无人机倾斜摄影测量在城镇地籍测绘中的应用

无人机倾斜摄影测量在城镇地籍测绘中的应用

王世雨 ,郝嗣琪

辽宁省地质勘探矿业集团有限责任公司 辽宁 沈阳110000 辽宁省地矿测绘院有限责任公司  辽宁  沈阳  110000

摘要：地籍测绘包括土地权属调查和地籍测量，是一项获取土地及其附属物(地籍)的精确位置、形状、面积、数量等信息，并确定其权属关系和利用状况的测绘工作。传统的地籍测绘主要采用全站仪加GPS－ＲTK的方式进行全野外测量，ＲTK技术可以快速地进行图根测量，全站仪可以弥补ＲTK在受遮挡区域无法准确获取界址点坐标的缺陷。虽然该方法能够保障地籍测量的精度需求，但投入人力物力较大，周期较长，很难满足城镇高速发展对地籍测量成果快速更新的新需求。本文主要分析无人机倾斜摄影测量在城镇地籍测绘中的应用。

关键词：地籍测量;倾斜摄影;无人机;三维建模

引言

基于遥感影像的地籍测量方法能快速获取大范围的地面遥感影像并通过影像解译获取地籍成果资料，但是成果精度很大程度上取决于影像分辨率、影像几何纠正的精度和解译的精度。基于激光扫描的方法也被用于地籍测量，采用地面激光扫描仪和车载激光扫描系统采集数据，扫描效率和采集精度均较高，但是均难以同时获取构筑物侧面和顶部数据，不利于地籍权属调查与测量工作。近年来，无人机倾斜摄影测量技术迅速发展，只需要少量的人工干预即可快速获取真实、直观的实景三维模型。利用该技术实现实景三维建模，辅助实施各项测绘工作成为一种新趋势。将无人机倾斜摄影技术应用到城镇地籍测绘中，将大幅降低外业工作量，缩短外业工期，降低成本消耗。

1、无人机倾斜摄影技术

广义的倾斜摄影技术指通过无人机搭载一个或多个高清可见光摄像头，在被测物体上方以不同的倾斜角度采集影像，地物的位置和姿态信息需要借助航测系统来获取；获取得到的位置和姿态信息与无人机倾斜摄影获取的影像需要一一对应，在采集数据时，保证影像的航向重叠和旁向重叠度必须超过66%。由于地表建筑和复杂地形的限制，使用飞行高度较低的航测系统搭载多角度传感器可以很好地突破这一限制，而且能更快速地获取更高质量的地面多角度影像。密集点云是构建不规则三角网的基础，其主要是由多视影像的同名点坐标密集匹配处理得到的。最后，将影像的POS数据和地面使用GPS-RTK技术采集到的控制点数据结合，使用ContextCapture软件实现三维重建。

2、无人机倾斜摄影测量技术的特性与优势

2.1适用场景广泛

传统的测量技术虽然也能采集到必要的地物数据，但面对崎岖、陡峭的地域环境，此类工作方式的人力与风险成本骤增。无人机不仅体积小、质量轻、对起降点要求不高，还具有高敏捷性与强操作性，可以在复杂空间里闪转腾挪，不惧溶洞、矿山等险峻地势，这十分有利于地势险要的农房地籍的信息采集工作。

2.2三维数据精确

以往面向农房地籍测绘的三维建模工作在拓扑、展UV、贴图方面均会耗费巨大精力。无人机倾斜摄影测量技术使用倾斜视角摄取多方位视图，从中可以优选出最贴合模型的纹理贴图。无人机通过严格的像位匹配技术建立起同名点之间的对应关系，将图片信息与实际物理环境紧密联系起来。并且，无人机采集的侧视图像极大补充了树木、山岩、屋檐等自然地物或人工造物遮挡下的农房结构、纹理信息，不仅明晰了房屋边界，还降低了贴图紊乱、房屋主体结构不明的麻烦，有利于减少外业作业的时间与安全隐患。

