無人機傾斜攝影測量技術(shù)在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管中的實踐分析

郭倩倩 夏治學

河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院 河南 信陽 464000

1 無人機傾斜攝影測量技術(shù)

無人機攝影利用低空遙感技術(shù)拍攝地面。該技術(shù)充分利用了無人機這一方便、快捷、機動能力強的飛行平臺。它可以很容易地獲得普通攝影技術(shù)無法拍攝的照片，并且可以很容易地獲得高精度的遙感數(shù)據(jù)。此外，無人機技術(shù)與傾斜攝影測量技術(shù)的結(jié)合也是攝影界的一大壯舉。首先，它降低了拍照的難度，更容易拍攝一些高空照片或峽谷照片；二是降低了人力物力成本，提高了照片質(zhì)量；最后，無人機傾斜攝影測量技術(shù)提高了數(shù)據(jù)的精度，在城市土地利用動態(tài)監(jiān)測過程中發(fā)揮了重要作用，為土地測繪行業(yè)提供了無與倫比的幫助。隨著無人機技術(shù)和傾斜攝影測量技術(shù)的不斷完善，攝影設(shè)備的不斷更新，越來越適應(yīng)城市土地利用動態(tài)監(jiān)測對數(shù)據(jù)分析和處理的要求，對城市土地利用動態(tài)監(jiān)測具有重要意義。未來，城市土地管理局將越來越依賴無人機傾斜攝影測量技術(shù)。

斜向攝影測量作為現(xiàn)代科學技術(shù)飛速發(fā)展時代的產(chǎn)物，在實踐中與傳統(tǒng)攝影測量有著顯著的區(qū)別。前者在實踐中更具優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展前景。在測量方法上，傾斜攝影測量是通過有效獲取選定測量區(qū)域內(nèi)每個點的垂直、左右五個方向的圖像，生成三維真實模型，研究物體的截面、尺寸、尺度等特征的高新技術(shù)。傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)主要是通過選定測量區(qū)域內(nèi)各點的中心投影圖像生成正射影像，對被測物體的性質(zhì)、尺寸等特征進行分析和研究。在測量技術(shù)方面，傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)應(yīng)用范圍較窄，僅用于生成正射影像和繪制地形分布圖。斜交攝影測量的目的不僅是生成正射影像和繪制地形分布圖，而且是建立三維真實模型，對被測對象進行全方位的分析和研究。無人機傾斜攝影測量在實踐中具有明顯的優(yōu)勢。借助先進的定位技術(shù)和科技支撐，能夠真實反映和分析被測物體的狀態(tài)，從而建立三維真實模型，研究被測物體的特性和特性。

2 傾斜攝影原理及特點

2.1 傾斜攝影原理 無人機攝影技術(shù)的原理是通過多個數(shù)碼相機在無人機飛行平臺上，以垂直或傾斜等不同角度對地面物體進行拍攝。在拍攝過程中，常用的五鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)充分結(jié)合無人機平臺的GPS/IMU系統(tǒng)獲取POS數(shù)據(jù)和相關(guān)圖像控制點數(shù)據(jù)，然后通過相應(yīng)的軟件對數(shù)字顯示模型、數(shù)字正射影像和3D模型進行有效處理。

2.2 無人機傾斜攝影的特點 無人機傾斜攝影技術(shù)之所以在測量工程中得到廣泛應(yīng)用，一個重要原因是圖像效果更具立體感和真實感，展現(xiàn)了被攝區(qū)域最真實的狀態(tài)。其次，無人機的作戰(zhàn)拋棄了傳統(tǒng)作戰(zhàn)的局限性，除了降低了作戰(zhàn)的復(fù)雜度外，可控性也得到了很大的提高。無人機可以實現(xiàn)遙感控制，其圖像采集時間也較以往有所縮短。因此，無人機傾斜攝影技術(shù)具有建立真實三維信息和模型的功能，通過有效的數(shù)據(jù)支持，提高了測繪的效率和質(zhì)量。

2.3 傾斜相機的性能要求 在傾斜攝影系統(tǒng)中，鏡頭的數(shù)量和種類很多，不僅是多鏡頭，而且是單鏡頭，可以從不同角度獲取圖像，可以實現(xiàn)單架次作業(yè)的廣度和深度。一般無人機進行航測時，其像素控制在3500萬以上。由于傾斜攝影技術(shù)控制一次曝光所獲得的圖像像素，在測量過程中不能固定單個相機的像素，而是工作時間，電池壽命、曝光功能和圖像采集功能可能會受到限制。雖然設(shè)備曝光可以獲得更好更高的像素，但由于成本的原因，需要對其進行適當?shù)目刂啤Ｒ话闱闆r下，單個鏡頭的像素應(yīng)該控制在2000萬以上，曝光的像素也應(yīng)該控制在1億。另外，為了滿足特定條件下的測量需要，攝像機的工作時間應(yīng)控制在90分鐘以上，并應(yīng)保證能夠全天工作。而且，只有具有曝光功能的相機才能完全滿足影響重疊的具體要求。

