无人机摄影测量技术在土地整治项目中的应用探究

邹悦忠

（江西省地质矿产勘查开发局物化探大队，江西 南昌330025）

土地整治项目，适用范围广，包括田、水、路、林、村等区域，土地整理、土地复垦以及土地开发，均属于土地整治项目。而进行土地整治的主要目标是提升土地集约利用率及产出率。近年来，随着我国土地整治项目工作不断的深化及推进，面临一些规模大、整治难度大的项目，则有必要合理、科学地应用现代化技术[1]。比如，无人机摄影测量技术，由于其结构简单，适用范围广，影像清晰，能够解决一些难度的整治项目问题，从而为土地整治工作提供有效的技术支持。因此，从土地整治项目工作效率及质量提升角度考虑，本文围绕“无人机摄影测量技术在土地整治项目中的应用”进行分析研究具备一定的价值意义。

1 无人机摄影测量技术相关内容概述

无人机摄影测量技术的实现，需无人机低空摄影系统的支持，与此同时通过系统对相关项目信息资料的采集、拍摄，进一步通过低空航拍数据处理，形成相关工程项目所需信息数据资料，为项目作出科学决策提供依据。总结起来，基于无人机摄影测量技术的系统及数据处理内容如下：

1.1 无人机低空摄影系统分析

对于无人机低空摄影系统，其将无人机当作飞行平台，以飞行控制系统使无人机的固定航线飞行得到有效实现；与此同时，通过高分辨率遥感影像的拍摄，使目标区域基础遥感信息数据快速获取出来。系统的构成部分包括：其一，飞行控制系统；其二，地面站系统；其三，航拍系统等；对于各系统获取的数据，在通过后期内业处理之后，能够使各种直观影像及模型有效生成。对于各子系统的功能作用，具体如下：

（1）飞行控制系统。为无人机低空摄影系统的核心部分，该系统可以对地面发射的控制信息接受，然后让无人机以预定航线、速度以及高程，实现自动飞行，并顺利返航；同时，系统对无人机坐标位置实行GPS 定位，对无人机的飞行速度、高度等相关信息进行实时计算，可保证无人机飞行的质量及安全性。

（2）地面站系统。该系统以实时的方式对无人机发送信号，对无人机的飞行航线、速度以及高程等进行控制，并且可以将无人机飞行区域的电子地图、飞行航线、参数以及飞行姿态等信息显示出来，使无人机的飞行状态得到有效监视[2]。

（3）航拍系统。该系统能够以具体需求为依据，对各种传感器进行搭载，比如普通数码相机、红外多光谱相机、稳定云台等，通过这些传感器的有效搭载，能够实现多角度、高精度遥感数据的实时采集，为相关工程项目提供精准、实时的数据支持。

1.2 低空航拍数据处理分析

通过无人机怕蛇获取的航空影像，可利用一些专业的数据处理软件，比如PhotoScan、Inpho、Pix4D 等，对无人机坐标、高程、飞行角度以及拍摄角度等信息进行提取，然后做好航拍影像的拼接作业，进一步将数字正射影像图（DOM）、数字表面模型（DSM）、数字高程模型（DEM）输出，能够体现出应用范围广、自动化程度高以及计算周期短等诸多优势。

以Agisoft 公司的PhotoScan 软件为例，针对输入影像，能够实现自动对齐处理，使不同等级的密集点云数据有效生成，进一步使网格、纹理有效生成；结合航拍影像本身具备的地理坐标系统，能够将存在地理参考信息的数字地理模型生成，为相关工程项目所需数据信息提供有效支持。

2 无人机摄影测量技术在土地整治项目中的具体应用

如前所述，对无人机摄影测量系统及数据处理有了一定程度的了解。本次以国内某土地整治项目工程为例，为了实现对其竣工地块实际情况的高精度摄影，将低空无人机作为平台，利用以近似最近邻（ANN） 匹配算法为基础的AAgisoft PhotoScan 软件，使航拍摄像的自动拼接有效实现，并进一步使地块正射影像图有效生成，通过添加至卫星影像图当中进行对比分析，所获取的结果即为本土地整治项目工程所需的航摄影像信息数据资料[3]。总结起来，无人机摄影测量技术在其中应用需掌握的技术要点如下：

