGS84坐標系，然后對數據來源、像素等相關參數進行設置。

（5）將相關成果輸出。通過上述處理流程，選取適宜的分辨率與需要的投影類型，將需要的數字正射影像模型DOM 的tif 格式與kmL 格式輸出，使數字正射影像模型相關成果有效生成。如圖1 所示，為數據處理后所獲數字正射影像圖（DOM）成果。

2.3 結果分析技術要點

在結果分析過程中，針對正射影像圖的kmL 格式文件向Google earth 衛星圖當中添加，與最新影像圖比較，結果顯示由軟件生成的影像圖分辨率比骨骼衛生20級影像圖更高，同時和現有衛星圖基本重合。從中可知，本工程低空無人機航攝及軟件技術處理數據的分辨率、精度均頗高。此外，結合Are GIS 軟件、現有工程圖，能夠對本土地整治工程項目相關水渠、道路、地塊面積涉及的數據的計算，為土地整治規劃、施工、質量監測、驗收等工作提供必要的數據信息支持。

3 結論

綜上所述，無人機攝影測量技術的優勢顯著，可獲取高分辨率及高精度的圖像成果，且自動化程度高、適用范圍廣，可以合理科學地應用到土地整治項目當中，進行土地整治項目相關數據的采集、數據處理以及成果分析，獲取土地整治項目所需數據信息，為土地整治工程項目工作效率及質量的全面提升奠定夯實的基礎。