摘要：地面开挖工程几乎都会涉及土方计算工作。土石方的量算精度由地形表达质量直接决定。文中通过无人机倾斜摄影测量生成的地形表达完整，外业工作量小，内业自动化程度高。其成果用于两期土方量计算，成果可靠性高且具有可视化效果。
关键词：无人机； 航测；土方计算
引言：测量学和其它学科一样，是在人类生产活动过程中产生与发展过来的。以其发展为例，在测绘生产的发展过程中大致形 成了二个方向，一个是以光学、力学、三 角学知识为基础发展而来的以各种测绘仪 器为主的测量方式；一种是始于 20 世纪 20 年代，通过在飞机上面安装相机设备， 再利用飞机在飞行作业时对地面进行照 相，然后通过影像对物体进行测量，间接 的测量方式，其航测模式大致发展为有人 驾驶、无人驾驶二种。本文主要以提高成果精度为目标，对无人驾驶的航测生产模式进行纯个人性质的前瞻。
正文 :一、
无人机指无人驾驶航空飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)，是由动力驱动、机上无人驾 驶、可重复使用的航空器[1]。无人机搭载飞行控制 系统、GPS 定位系统和惯性导航系统，尺寸小方 便携带，能适应不同高度下的飞行任务。不同型 号的无人机可挂载不同影像分辨率的相机，大多 可满足测量精度要求。无人机与有人机相比有着 成本低，操作简单等特点，其摄影测量具有很强的时效性，有利于及时把握摄影情况。基于这些优点，以无人机为平台来挂载数字相机进行低空 数字摄影测量的方法得以快速推广并进入到大 量的实际工程应用之中，同时在基层测绘、数据 更新、模型制作等领域有越来越多的实践应用。无人机摄影测量主要包括无人机摄影、影像预处理、空中三角测量和二维数字成果制作以及三维重建等步骤。其中空中三角测量又称空三加密，是在已知少量地面控制点的基础上，通过两侧重叠相片的像点坐标，依据立体像对的相对定向和
绝对定向等摄影测量原理，运用数学方法解求像片加密控制点坐标的方法，这是无人机摄影测量中相当关键的一步。
二、 遥感影像的获取
本项目预设无人机起飞高度海拔 1200m， 航摄高度海拔不低于 3000m，航高不低于 2000m，航向重叠度 70%，旁向重叠度不低于 30%。 无人机正北正 南往返飞行 ，巡航速 度为150km/h，共飞行 11 条航带，单条航线长度为 11km，每条航线拍摄约 27 张航片，飞行距离约 170km，飞行范围覆盖 30m2。按照原理，高度由照片的精细程度而决定，但是过低的飞行高度也会造成镜头视角范围有限，造成测绘工作效率过低，因此案例中我们让无人机飞行到至少 2000 米高度。在无人机飞行到适当高 度以后,机载的航拍相机镜头垂直地面往下拍摄，无人机的高度始终 保持一个海拔面上。这样机载镜头的视角范围呈现带状按次序逐步
覆盖全部场地，这就实现了对地形逻辑有序的全覆盖拍摄。地理信息处理将无人机对土方施工场地全方位航拍到位后，在现场或办公区用电脑查看无人机数据存储 SD 卡照片文件夹，这时文件夹内的照片是通过编号有序排列的，通过观察照片范围可以看出相机 位置在往一个方向平移，上下两张照片之间有重叠区域。
这时， 每张照片都带有该片拍摄时的经纬度、海拔高度、拍摄姿态（角度）等 POS 信息，这是初始的关键信息。 Revit 软件对带有经纬度、海拔高度、拍摄姿态角度等 POS 信息的照片是不能直接是别的，需要通过另一软件平台进行照片 处理。本项目运用的是 Photoscan 软件，需导入照片信息生成实体模型，经 CAD 三维视图转为线模型。
1、对齐照片：PHOTOSCAN 会按照每张照片的经纬度、高度和角度还原出每个镜头的位置，如下图所示示意图按照“之”字形排列
2、建立密集云：PHOTOSCAN 软件将会计算每个点之间的关系，将每一个识别出来的点列入密集计算中。
3、生成网格：根据各点之间的矢量函数关系，PHOTOSCAN 将照片按照实际情况连接起来，构建成点线面 3D 模型。
4、生成纹理：PHOTOSCAN 根据建立密集云时的数据，将 平面影像分配给 3D 模型，此时的模型拥有内部结构和外部图像，已经形成了初步的 3D 模型。
三、 无人机倾斜摄影测量作业流程
3.1数据获取
数据的获取可采用旋翼或固定翼无人机飞行平台，无人机搭载5镜头倾斜相机，从5个不同的视角(1个垂直方向和4个倾斜方向)同步采集地表影 像，或者搭载单镜头相机，根据重叠度以及拍摄航高 进行航线设计，获取地表固定物体顶面及侧视的高 分辨率影像数据及纹理信息并对影像质量进行检 查。
3.2数据处理
对通过影像质量检查的照片进行多视几何影像 匹配获得稀疏点云。通过相应的算法对稀疏点云加 密得到密集点云，再对密集点云进行网格化和纹理 映射得到三维模型。
3.3成果输出
由得到的三维模型获取4D产品。 数据处理软件可选用PhotoScan软件进行全自 动化的处理，通过给予的控制点生成测量坐标系统 下的真实坐标的三维模型。并以该高精度实景三维模型为基础，获取DSM、DOM、DLG等测量成果。
四、总结
随着无人机技术的发展与作业步骤的改变，硬件的集成化、模块化将更加完善；大致可以分为无人机、测量作业两大模块；而测量作业模块又可分为二种， 一种是传感器模块；另一种是工具化模块； 主要通过对水准器、激光测距仪、钢丝、 垂球等物进行信息化、模块化整合，以减 少光、大气、水面等自然因素成果精度 的影响。 随着行业的发展，信息技术的不断进 与完善，基于金典工作模式而产生的新的作业方式将会更便捷的为从业人员所发现、应用，并将更高效的解放生产力，推动测绘行业的发展。
参考文献：
[1] 翟 辉 琴 , 王 俊 强 . 无 人 机 遥 感 系 统 在 营 区 普 查 任 务 中 的 应 用 [J]. 测 绘 技 术 装 备 ,2017,19(1):65-66.
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[4] 孔娟 , 高永红 , 周青青 . 基于 INPHO 平台对无人机空中三角测量的研究与应用 [J]. 测绘与空间地理信息 ,2017(2).