2.1 数据采集技术要点

在数据采集过程中，首先需做好相关准备工作，即：基于影像数据采集之前，结合工程项目的有关资料，对测区竣工范围线与相关地物的分布情况加以掌握，进一步对地块实行踏勘作业，对拍摄范围加以掌握，然后对飞行航线进行合理规划，针对航摄范围内比较高的地物，比如建筑物及高压线等，需避开；此外，需择优选取低风速、光纤良好的气候环境进行无人机航拍作业。

图1 数据处理后所获数字正射影像图（DOM）成果

由于此次土地整治项目工程选用的是大疆公司的精灵3A机型作为无人机平台，构成部分包括：飞行器、云台相机以及遥控器等；同时，配置了iPad、DJIGSPro App 软件。由于所配置的传感器具备1200 万像素，且具备低畸变广角相机及高精度防抖云台，能够将1200 万像素的JPEG、无损RAW 格式的照片拍摄出来，同时配置了66W·h 的高能量密度智能电池与高效率动力系统，最大平飞速度为每秒16 米，最高续航时间大概为23 分钟。

此外，基于无人机起飞之前，经DJI GS Pro 软件，对本次飞行航线进行设置，将飞行速度设置为5m/s，飞行高度设置为140m，飞行时间设置为15min，通过相机镜头垂直拍摄，达到航向重叠率、旁向重叠率50%；此外，航摄点一共有20 个。

2.2 数据处理技术要点

针对通过无人机摄影测量技术获取的相关数据，需进一步进行处理，具体处理方法如下：

（1）将PhotoScan 软件打开，对“添加堆块”点击，然后创建新的项目。

（2）添加照片之后，使照片对齐。选择添加无人机飞行拍摄，然后将其中的13 张航片挑选出来，对“对齐照片”点击，然后基于窗口中选取适宜的精度，利用软件对航片坐标、高程、飞行姿态等相关信息进行读取；进一步采取多视图三维重建技术，结合空中三角测量基本原理，使照片自动排列，并实现对齐处理。

（3）使密集点云、网格以及纹理生成。对“生成密集点云”、“生成网格”、“生成纹理”进行点击，然后利用PhotoScan 软件根据相机拍摄的位置，对深度信息组成的密集点云进行计算，然后是相对应的网格三维模型及纹理模型有效生成[4-5]。

（4）进行数字高程模型及数字正摄影像模型的构建。对“构建数字高程模型”、“构建数字正摄影像模型”点击，选取WGS84坐标系，然后对数据来源、像素等相关参数进行设置。

（5）将相关成果输出。通过上述处理流程，选取适宜的分辨率与需要的投影类型，将需要的数字正射影像模型DOM 的tif 格式与kmL 格式输出，使数字正射影像模型相关成果有效生成。如图1 所示，为数据处理后所获数字正射影像图（DOM）成果。

2.3 结果分析技术要点

在结果分析过程中，针对正射影像图的kmL 格式文件向Google earth 卫星图当中添加，与最新影像图比较，结果显示由软件生成的影像图分辨率比骨骼卫生20级影像图更高，同时和现有卫星图基本重合。从中可知，本工程低空无人机航摄及软件技术处理数据的分辨率、精度均颇高。此外，结合Are GIS 软件、现有工程图，能够对本土地整治工程项目相关水渠、道路、地块面积涉及的数据的计算，为土地整治规划、施工、质量监测、验收等工作提供必要的数据信息支持。

3 结论

综上所述，无人机摄影测量技术的优势显著，可获取高分辨率及高精度的图像成果，且自动化程度高、适用范围广，可以合理科学地应用到土地整治项目当中，进行土地整治项目相关数据的采集、数据处理以及成果分析，获取土地整治项目所需数据信息，为土地整治工程项目工作效率及质量的全面提升奠定夯实的基础。