航空攝影測量在“房地一體”地形測量中的應(yīng)用

摘 要：科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，無人機技術(shù)和攝影測量技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)成熟，國家、地方政府對農(nóng)村區(qū)域內(nèi)不動產(chǎn)權(quán)登記一系列政策出臺，農(nóng)村房地一體測繪成為現(xiàn)下測繪市場關(guān)注焦點。該背景下，需全面推動農(nóng)村不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查，以及確權(quán)等級工作落實，需可靠性較高測繪技術(shù)提供保證。航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用于房地一體化地形測量中，不僅可提高工作效率，而且保證測量精準(zhǔn)性。

關(guān)鍵詞：航空攝影測量;房地一體;應(yīng)用

城市化進(jìn)程不斷加快，農(nóng)村房地一體化系統(tǒng)性調(diào)查，是從本質(zhì)保障農(nóng)民自身權(quán)益政策方針，是國家掌握農(nóng)村住宅狀況核心舉措，為新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃提供完整、全面參考。農(nóng)村房屋調(diào)查以及宅地基調(diào)查過程中，均涉及房屋界址點測量，選取測量技術(shù)多以全站儀和PTK為主，其存在一定的不足，無人機傾斜攝影測量技術(shù)高速發(fā)展，消除原有測量需求瓶頸，實現(xiàn)高度疊度影像短時間內(nèi)建設(shè)精度較高的模型，為房地一體化地形精準(zhǔn)性測量提供保證。

一、傾斜攝影測量原理和建模方法

傾斜攝影測量主要應(yīng)用五鏡頭而言，依托S型飛行方式，同一時間內(nèi)完成周圍四個方向以及垂直方向拍攝工作;針對單鏡頭而言，其多選取飛行方式為井字型，鏡頭初期垂直向下沿著初期規(guī)劃設(shè)計沿線進(jìn)行拍攝，利用云臺控制促使鏡頭傾向于一定角度，沿著初期規(guī)劃路線完成飛行兩遍，進(jìn)而獲取四組傾斜影響，拍攝影像過程中信息記錄及存儲，主要依附于GPS模塊和導(dǎo)航。具體工作過程中，只需確保同一地物處于三張以上影視上可視化，通過計算機處理對此類影像進(jìn)行預(yù)處理，并保證其可自行匹配相關(guān)影像點，應(yīng)用空中三角測量方式，最終計算獲取所拍攝目標(biāo)三維坐標(biāo)，構(gòu)建相關(guān)模型。傾斜影像具體三維建模通常包含兩種方式：第一，按照影像與數(shù)據(jù)完成建模;第二，充分以影像為基礎(chǔ)完成建模。兩者差異性主要為第一種采集相同，處理不同;后者為采集不同，處理類似。

二、航空攝影測量在"房地一體"地形測量中的應(yīng)用

1、外業(yè)像控點布設(shè)

傳統(tǒng)方式無人機外業(yè)像控點布設(shè)過程中，按照相關(guān)要求應(yīng)保證其點位布設(shè)處于測量區(qū)域內(nèi)，并保證點位布設(shè)均勻性，如此不僅要求整體像控點數(shù)量較多，而且整體操作難度較大。像控點布設(shè)與自由網(wǎng)平差精度密切相關(guān)，按照實際狀況，科學(xué)、合理布設(shè)相關(guān)像控點，可進(jìn)一步降低誤差且分布均勻。一方面，像控點選擇和布設(shè)過程中，其與整體方案具有相關(guān)性，還應(yīng)綜合性考量影像成圖質(zhì)量，與周圍臨近色差是否凸顯，影像辨識度是否滿足要求。像控點實際布設(shè)過程中，應(yīng)綜合性考量以下幾方面因素：①像控點影像應(yīng)保證清晰，被辨識度較強;②為以免后續(xù)投影差對最終匹配精度產(chǎn)生干擾，像控點布設(shè)位置一般與影像便界距離控制在1-1.5cm;③陰影會造成影像清晰度不佳，所以具體布設(shè)影像控制點過程中，應(yīng)避開存在陰影區(qū)域。選用YNCORS測量時應(yīng)最少選取一個以上控制點進(jìn)行審核，平面差允許控制在5cm內(nèi)，高程允許偏差處于10cm內(nèi)，方可完成像控點測量，數(shù)據(jù)采集過程中測回數(shù)應(yīng)超過2次[1]。

