當我們談論測繪技術時，或多或少會談到攝影測量和雷射雷達。實踐中總有人問：這兩種方法哪個更好？
在回答這個問題之前，我們先來了解這兩種測繪技術的工作原理都是怎樣的。
從拍攝的影像中提取研究對象的信息，測定目標物的形狀、大小、空間位置、性質和相互作用，進而形成3D繪圖。
解析攝影測量的進一步發展是數字攝影測量。具體地說，它是以立體數字影像為基礎，由計算機進行影像處理和影像匹配，自動識別相應像點及坐標，運用解析攝影測量的方法確定所攝物體的三維坐標，並輸出數字高程模型和正射數字影像，或圖解線劃等高線圖和帶等高線的正射影像圖等地理信息。數字攝影測量處理的原始資料是數字攝影。影像分析和影像匹配是攝影處理的重要內容。
▲圖 | 網絡
（Light Detection and Ranging, LiDAR）：一種集雷射，全球定位系統(GPS)和慣性導航系統(INS)三種技術與一身的系統，用於獲得數據並生成精確的數字高程模型（DEM）。
具體地說，它以雷射作為信號源，由雷射器發射出的脈衝雷射，打到地面的樹木、道路、橋梁和建築物上，引起散射，一部分光波會反射到雷射雷達的接收器上，根據雷射測距原理計算，就得到從雷射雷達到目標點的距離，脈衝雷射不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數據，用此數據進行成像處理後，就可得到精確的三維立體圖像。
▲圖 | 網絡
攝影測量從拍攝的影像中提取研究對象的信息，雷射雷達通過雷射脈衝發射和接收的時間差獲取目標三維坐標點雲，但二者的區別不只在於數據獲取的方式不同，還包括其成本、精度、使用環境等。
▲圖 | 數字綠土
▲圖 | 數字綠土、
同一區域影像和點雲對比
（左圖為航空影像，右圖為雷射雷達點雲俯視圖及剖面圖）
隨著科學技術的進步，用無人機進行勘測作業已越來越常見，「無人機+」的方式更鮮明地凸顯了二者的優缺點。
在攝影測量技術中，傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域近年發展起來的一項高新技術。傾斜攝影測量的技術是自動化的方法構建三維模型，很大程度上提高了三維建模的效率。
1.傾斜攝影測量原理
傾斜攝影測量它是同一臺無人機上搭載著五鏡頭相機從垂直、傾斜等多角度採集影像數據、獲取完整準確的紋理數據和定位信息。豐富多彩的影像信息給三維模型帶來更加真實的視覺效果。傾斜攝影的五相機方案中（見圖 1），一臺獲取垂直影像，另外四臺從前後左右 4個方向同時獲取地物的側視影像。相機傾斜角度在 40 °~60 °之間，因此可以較為完整地獲取地物側面的輪廓和紋理信息。傾斜攝影系統可以搭載在有人飛機或者無人機上，可以快速獲取地物三維模型且成像效果好，是大場景三維建模的重要選擇之一。
▲圖1 傾斜攝影測量相機
圖2 傾斜攝影影像獲取示意圖
圖3 傾斜攝影獲取1個垂直4個傾斜影像
▲傾斜攝影製圖 | 來自騰訊視頻
2.傾斜攝影測量優點：
1）建模效果好，傾斜影像能讓人從多個方向觀察地物，彌補了正射影像不足。
2）可對成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，這是正射影像圖所沒有的。
3）比地面高的物體立面紋理採集，從傾斜影像批量提取及貼紋理的方式，能夠有效的降低城市三維建模成本。
4）數據量小，相較龐大雷射點雲的三維數據，應用傾斜攝影技術獲取的影像的數據量要小得多，其影像的數據格式可以應用於各種輸電線路三維設計平臺。
3.傾斜攝影測量缺點
傾斜攝影測量是獲取輸電線路三維設計平臺基礎數據的主要勘測方法，由於傾斜攝影技術採用可見光進行測量，對天氣要求較高，並且對密集植被下的地形無能為力，對細小物體的建模能力不足。但傾斜攝影可以獲取具有真實紋理的三維數據，適合做大範圍三維建模、一些對精度要求稍低的三維工程測量應用。
▲圖 某變電站傾斜攝影測量
（從圖上可以看出電力杆塔、導地線，絕緣子，金具等細小物體的建模效果不佳，杆塔出現扭曲，電力線丟失無法建模。）
1.機載雷射雷達優點
無人機使用的是機載雷射雷達（見圖4）。機載雷射雷達優化技術提取的地面三維坐標，滿足高精度影像微分糾正的需要，使得數字正攝影像圖（DOM）的生產變得相當容易，無需使用數字攝影測量昂貴的專業數據處理平臺，在一般的遙感圖像處理系統中即能實現規模化生產。它具有穿透植被的能力，可以測量植被覆蓋下的地形。同時，雷射雷達獲取的高精度點雲數據測量精度高，適合做高精度地形測量與工程勘測、以及對精度要求很高的工程測量應用。
▲圖4 機載雷射雷達
▲機載雷射雷達數據處理界面 | 圖自瑞源遙感與地理信息
▲機載雷射雷達數據成果展示 | 圖自瑞源遙感與地理信息
▲雷射雷達製圖 | 來自騰訊視頻
2.雷射雷達缺點
雷射雷達常用於輸變電線路走廊三維建模，但雷射雷達不能獲取被測物體顏色紋理，如要建三維模型須後期數位相機採集後，內業貼圖，工作量巨大；且雷射雷達設備價格較為昂。
事實上，關於這兩種方法哪個更好的問題，並沒有一個正確的答案；這只不過是關於具體應用的問題而已。對於某些用例而言，使用攝影測量法更好；而對於其他應用而言，使用雷射雷達技術則更佳。
大體上來說，一般規則是，攝影測量法適用於對那些沒有被樹覆蓋或其他障礙所阻擋的大型場所的測量；而雷射雷達技術則適用於較小受阻的場所。
在以下情況下應使用攝影測量法：
對裸露的礦場、地球工程項目以及其他不被樹木、建築物或設備遮擋的地方進行繪圖時，而無人機更便宜、更輕、更快。將相機捆綁到您的無人機上，為您節省成本。
對於一個小型地圖項目而言，攝影測量數據就能滿足所有需求。
在以下情況下使用雷射雷達技術：
在給樹冠、礦場輸送機以及其他障礙物進行繪圖時，很難通過攝影測量技術為物體阻擋地面的區域構建高程模型。
對需要更準確細節的細長物體進行建模時，如傳輸線、管道、具有尖銳特徵的物體(比如 屋脊邊緣)或巖石場等，諸如SfM算法和DIM等替代繪圖方法具有比LIDAR更低的「一致性」。
來源：中國測繪學會
作者：中山大學測繪科學與技術學院
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