2.4 傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

(1)現(xiàn)有的傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用范圍。由于傾斜攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢，世界上大多數(shù)國家都將其應(yīng)用于應(yīng)急指揮、國土安全、城市管理、房產(chǎn)稅等行業(yè)。在我國，這項技術(shù)主要應(yīng)用于國土資源、房產(chǎn)稅、人口普查統(tǒng)計、數(shù)字城市建設(shè)、城市管理、災(zāi)害評估、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。許多現(xiàn)代企業(yè)也利用這一技術(shù)來優(yōu)化管理和運營，如在建筑工程、三維實景導(dǎo)航、旅游規(guī)劃等方面。

(2)遇到的挑戰(zhàn)。斜交攝影測量的發(fā)展時間不長，各方面都不完善，在使用上也存在一定的局限性:一是采集數(shù)據(jù)后技術(shù)影響匹配時，由于斜交攝影測量角度較大，所呈現(xiàn)圖像的尺度大小不一致，分辨率不同，在拍攝過程中，由于地面建筑物或樹木的遮擋，采集到的數(shù)據(jù)信息存在很多誤差，嚴重影響了后續(xù)圖像的三維精度。其次，斜角攝影測量后形成的三維模型能夠表達物體的整體，部分物體會丟失或變形。因此，為了建立一個完整的三維模型，有必要對需要顯示或表達的缺失部分進行重新測量。在這個時候，通常使用手動拍攝。但后期拍攝的圖像與原來的三維造型不同，由于角度或人為因素的影響，圖像清晰度不易達標，成本增加。

3 無人機傾斜攝影測量應(yīng)用于動態(tài)監(jiān)管的優(yōu)勢分析

過去，城市土地管理局獲取土地遙感數(shù)據(jù)的方式單一，只能通過衛(wèi)星或載人飛機拍攝的遙感照片獲取。由于衛(wèi)星距離地面較遠，拍攝的照片大多模糊，部分地面情況也不清楚。因此，土地的用途無法區(qū)分。無人機傾斜攝影測量技術(shù)的出現(xiàn)彌補了這一不足。無人機攜帶的傾斜攝像機能清晰地捕捉地面情況，對地面上的各種建筑物一目了然，從而對土地利用有一個清晰詳細的了解。在技術(shù)方面，無人機傾斜攝影測量技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢，可以獲得實時、高效、準確的數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)采集成本，保證城市土地利用動態(tài)監(jiān)測的及時性和效率。達到“一石多用”的效果。

4 在動態(tài)監(jiān)管中的實踐分析

無人機傾斜攝影測量技術(shù)在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管中的運用很多，可以讓城市土地管理局在對土地使用的管理中快速分別是否合理。具體包括以下土地使用情況的分析:

4.1 區(qū)分城市的新建筑是否合理 對于無人機拍攝的遙感照片中的新建建筑物，市國土局應(yīng)盡快核實是否申請占用城市土地，是否批準土地利用申請。新建筑用地證明合法的，應(yīng)當及時注記，更新土地利用數(shù)據(jù)庫。如經(jīng)證明用地不合理，應(yīng)及時與新建樓盤負責人聯(lián)系，并對其建設(shè)行為進行警示，不符合規(guī)定的，盡快辦理相應(yīng)手續(xù)。

4.2 確定拆遷區(qū)域是否合理 對于無人機拍攝的遙感照片中顯示的拆遷區(qū)域，市國土局應(yīng)盡快核實，看其拆遷行為是否得到有關(guān)部門的批準。如果證明是合理的，那么城市土地管理局應(yīng)該對這些地區(qū)的未來用地做出一些規(guī)劃，對被拆遷土地的使用做出合理的規(guī)定。

4.3 確定工廠用地的變更是否合理 對于無人機拍攝的遙感照片中顯示的廠區(qū)用地變更和廠房拆遷，市國土局必須及時與廠長聯(lián)系，檢查相關(guān)變更手續(xù)是否齊全，核實變更用地的真實用途，工廠是否對原土地造成污染。獲得結(jié)果后，應(yīng)更新土地數(shù)據(jù)庫。

4.4 確定土地利用信息的變化 利用無人機拍攝的遙感照片對城市格局進行分析，找出不合理之處。比如商業(yè)區(qū)的位置，大學城是否應(yīng)該建設(shè)，城區(qū)的綠地面積過小，工廠選址是否合理等。在此基礎(chǔ)上，大膽規(guī)劃城市未來格局，有利于城市快速發(fā)展。

結(jié)束語

傾斜攝影測量技術(shù)是現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，而無人機傾斜攝影測量技術(shù)是其技術(shù)的具體表現(xiàn)形式。無人機傾斜攝影測量技術(shù)在許多方面突破了傳統(tǒng)的傾斜攝影測量技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新和發(fā)展。通過對被測物體進行多方面、多角度的檢測，生成三維真實模型進行分析，測量結(jié)果全面、系統(tǒng)，對我國各領(lǐng)域、各行業(yè)產(chǎn)生深遠影響，具有廣闊的發(fā)展前景。