2、飛行航線設(shè)計

無人機傾斜測量過程中，飛行拍攝高度作為航線設(shè)計前提，應(yīng)按照初期任務(wù)目標(biāo)，選取合適的底邊分辨率，結(jié)合傾斜相機實際性能，最終確定飛行航線高度。一般而言，航攝高度與多個因素密切相關(guān)，與鏡頭焦距、地面分辨率均成正相關(guān)，與像元尺寸成反比。飛行航線設(shè)計過程中，需著重做好以下幾方面工作：

（1）航攝重疊度設(shè)置。低空數(shù)字航空攝影要求明確指出，一般航向重疊度建議控制在60%-80%，最小限度不應(yīng)超過53%;旁向重疊度通常控制為15%-60%。上述兩個重疊度實際計算過程直播能夠，按照算法給予建議為67%，項目實踐經(jīng)驗為80%。航攝過程中通常會歷經(jīng)多個區(qū)域，不同區(qū)域內(nèi)條件環(huán)境存在較大差異性，若為建筑稀少區(qū)域內(nèi)，應(yīng)綜合性考量航攝過程中，俯仰、側(cè)傾干擾，無人機傾斜攝影測量過程中，處于并無高層建筑等區(qū)域內(nèi)，一般建議其航向、旁向重疊度超過70%。若想獲取特定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)整個影像信息，無人機需全過程從該區(qū)域上空飛過，譬如兩棟建筑間因高度造成完全遮擋，飛機到達(dá)該區(qū)域上方，增加相機也無法拍攝被遮擋區(qū)域內(nèi)，進(jìn)而造成最終模型呈現(xiàn)粘連。若為建筑密集區(qū)域，其自身遮擋問題十分嚴(yán)重。航線重疊度設(shè)計不足，航攝過程中并未從相關(guān)建筑上方飛過，均會造成建筑模型結(jié)構(gòu)粘連。為保證建筑群落密集信息采集質(zhì)量，影像重疊度最多可設(shè)計超過80%-90%。當(dāng)高層建筑高度超過航攝高度1/4，可適當(dāng)增加影像重疊度，其影像重疊度與影像數(shù)據(jù)量存在較強的相關(guān)性，影像重疊度越高，相同區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)量顯著增加，最終影響數(shù)據(jù)處理效率，航線設(shè)計過程中應(yīng)做好二者協(xié)調(diào)工作[2]。

（2）區(qū)域覆蓋設(shè)計。初期規(guī)范中明確要求，航向覆蓋超過拍攝區(qū)域界線不應(yīng)少于兩條基準(zhǔn)線，旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線需超過50%，但該標(biāo)準(zhǔn)針對無人機傾斜攝影明顯不足。從理論層面分析，要求目標(biāo)主體區(qū)域邊緣地物均應(yīng)出現(xiàn)在像片隨意區(qū)域內(nèi)，與被測范圍內(nèi)特征點保持統(tǒng)一性。綜合性考量各方面因素，應(yīng)精準(zhǔn)確定航線外擴(kuò)實際寬度，其與外擴(kuò)距離、相機傾斜角、測區(qū)邊緣最低點高度等因素密切相關(guān)。

