無人機測量：航拍攝影和攝影測量法有什麼區別？

DJI 大疆行業應用

即使是最初級的用戶也知道無人機可以用來拍照。無人機航拍的可訪問性導致其在多個領域的使用，並產生了一些令人難以置信的圖像。但是，這足以滿足您的下一個製圖或測量工作嗎？

事實是，不能依靠航空照片來提供測量所需的那種無透視，可測量的數位圖像。為此，您需要攝影測量。

什麼是航拍？

航拍攝影描述了使用機載設備拍攝的任何攝影圖像。除了無人機等無人機外，還可以從飛機或直升機上捕獲航空照片。據美國地質調查局稱，航空影像是遙感的一種較常見形式，即從遠處測量一個地方的特徵。

攝影圖像往往是最人性化的數據共享方式，並且在多個行業中都有實際應用。但是，如果不將其放置在攝影測量模型中，它們的準確性將非常低，因此不建議將其用於測量作業。

航拍攝影的類型

據EnvironmentalScience.org稱，儘管航空攝影的定義很寬泛，但圖像往往適合垂直或傾斜類別。

立體攝影
垂直航拍

垂直航拍照片是從目標特徵上方直接拍攝的。由於採用了直下式設置，因此垂直照片的視角問題有限，這可能會使它們難以得出結論。垂直照片也可以從比斜攝影物更大的高度上拍攝，從而可以輕鬆比較從相同高度拍攝的不同區域的照片。

同時，傾斜的照片通常以一定角度手動拍攝，通常為45度左右，但可以根據功能進行自定義。由於傾斜的照片無法提供直下的視角，因此通常只能從較低的高度拍攝傾斜照片，從而限制了它們在較大的測量項目中的使用，最終使它們只能在無法通過垂直圖像準確捕獲的獨特形狀特徵中獲得最佳效果。斜照片最常見的用途包括考古學和一些環境科學項目。

斜攝影
斜航拍

航拍攝影與衛星影像

值得注意的是，即使有時將術語混為一談，航空攝影也不同於衛星圖像。航拍照片可以通過多種類型的設備拍攝，包括無人機，並且可以在空中的任何高度拍攝。要將照片視為衛星圖像，它必須來自繞地球運行的設備。結果，衛星圖像僅在私人部門中很少使用，並且最常用於科學研究和監測天氣。

雖然航拍攝影和衛星圖像都被認為是遙感的形式，但由於衛星在地球上方的獨特位置（例如識別溫度變化），衛星還有其他一些用途。當然，對於專注於較小區域或需要非常詳細成像的項目，衛星圖像的實際用途也很有限。

紐約市衛星影像
紐約市的衛星圖像

航拍攝影的缺點

長期以來，航拍照片一直是許多科學研究形式的重要組成部分，隨著技術的進步和高質量照相機和無人機價格的降低，航空照片的商業應用也得到了增加。但是，由於介質的局限性，將其用於測量目的是不切實際的。

儘管航拍攝影非常適合創建區域的視覺表示，但這種媒介無法提供勘測所需的精確坐標繪製所必需的那種精度。根據《大不列顛百科全書》的記載，即使是垂直的航空照片，坐標也會發生位移或變形。垂直航拍照片也無法提供有關地形和深度的準確信息，這給完全可靠的測量帶來了挑戰。即使是完全垂直的照片也會遇到這些問題。因此，僅在不需要收集特定測量值的情況下，僅航拍照片就足夠了。

要製作可隨時測量的地圖，您需要添加攝影測量法或其他形式的數據傳感器（例如LiDAR或多光譜）提供的功能。

航空攝影
垂直航拍

攝影測量產生的正射影像

什麼是航空攝影測量？

航空攝影雖然可以用來拍攝漂亮的頭頂圖像並大致了解某個區域，但它缺乏大多數測量工作所必需的精度，並且不顯示地形。為此，您需要攝影測量。

攝影測量涉及拍攝一個特徵的多個圖像，並使用它們創建數字化的高分辨率2D或3D模型，從中可以推斷出準確的測量結果。根據項目的範圍，使用攝影測量法製作的模型可能需要幾百到幾千張單獨的圖像。

