海州區(qū)韓家店鎮(zhèn)房地一體測(cè)繪研究與實(shí)現(xiàn)

翟麗

（阜新市生態(tài)空間勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧阜新 123000）

0.引言

近年來(lái)由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，與我國(guó)城市規(guī)劃、地理環(huán)境、土地管理、交通建設(shè)等息息相關(guān)的測(cè)繪技術(shù)需求將會(huì)越來(lái)越多，對(duì)于測(cè)繪技術(shù)和服務(wù)質(zhì)量的重視程度將會(huì)越來(lái)越高。無(wú)人機(jī)傾斜測(cè)量攝影技術(shù)是一種新型的傾斜測(cè)量攝影手段[1]，將獲取地理信息的步伐推向了全天候、實(shí)時(shí)性，這種測(cè)量方法與日常工作的融合度也愈來(lái)愈緊密。

目前無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量在我國(guó)被廣泛采用。它因具有運(yùn)行速度快、測(cè)量技術(shù)靈活、效果快等特點(diǎn)，深受廣大測(cè)繪人員和工作人員的喜愛(ài)。農(nóng)村“房地一體”是一項(xiàng)保障人民權(quán)益的政策，它既是相關(guān)部門了解土地和房屋建設(shè)現(xiàn)狀的重要手段，也是未來(lái)規(guī)劃土地利用與住房建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源之一。對(duì)于農(nóng)民來(lái)說(shuō)，房地產(chǎn)情況調(diào)查就是將每一位個(gè)人的宅基地所有財(cái)產(chǎn)都合法化、轉(zhuǎn)換成為其他社會(huì)利益的一種有效方式。農(nóng)村宅基地的調(diào)查主要是對(duì)于宅基地內(nèi)住宅房屋所在位置、面積、樓層數(shù)、所有權(quán)、建筑材料和使用情況進(jìn)行調(diào)查。

1.基本原理

傾斜式攝影測(cè)量技術(shù)作為一種全新的工程測(cè)量技術(shù)[2]，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了建立工程三維模型中，并且可以廣泛地應(yīng)用在各種工程測(cè)量的業(yè)務(wù)當(dāng)中。傾斜式攝影的測(cè)量方法主要是依靠無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集[3]，這樣可以在根本上改善測(cè)量的準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過(guò)探索和應(yīng)用這種全新的測(cè)繪方法，為我們的測(cè)繪工作者創(chuàng)造了一個(gè)方便快捷的測(cè)量場(chǎng)景。

攝影測(cè)量就是利用圖像來(lái)研究信息的收集，提取，處理和表達(dá)[4]，通過(guò)對(duì)被拍攝物體大小、形態(tài)、特點(diǎn)及位置等方面的信息進(jìn)行加工來(lái)獲取。這也是我們?cè)跍y(cè)繪過(guò)程中的一個(gè)核心主題，測(cè)繪的主要任務(wù)就是通過(guò)設(shè)計(jì)和建立各類比例尺的數(shù)字地面模型和測(cè)繪地形圖，提供一些基本的數(shù)據(jù)，建立一個(gè)土地信息系統(tǒng)和各類地理信息系統(tǒng)，為我國(guó)在城市開(kāi)發(fā)中的各種工作做出更有效的決策，具備了重要的指導(dǎo)意義和推動(dòng)作用。

2.無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)獲取

本次研究采用南方SF700無(wú)人機(jī)、T53五鏡頭，無(wú)人機(jī)參數(shù)設(shè)置為：航向重疊度80%，旁向重疊度75%，飛行高度100m。測(cè)區(qū)采用CGCS2000坐標(biāo)系，高斯三度帶投影，中央子午線121.5°。

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)

目前雖然有免像控的設(shè)備，但是在實(shí)際測(cè)量中，仍然需要布設(shè)像控點(diǎn)。作為攝影測(cè)量中的一個(gè)控制加密及其測(cè)圖工具的基本要求[5]，像控點(diǎn)布置的好不好將會(huì)直接決定最終成果質(zhì)量。所以像控點(diǎn)布設(shè)應(yīng)該能夠包括整個(gè)測(cè)區(qū)的邊緣區(qū)域，從而達(dá)到控制測(cè)區(qū)的位置精度。

像控點(diǎn)一般按照路線的整個(gè)區(qū)域來(lái)布置，選擇點(diǎn)應(yīng)固定、平整、清晰、易于識(shí)別，盡量無(wú)陰影、無(wú)遮擋區(qū)域。如斑馬線角點(diǎn)、房屋頂角點(diǎn)，方便內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理人員查找。（如無(wú)明顯地標(biāo)可人工噴油漆或撒白灰的方式設(shè)置地標(biāo)，見(jiàn)圖1）。

圖1 設(shè)置地標(biāo)