（3）攝影時間與補攝。航攝過程中受外界氣候因素影響十分凸顯，所以季節(jié)選取建議應(yīng)處于本攝區(qū)域內(nèi)最佳氣象條件內(nèi)，并最大限度減少地表其他覆蓋物，對攝影過程造成的不利影響，保證最終攝像片可客觀、真實呈現(xiàn)地面情況。選取航攝時間應(yīng)保證光照度滿足相關(guān)要求，以及防止存在較大的陰影。此外，實際航攝過程中，禁止出現(xiàn)漏洞等質(zhì)量缺陷，若存在此類問題，需及時進(jìn)行補充航攝，按照初期航攝線路實施。

3、數(shù)據(jù)預(yù)處理及質(zhì)量檢查

待組裝檢查完畢之后，按照天氣實際狀況和航空管制條件，選取合適的飛行時間完成航攝任務(wù)目標(biāo)，待飛行結(jié)束之后，應(yīng)及時下載相關(guān)數(shù)據(jù)，及時將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，做好備份工作，及時檢查其質(zhì)量是否滿足相關(guān)要求。首先，待飛行工作完成之后，需對影像進(jìn)行簡易預(yù)處理，對飛行質(zhì)量和影像質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)性檢查，判定其質(zhì)量是否滿足相關(guān)要求。其次，飛行質(zhì)量檢查。飛行完畢之后，應(yīng)在現(xiàn)場對飛行質(zhì)量和姿態(tài)進(jìn)行初步檢查，判定其最終成果應(yīng)用可行性。其飛行質(zhì)量檢查內(nèi)容包含重疊度是否滿足相關(guān)要求;影像俯仰、旋轉(zhuǎn)偏角等是否滿足要求;航行高度變化差值是否處于合理范圍內(nèi);飛行過程中是否存在漏拍現(xiàn)象。最后，影像質(zhì)量檢查。對影像實際檢查過程中，判定其是否滿足相關(guān)規(guī)程，要求如下：①影像清晰、層次呈現(xiàn)為豐富化，色調(diào)較為柔和，可準(zhǔn)確辨識與地面分辨率相吻合細(xì)小地物影像，為后續(xù)構(gòu)建明晰化模型奠定良好基礎(chǔ)。②影像上禁止出現(xiàn)煙、大面積反光等質(zhì)量缺陷。③曝光瞬間造成影像點位移不超過1個像素[3]。

4、瓦片的生成及三維模型建立

傾斜攝影數(shù)據(jù)體量較大，瓦片生成耗損時間周期較長，選取常規(guī)機器處理緩慢，性能嚴(yán)重不足，需建立圖形工作站進(jìn)行計算，主要是由計算機為主機，以串聯(lián)方式將多個高性能計算機為載體進(jìn)行處理。通過并行計算機實施，可從本質(zhì)層面提高三維模型計算和生成速度，進(jìn)而降低三維模型對計算機硬件配置要求。傾斜攝影測量生成模型主要按照分塊分級處理，針對生成瓦塊數(shù)據(jù)構(gòu)建四叉樹或八叉樹模型，進(jìn)而增強數(shù)據(jù)可讀取效率，加快數(shù)據(jù)調(diào)度和繪制。

結(jié)束語

隨著無人機測繪技術(shù)高速發(fā)展，應(yīng)用其進(jìn)行地形圖測繪，提高測繪效率同時，保證其最終結(jié)果精準(zhǔn)性，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集至成圖自動化，降低實際成本支出。該技術(shù)應(yīng)用于房地一體化測繪中，具有多方面優(yōu)勢，具有推廣及發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1]李佃鋒.無人機航空攝影測量在帶狀地形圖測量中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2020，21（1）：77-78.

[2]林善志.航空攝影測量與傳統(tǒng)測量在大比例尺地形測量中的精度研究[J].有色金屬文摘，2019，34（6）：59-61.

[3]李君，楊玉明.無人機航空攝影測量技術(shù)在電力工程測量中的應(yīng)用[J].智能城市，2020，93（20）：39-40.

作者簡介：

張小飛 出生日期：1992.3.10 性別：男 籍貫：山東省壽光市 學(xué)歷：本科職稱：工程師 研究方向：測繪航空攝影