3、无人机倾斜摄影测量技术在地籍测绘中的具体运用

3.1三维建模

外业获取倾斜影像后，采用CC软件进行空三处理与后续三维建模。将像控点文件、原始影像序列及POS文件导入软件后，软件自动相对定向后通过人工选点、刺点完成区域绝对定向，此步骤中特别注意人工刺点一般需要选取距离影像边缘超过80个像素的范围内且目标清晰的点位，尽量减少照片边缘畸变大带来的影响;设立了控制点标志物的定位到标志物转折处角点。以POS数据作为外方位元素初始值，利用光束法区域网空中三角测量模型进行空三加密，解求所有像片外方位元素和加密点物方坐标。空三成果检查合格后提交空三资料，利用空三成果进行密集匹配获得密集点云，基于密集点云进行模型重建与纹理映射。倾斜三维模型全方位呈现了测区地面实景，纹理真实，各宗地权属界线易辨别，可以从不同角度观察并快速定位到建筑物的边界、墙体角点、道路边界等，同时建筑层数、建筑结构、道路信息等都清晰可见，提供了地籍图中所需的各类地籍要素信息。

3.2数字线划图生产

在影像数据处理的基础上，将无人机航测所获取的OSGB实景模型导入SV365智能三维测绘系统进行数据采集内业处理并绘制线划图。借助三维模型的交互性、准确性与情境性，内业测绘数据定位精准、所见即所得，大大减轻了外业核实的压力。在农房密集区域，SV365不仅能直接推算出屋檐、墙体、阳台、通廊等结构的空间参数，还能借助三维视野的全盘性还原层数、程高、房屋内部信息并直接导出为DWG格式。但这也不必然表明已有三维模型信息是精准无误的，一些新增地物、遮蔽物以及内外业测量纰漏要素仍需外业核查对其进行数据修补。比如本项目试点阶段，在依托于SV365智能三维测绘系统的线划图采集过程中，经外业检查及实地打点检查发现，采用全站仪与测距仪采集的界址点精度误差存在明显差异。造成这一现象的主要原因是：（1）采集人员吸附的是房角点，而非房屋面，农村房屋存在局部变形的情况。（2）内业采集人员在采集工作中习惯吸附屋顶的像元进行采集，而检查人员采用测距仪量边，采集点大概位于1.2m附近。此类疏忽加大了误差产生的概率。因此本项目在后期铺开作业的时候改进了作业工艺，房屋角点选在两个相邻面交会处，同时将采集的面整体下移。通过工艺改进，本次地籍调查采用倾斜摄影测量技术获取了满足地籍精度的地形图，为古田县农房地籍调查的顺利达标提供了技术资源支撑。

3.3整合外业数据

1）测区勘察。高效勘察目标区域的地形特点，把握地域特点，保证航测工作进展顺利。2）空域申请。如果勘测区标记为“禁飞”“空域监管”两种情况，需依据空域申请规范，发起航测申请。未获取航测申请前期，严禁违规航飞，以此有效回避航测意外。航飞获得空域认可后，会结合批准文件的各项要求，如航测时间、航测区域等，保证航飞质量。案例区域是开放区，无须进行航测空域申请。3）查看现有资料。有效整合目标航测区域的测绘成果，航测活动可采集数字影像图，用作测绘底图。采集周边区域的高精度埋石点位，用作定位精度复核的固定点。4）航线规划。使用地面站程序，添加航线参数。比如，航行方向、85%航测重合度、地面测绘信息的清晰度设定为0.015m。参数设计完成，提交航线参数。无人机参照前期设定的参数方案，进行航测。5）采集影像信息。参照前期设定完成的航线，有序查看地面站无人机的飞行状况，保证影像采集质量，防止采集信息不全面、飞行路线不规范等问题发生。正式航测采集各类信息前期，全面检查相机拍照功能，确保相机功能完好，保证内存卡能够正常存储航测信息。

结束语

综上所述，无人机航测具有一定的技术专业性，在实践测绘任务中，需采取外业资料，合理处理内业信息，利用像控点，提高地籍图测量的精确性，参照误差控制方法，减少测量偏差。以实际航测需求为出发点，获得具有较精确的航测结果。地面控制、测点设计、空山加密等精度测量过程，有助于完善精度航测体系，能够切实保障地籍图数据展示的精确性。

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