無人機攝影測量技術在地籍測繪中的應用

摘要：無人機攝影測量是指采用多旋翼、固定翼的無人飛行器平臺，搭載單鏡頭、多鏡頭的相機傳感器，以及小型機載雷達等，進行無人機測量的一種先進測繪技術手段。無人機攝影測量是對傳統(tǒng)航空攝影測量、攝影測量與遙感等測繪手段的有力補充，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢。無人機攝影測量產(chǎn)品主要包括：航測4D產(chǎn)品、傾斜攝影測量等。近年來，相比傳統(tǒng)測量，無人機攝影測量作業(yè)成本更低、效率更高、時效性更強，深受測繪行業(yè)的歡迎，在國土資源測繪中應用也越來越廣泛。

Abstract： UAV photogrammetry refers to an advanced surveying and mapping technology which uses multi-rotor and fixed-wing unmanned aerial vehicle platform， is equipped with single-lens， multi-lens camera sensors and small airborne radar for UAV surveying. UAV photogrammetry is a powerful supplement to traditional aerial photogrammetry， photogrammetry and remote sensing and other surveying and mapping methods. It has obvious advantages in the rapid acquisition of high-resolution images in small areas and areas with difficult flight. UAV photogrammetry products mainly include aerial survey 4D products， tilt photogrammetry， etc.. In recent years， compared with traditional surveying， UAV photogrammetry has lower operating costs， higher efficiency and stronger timeliness， so it has been welcomed by the surveying and mapping industry and has become more and more widely used in land and resources surveying and mapping.

關鍵詞：無人機攝影測量技術;地籍測繪;應用

Key words： UAV photogrammetry technology;cadastral surveying and mapping;application

中圖分類號：P231;P271??????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1006-4311（2020）28-0213-02

0? 引言

近年來，無人機攝影因使用方便，數(shù)據(jù)獲取效率高、成本低、速度快，在1：1000、1：2000等比例尺的地形圖測繪、正射影像圖制作等領域廣泛應用。但是，對于1：500大比例尺的成圖要求，特別是地籍精度的成圖要求，無人機航攝技術需要在多個環(huán)節(jié)進行嚴格把關。

1? 無人機攝影測量技術的優(yōu)點

1.1 影像分辨率更高

在地籍測繪過程中使用無人機攝影測量技術，可以充分整合處理取得的影像數(shù)據(jù)而不會干擾到攝影機的攝取工作。目前，無人機上配備的專業(yè)攝像機的圖像分辨率有了較大范圍的提升，在使用無人機進行低空攝影過程中，一些地面上的高層建筑業(yè)不會對無人機拍攝獲取影像資料產(chǎn)生負面干擾，可以有效提高數(shù)據(jù)的準確性。

1.2 攝影操作更為便捷

與其他地面測量技術相比，無人機空中導航技術的操作系統(tǒng)具有操作更加方便快捷、對操作人員技術水平要求不高的優(yōu)點，適合大部分人群操作使用。與傳統(tǒng)的人工地籍測繪相比，應用無人攝像成像技術加載成本較低，可以節(jié)約土地調(diào)查開發(fā)所需的成本。而且，無人機操作系統(tǒng)的維護也更加簡單。與此同時，無人機的運行系統(tǒng)比較簡單，降低了測量人員的實際工作強度。

1.3 地籍測繪工作更安全

在使用無人機進行攝像測量過程中，直接由操作員在地面遠程遙控，大大加強了測繪工作的安全系數(shù)。并且這項技術的使用方式非常靈活使用過程中，可以有效避免各種外界因素的影響，保證測量精度不會降低。在實際操作過程中，不管是自然環(huán)境還是溫度氣候因素，都不會因此而出現(xiàn)測量結果誤差過大的問題。在地籍測繪工作比較危險的山區(qū)或者高空作業(yè)，使用無人機攝影測量技術都能夠大大方便測繪工作，可以出色地完成高質(zhì)量測量任務。

