无人机倾斜摄影在工程征地移民实物调查中的应用初探

金晶 王志林 张律 邵真真

摘 要：随着无人机倾斜摄影技术的快速发展，它在各行各业的应用越来越广泛，其中在工程及测量领域的功能发挥也不断得到开发。文章从无人倾斜摄影技术的特点、工作原理等方面进行阐述，初步探讨其在工程征地移民实物调查中的应用。并针对目前无人机倾斜摄影技术水平的限制因素，提出其在征地移民实物调查应用中的质量控制方案。通过与传统实物调查方法对比，体现无人机倾斜摄影在工程征地移民实物调查应用中的实用性及优越性。

关键词：无人机倾斜摄影；工程征地移民；实物调查

中图分类号：P231 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0171-02

Abstract： With the rapid development of unmanned aerial vehicle（UAV） tilting photography technology， it is more and more widely used in various industries. In the field of engineering and measurement， all functions have been constantly developed. This paper expounds the characteristics and working principles of UAV tilting photography， and probes into its application in the physical investigation of engineering land expropriation and resettlement. Aiming at the limiting factors of UAV tilting photography technology at present， this paper puts forward the quality control scheme in the application of land expropriation and emigration physical investigation. By comparing with the traditional physical survey method， the utility and superiority of UAV tilting photography in the physical investigation of engineering land expropriation and resettlement are demonstrated.

Keywords： UAV tilting photography； engineering land expropriation and resettlement； physical investigation

1 概述

作為近年发展起来的一项高新技术，无人倾斜摄影测量技术已被越来越多的行业认可和应用。通过无人机快速采集影像数据，实现自动化三维建模，可真实、全面的反映出地物的外观、位置、高度等属性，且获取的数据具有空间位置信息的可量测性，可满足征地移民调查的基本需要。将无人倾斜摄影技术用于征地移民实物调查，通过无人机飞行快速采集信息，通过高效的系统应用快速处理和输出有效数据，不仅可以大大减少调查工作量、降低工作成本，还可以减少人为操作不当造成的调查误差。此外，拍摄的影像资料也可作为过程依据，佐证调查内容的真实性和准确性，全面提高调查质量。

2 征地移民实物调查工作现状

征地移民实物调查是水利水电工程建设征地移民设计的重要组成部分。其主要任务是查明征地范围内各种设计对象的数量和质量，为论证工程规模、比选工程设计方案、编制征地移民规划、确定征地移民补偿投资以及实施等提供基础资料[1]。调查内容包括征迁移民的户数、人口、房屋及附属设施、土地、专业项目、企事业单位及地区社会经济情况等。调查工作分外业和内业，其中外业流程为：作业人员手持征地拆迁红线图，到征迁影响范围进行实地调查，逐户询问受影响家庭的基本情况，企事业单位的生产经营情况等，掌握基本信息后，分户、分单位测量并登记房屋面积，附属物种类及数量；通过实地查勘及询问村干部等方式，现场标绘村组界、地类界、专项设施、三线等；内业流程为：在CAD软件上按功能分区分类量算征迁影响土地面积，将外业调查所获信息及土地量算的面积等数据输入Excel，对其进行整理，分类汇总后形成调查成果，最后以编制调查报告的形式形成最终成果。目前，不管是内业还是外业，征迁实物调查成果的形成过程均以人工为主，成果形成周期长，征迁方案编制阶段往往需要频繁调整征迁红线，实物调查工作相应的也需做出快速调整。人工为主的作业方式往往很难满足规划设计中方案调整的进度需求，调整工期赶，任务重，也常给规划和调查人员带来压力。

3 无人机倾斜摄影技术在征迁实物调查中的应用

3.1 无人机倾斜摄影技术特征及工作原理

倾斜摄影技术颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息[2]。无人机倾斜摄影系统可定义

为： 以无人机为飞行平台，以倾斜摄影相机为任务设备的航空影像获取系统，功能由无人机摄影硬件和软件两部分组成和实现，装置主要由工业无人机平台、挂载云台和倾斜摄影相机组成，由机载锂电池供电。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片。以倾斜摄影技术来获取影像数据作为素材，通过人工或自动化加工处理进行倾斜摄影建模，该技术可提供数字表面模型（DSM）、线画图（DLG）、高程模型（DEM）、正射影像图（DOM）等多种成果形式[3]。其中三维模型具备真实、细致、具体的特点，可当做一种新的基础地理数据进行测量应用，实现内业测量，并对测量成果进行统计和可视化应用。

3.2 应用无人机倾斜摄影开展征地移民实物调查

3.2.1 技术指标的限定

无人机倾斜摄影在征地移民实物调查中的应用，其技术指标需满足调查内容及调查信息精度的需要，实际功能及其作业能力等也应满足调查工作的基本需求。倾斜摄影的内容根据调查内容而定，一般包括地形地貌、土地分类面积、房屋及其附属物、电力线、通讯线、专项、树木等；精度方面，需结合目前无人机倾斜摄影技术可实现的功能及其参数，选配能够满足不同调查内容、不同数据信息精度的硬件设备及软件系统。如选择倾斜摄影无人机和航摄仪时，需具备多视角拍摄功能及GPS导航模块，此外，需对相机的像素、无人机的飞行速度、作业时间、电池续航能力、载重等方面做出限定。