攝影測量示例

根據GIS Lounge的說法，攝影測量學的基本原理（例如使用多個視角或“視線”放置坐標）最早是在150年前開發的。但是，建模形式已達到可訪問性的新水平，並已與數字成像和無人機等航拍技術結合使用。根據賓州州立大學的說法，在航空攝影術出現之前，測量師使用電磁羅盤，氣壓計，繪圖台和膠帶等設備來確定地形。

如今，攝影測量可以使用多種設備進行，包括無人機，飛機和直升機。但是，由於技術的進步和較低的價格，無人機已成為許多測量師的首選設備。

航空攝影測量的類型

攝影測量法可以大致分為兩類：度量攝影測量法和解釋攝影測量法。公制攝影測量法使用要素上的坐標點以接近精確的測量值來可視化對象。同時，解釋攝影測量法拍攝照片並使用諸如圖像中呈現的形狀，陰影和圖案之類的指示符（而不是坐標）來添加地形。儘管度量攝影測量法更為精確，但解釋攝影測量法在許多情況下就足夠了。在這兩種情況下，都使用計算機程序來組合圖像並創建準確的3D模型。

航空攝影測量的用途

儘管攝影測量法可能會增加功能，但僅對某些作業是必需的。根據GIS資源，一些常見的使用領域包括：

工程：無人機攝影測量法可用於創建建築物和設備的3-D模型。
施工：攝影測量可以揭示有關正在建設的土地的信息，以及其他用途。
土地測量：當客戶需要了解一塊土地的地形時，許多不同行業的測量師都依賴攝影測量。
房地產：房地產經紀人正在使用無人機製作待售房屋的精確3D模型並提供虛擬遊覽。由於COVID-19大流行，該技術已經普及。

大疆Terra飛行計劃

最終，與地面技術相比，航空攝影測量技術對測量員而言都是有利的，而無論其行業是什麼。航空攝影測量技術可以在更短的時間內提供更多數據，並允許測量員避開危險區域，同時仍在收集他們所需的信息。結果通常是為公司節省了更多錢。此外，由於攝影測量法依賴於數字圖像，因此它可以用於創建逼真且易於識別的3D模型，以方便各種利益相關者使用。

攝影測量與LiDAR

重要的是要注意攝影測量與LiDAR或光檢測範圍不同。攝影測量學依靠識別坐標來製作準確的3D圖像，而LiDAR通過測量光波反射回地面並返回到無人機所花費的時間來構建地形。這種測量技術非常精確，但也很昂貴。設備不僅昂貴，而且體積龐大，這意味著無人機必須更大。

攝影測量法或LiDAR對您而言是否有意義取決於項目。LiDAR是光線不均勻，可能會影響攝影圖像質量的工作場所的理想選擇。在植被覆蓋率較高的地區工作的測量師也可能更喜歡LiDAR，因為LiDAR可以穿透樹葉，樹枝和樹木。其他用途可能包括依賴超薄功能的項目，例如電源線。但是，最終，這兩種技術都可以用來構建功能強大且易於應用的3D模型。

航空攝影和攝影測量中的地面樣本距離

為了正確縮放航空照片並將其用於攝影測量建模，您需要計算圖像的地面採樣距離，簡稱GSD。GSD描述了圖像中兩個連續像素的中心之間的實際距離。換句話說，如果將GSD計算為一米，則意味著地圖上的每個像素都代表該距離。航空攝影和攝影測量都需要精確的GSD，因為這些攝影測量圖也是由多個數字圖像製成的。

您需要的GSD取決於測量工作的範圍。規模較大的項目將需要較高的GSD，這意味著整體地圖不太詳細，而針對較小土地的項目將使用較低的GSD。根據航空測量基地的說法，許多測量師會同時選擇目標和最低GSD。這將允許使用GSD略有變化的圖像，這是由於地形變化而發生的。儘管允許在目標和最小值之間的較大範圍可以允許使用更多圖像，這在航空攝影測量學中尤其常見，但由於涉及的數據確實需要更多的計算能力。

要計算GSD，您需要知道您的無人機：