1.4 測繪精度得到提升

提高我國土地測量數(shù)據(jù)參數(shù)的精度是其重要作用之一。雖然該技術本身可以使參數(shù)在具體測量過程中精確到亞米級，但在實際測量土地精度中，1∶1000標度的測量精度可以得到很高的滿足。在城市測量中，絕大多數(shù)的地籍測繪都必須提高測量精度。此時，無人值守機攝影測量技術的研究，對于我國傳統(tǒng)地籍調(diào)查準確性低的問題得到了有益的補充，使城市調(diào)查的質(zhì)量得到提高。

1.5 聯(lián)動優(yōu)勢

在傳統(tǒng)測量測繪工作中，測量人員所得到的數(shù)據(jù)信息是不能第一時間傳遞給設計部門。當測量人員將測量的數(shù)據(jù)帶回后需要先經(jīng)過處理，匯總、總結然后才能傳遞給相關的部門用于進行接下來的工作。這樣相關的設計部門無法拿到數(shù)據(jù)的第一手信息只能看到處理完成的數(shù)據(jù)，設計部門由于沒有親自去過測量地點得到的數(shù)據(jù)常常會出現(xiàn)某處數(shù)據(jù)不清楚或遺漏的情況，而一旦這樣的情況發(fā)生就需要設計部門與測量人員進行確認，甚至是重新對測量的位置進行測量。反復測量的工作方式嚴重影響到了工作的效率和準確性。若是使用無人機技術來完成測繪工作，設計部門的人員便可以隨時操作無人機在第一時間掌握準確的數(shù)據(jù)信息，同時無人機對地質(zhì)信息的測量具有相當高的準確性，能發(fā)現(xiàn)是否有遺漏的區(qū)域，而且所用的時間也比人工測量所用的時間短，測量回來的數(shù)據(jù)可以反復觀看，也提升了測量人員的安全。

2? 地籍測繪工作中存在的問題

首先，傳統(tǒng)地籍測繪工作，對于測繪人員的專業(yè)性要求，相對來說比較高，由于地籍測繪范圍通常都比較廣，作業(yè)人員的數(shù)量基數(shù)也都比較大，這在一定程度上，對于城鎮(zhèn)地籍測繪工作的開展來說，難以進行統(tǒng)一的工作人員的管理，并且工作強度普遍都非常的高，工作時間拉的比較長。其次，由于人工作業(yè)的專業(yè)性能難以保持一致的水平，人工測量的精確度不夠，與實際情況存在或大或小的偏差，這不僅加大了相關測繪工作進行的難度，亦造成了人員與資源上的不必要浪費。另外，由于人工作業(yè)更容易受天氣、溫度、地形危險等一些非可抗因素的干擾，對測量工作的正常運行，產(chǎn)生了極大的阻礙，從而對于城鎮(zhèn)地籍測繪工作的進度，難以進行有效的掌控，進而使得相關測繪工作的效率與質(zhì)量大大的降低，其對于不同區(qū)域的影像資料的攝影要求來說，更是一項巨大的挑戰(zhàn)。

3? 無人機攝影測量技術在地籍測繪中的應用

3.1 攝影控制點測量與布置工作

在對目標地區(qū)進行無人機攝影測量過程中，首先要選擇地勢較為平緩且沒有高層建筑物遮擋的區(qū)域作為攝像的控制點，這樣可以減少環(huán)境因素導致降低攝像精度。需要注意的是，選擇的攝像控制點不能夠影響到周圍交通系統(tǒng)的運行，如果周圍有強電磁輻射源，一定要保證控制點與輻射源的距離要大于標準的安全距離，確保超出五度重疊區(qū)域。如果是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)或者是山區(qū)進行地籍測繪工作，一定要設置好相應的區(qū)域網(wǎng)來輔助攝影工作，準確有效地將控制點設置工作真正落實到具體航拍區(qū)域內(nèi)。在無人機進行航拍攝像過程中，應該沿著航線前進方向依次設置攝像控制點，每兩個相鄰的攝像控制點的間隔距離盡量保持200m。在確定好控制點位的具體位置之后使用顏色比較容易辨識的油漆進行標記，一般選擇比較醒目的紅色或者藍色。然后使用借助于CORS網(wǎng)絡的RTK系統(tǒng)，對不同測繪點攝像出來的像素點進行反復測量，最終要求地籍測繪工作的測繪參數(shù)值低于3cm，然后計算出平均值，這樣才能夠保證點位的空間位置測繪工作能夠落實到準確的具體位置。