3.2.2 工作流程

（1）拍摄准备工作。调查人员通过无人机倾斜摄影设备，沿设定的航线对所述实物对象进行拍摄，首先根据航高及航摄幅宽确定航线，然后技术人员根据航线，根据飞行控制软件定制无人机的飞行轨迹，以标示其摄影走向。（2）拍摄及其内容。找到起始点附近适应无人机航摄的设站点，操纵无人机沿着航线对房屋等地物进行倾斜摄影，直至红线范围内地物全部倾斜摄影完成。拍摄内容主要包括：a.点信息，在设定的航线通过无人机倾斜摄影记录下当前点位的三维坐标，特征要素点包括闸站、水井、等专项；b.线信息，通过无人机倾斜摄影功能，得到特征线的点云集合，最终提取生成线信息，主要用来测量杆线、道路、河道等信息；c.面信息，通过倾斜摄影，得到特征面的点云集合，形成闭合多边形，最终生成面信息，主要用来测量分类土地块、某一厂区面积或某户房屋面积；d.带地理信息的影像，拍摄生成多视点影像照片可导入处理软件中配合点云数据显示。（3）数据导出及修正。通过计算机连接无人机倾斜摄影设备，将多个视点的地物图像数据导入处理软件（如Smart3D），并根据GPS测量的控制点坐标及高程对多个视点的地物影像数据进行拼接和平差，根据平差后的影像数据生成征地移民区域的三维立体模型；其次，通过拆迁户所在的城镇或农村基层行政单位，了解拆迁户姓名、户数、人口、房屋边界、附属物等。在村组工作人员陪同下，对拆迁户的土地田块进行分界定位，通过现场辨认或问询，获得各拆迁户土地的种植信息（水田、旱地）等。最终，将航摄和人工调查所得地物信息批量导入软件，结合地物图像，检验位置信息是否正确，并及时进行修正。（4）内业测量及数据处理。首先，在绘图软件上分层表示各地物位置的数据，进行三维立体信息展示，为设计和实施提供可视化的、简便灵活的基础设计平台；其次，在三维立体模型的基础上进行内业标绘，包括各征迁调查实物的属性指标，如房屋长、宽、高、层数，道路起止点及长、宽等规格指标，工程类别区分、镇村组户等各类范围的边界线等，通过调查统计需要分层设置并对数据处理功能进行软件调试，实现不同数据的分类统计输出。结合数字线画图功能，快速生成规划设计所需相关实物指标。使征地移民调查成果的形成周期大幅缩短，为规划设计提供更快捷、准确的实物数据支撑。

3.2.3 技术优势

将无人机倾斜摄影技术应用在征地移民实物调查中，通过倾斜摄影建模，将征地移民所需勘测调查的各种建筑、地形、地面附着物等，在计算机中运用软件处理呈现成3D模型，并对调查所需要的数据进行丈量和统计。该技术的应用，符合征地移民勘测调查的高精度要求，可以把原本大量的外业工作转成内业工作，有效的降低测绘调查人员外业工作量。此外，该作业方法可对调查实物对象以调查成果表、平面图、三维立体等多形式进行显示。具有范围广、效率高、成本低、快速便捷、立体可视化、直接量测的优点。

3.3 技術应用的质量控制

虽然无人机倾斜摄影调查较之于传统的调查有成本低、效率高等优势，但目前该项技术仍存在一些问题尚未得到解决，如模型分辨率不一致、精度不可靠、格式不匹配等问题。在影像获取方面多少存在一些死角或数据关联点不足，导致模型匹配时出现扭曲变形，如路灯、旗杆、小于一定厚度的广告牌，或水面、玻璃等光滑表面，因匹配截面过小或少纹理特征，匹配不到特征点而产生模型漏洞[4]。根据调查经验，对该技术应用过程中可能会遇到的问题进行预案处理，提前预防因目前技术水平限制，造成征地移民调查内容的缺失和信息的失准。如：为保证建筑物测量的精确性，航拍时可对房屋密集区域的航拍做加密处理；模型信息采集时，对无法采集的内容应提交外业，做实地调绘补测；对于电杆等无法建模的地面附着物用传统航空摄影进行立体采集；农作物和树木覆盖区域高程点无法用三维模型采集的，使用传统立体模型进行采集，立体模型也无法采集的，采用野外实测高程点进行修补。

4 结束语

随着经济社会的快速发展，工程建设和规划设计迫切需要三维地理信息系统技术支持，以实现立体表达、精细管理和科学决策。运用无人机倾斜摄影技术，为大中型水利工程移民安置规划设计及相关征地移民调查工作实施建立三维信息系统支撑平台，可以大大提高工作效率，保证数据的准确性和实物的直观性，在移民安置规划设计以及征迁实施过程中，便于各种方案的比选和决策，使规划设计成果及征迁实施更具科学合理性。

参考文献：

[1]SL442-2009.水利水电工程建设征地移民实物调查规范[S].

[2]王伟，黄雯雯，镇姣.Pictometry倾斜摄影技术及其在3维城市建模中的应用[J].测绘与空间地理信息，2011，34（3）：181-183.

[3]何庆新，王柏恒.无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的应用[J].勘察测绘，2014（4）：21.

[4]孙宏伟.基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模[J].现代测绘，2014，37（1）：18-21.