3.2 對DLG精確度進行優(yōu)化

在地籍測繪工作中使用無人機攝影測量技術，首先要完成的工作是有效收集外業(yè)作業(yè)點，保證其具備相關的測繪特征。在進行地籍測繪期間，地籍測繪工作站內(nèi)部應該積極引進此類外業(yè)點，然后使用立體模型對數(shù)據(jù)進行處理工作。這樣可以有利于將地面物質(zhì)與攝像點位兩者之間存在內(nèi)在的聯(lián)系更好的展現(xiàn)出來，以方便測繪人員進行觀測，為后續(xù)地籍測繪工程的進行測繪數(shù)值計算提高精確度打好基礎，從而有效降低計算誤差。完成這些工作之后就可以進行DLG的無人機攝影測量工作，在測量過程中一定要將控制光標切準相應的誤差，將誤差的標準控制在8cm以內(nèi)，提升地籍測繪圖像的定位精準度。

4? 實例分析

某項目區(qū)域面積為8km2，要求滿足1∶500地籍測繪精度要求，平面精度高，環(huán)境較為復雜。采用無人機技術進行房地一體化作業(yè)可提升綜合效率5～6倍，其作業(yè)過程如圖1所示。

①布設像控點。按照傾斜攝影做地籍測繪的作業(yè)規(guī)范，像控點的布設間距在100～150m，結合測區(qū)的實際情況，最終在測區(qū)布設了有效像控點29個。

②外業(yè)飛行。采用某型號的無人機，搭載了五鏡頭攝影測量設備。無人機飛行簡單，一鍵自主起降，上手快，安全性高。如果飛行區(qū)域較大，單架次無法完成所上傳航線的情況，航測支持斷點續(xù)飛功能。

③內(nèi)業(yè)處理。航拍影像圖的處理采用ContextCapture軟件，實現(xiàn)三維建模。通過數(shù)據(jù)處理軟件，將五鏡頭的航拍數(shù)據(jù)進行三維建模，實現(xiàn)三維場景切換，避免了后期在采集和輸出數(shù)字線劃圖時存在較大的誤差情況。如房地一體化需要量測出房角的精確位置，需要確定房檐的寬度、陽臺面積、房屋高度及層數(shù)等屬性信息，這些內(nèi)容在DOM正射影像圖中不宜精確獲取，或不宜于平面影像圖上量測。而構建三維模型可以很好實現(xiàn)這一點。后期生產(chǎn)數(shù)字線劃圖等4D產(chǎn)品可以采用清華山維的EPS、MapGis或Arcgis等一些地理信息系統(tǒng)軟件進行處理，可以直接實現(xiàn)在三維模型上進行數(shù)字線劃圖的生產(chǎn)，并實現(xiàn)房地一體化的數(shù)據(jù)管理。

④無人機房地一體化工程應用總結。無人機外業(yè)操作過程簡單方便、工期短、效率高、安全性可靠，且降低了人員要求，內(nèi)業(yè)門檻低，工程成本低。當然，在房地一體化外業(yè)過程中，也存在某些問題。如由于某些區(qū)域的房子存在嚴重遮擋的情況，或者在模型邊緣區(qū)域存在較大的變形，這時僅靠內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理無法有效完成地籍測繪工作，或者提取地物的精度無法滿足地籍測繪要求，這時就需要采用傳統(tǒng)的測繪模式如全站儀、GPS等儀器進行補測工作。

5? 結語

無人機攝影測量在基礎測繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測、土地利用動態(tài)監(jiān)測、智慧城市建設國土監(jiān)察、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設、應急救災測繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景。在未來，無人機攝影測量在自然資源測繪中的應用會更加深入、更加全面，會創(chuàng)造更大的社會效益和經(jīng)濟價值。

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作者簡介：趙波濤（1990-），男，河北保定人，本科，助理工程師，研究方向為地籍測繪。