2.2 無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)獲取

無(wú)人機(jī)傾斜攝影采集數(shù)據(jù)前要進(jìn)行以下工作：

（1）事先收集好研究區(qū)域的地形地貌資料，觀察當(dāng)天天氣情況是否適合無(wú)人機(jī)飛行。

（2）特別注意檢查測(cè)量的區(qū)域里是否被列為禁飛地帶，測(cè)量的區(qū)域里面是否存在著高層的建筑物，信號(hào)基站，高壓線塔等會(huì)干擾到飛行安全的設(shè)施，之后才能確定一個(gè)無(wú)人機(jī)合理的飛行距離和高度。選擇一個(gè)地形平坦，視野開(kāi)闊的位置作為一架無(wú)人機(jī)的起飛點(diǎn)。向相關(guān)部門申請(qǐng)飛行空域，合法飛行。

（3）依據(jù)國(guó)家規(guī)定的無(wú)人機(jī)航飛規(guī)范及規(guī)定，合理設(shè)計(jì)航飛參數(shù)規(guī)劃航飛路線。

（4）布設(shè)并測(cè)量像控點(diǎn)坐標(biāo)，像控點(diǎn)應(yīng)均勻布設(shè)在研究區(qū)域內(nèi)（例如若研究區(qū)域?yàn)榫匦畏秶?，則應(yīng)該在4個(gè)拐角以及區(qū)域中心布設(shè)像控點(diǎn)）。

（5）實(shí)施飛行，起飛前使用飛行軟件連接無(wú)人機(jī)，同時(shí)檢查無(wú)人機(jī)狀態(tài)，剩余電量，以及鏡頭是否安裝好，確認(rèn)好后起飛無(wú)人機(jī)。

3.三維建模

本研究采用了法國(guó) Acute3D公司的Smart3D軟件進(jìn)行三維建模，它的主要功能是根據(jù)航拍視頻或者照片自動(dòng)生成各種三維模型或者正射影像。Smart 3D功能豐富強(qiáng)大，能夠處理大多數(shù)的無(wú)人機(jī)航拍畫面，非常適合用于地形測(cè)繪等業(yè)務(wù)，相比其他建模軟件，大數(shù)據(jù)的空三測(cè)量和建立模型的處理效率更高。

（1）打開(kāi)Smart 3D新建工程，選擇路徑，路徑一定要是英文路徑，下方勾選創(chuàng)建新區(qū)塊。

（2）創(chuàng)建完區(qū)塊后，加載影像照片，添加照片時(shí)設(shè)置感應(yīng)器尺寸以及焦距。

（3）添加POS數(shù)據(jù)，導(dǎo)入POS信息，空間參考系選擇CGCS2000，其次將字段與相應(yīng)的列一一對(duì)應(yīng)。

（4）導(dǎo)入控制點(diǎn)，提交空中三角測(cè)量。

（5）3D View可看航拍成果，可以看到無(wú)人機(jī)航拍時(shí)的點(diǎn)位，如果航線不在同一平面上（見(jiàn)圖2），則再跑一次空三測(cè)量，進(jìn)行糾正。

圖2 空三測(cè)量糾正

（6）導(dǎo)入像控點(diǎn)，將所有像控點(diǎn)全部刺點(diǎn)完畢后再次提交空中三角測(cè)量。

（7）空三測(cè)量結(jié)束后點(diǎn)擊新建重建項(xiàng)目，點(diǎn)擊空間架構(gòu)，選擇坐標(biāo)系，設(shè)置完成后直接提交生產(chǎn)等待任務(wù)完成，完成后可看到建立完的模型（見(jiàn)圖3和圖4）。

圖3 建立模型1

圖4 建立模型2

4.EPS測(cè)圖

EPS地理信息中心（以下具體簡(jiǎn)稱EPS平臺(tái)）是北京清華山維新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司自主研究開(kāi)發(fā)GIS數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、處理、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建及更新的測(cè)量和地理信息系統(tǒng)方面的專門軟件。它很好地解決了目前我國(guó)測(cè)繪行業(yè)GIS大規(guī)模數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)過(guò)程中普遍出現(xiàn)的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，帶來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)入庫(kù)困難，更新困難，質(zhì)量監(jiān)督管理困難等一系列的問(wèn)題。

（1）在使用三維測(cè)圖時(shí)，首先要定制工作臺(tái)面，必須要定制三維瀏覽模塊，使用傾斜攝影制圖還需要定制三維測(cè)圖模塊，生成實(shí)景表面模型DSM文件。

（2）生成DSM文件后，加載本地傾斜影像，同時(shí)加載超大影像（見(jiàn)圖5）。

圖5 加載影像

（3）繪圖編輯。

1）房子采集。由于韓家店鎮(zhèn)居民區(qū)多為四邊形平房，因此我們可以采用采用五點(diǎn)房繪制（見(jiàn)圖6，按順序點(diǎn)）。

圖6 房子采集

2）道路繪制。繪制道路時(shí)選擇加線，選好道路的編號(hào)，沿著模型上道路的邊界線進(jìn)行繪制。

（4）成圖結(jié)果。將在EPS軟件繪制完成的矢量圖輸出CASS10格式，導(dǎo)入CASS中，加入圖框等要素。完成后輸出成果（見(jiàn)圖7）。

圖7 CASS成果

5.精度評(píng)定

為了評(píng)定無(wú)人機(jī)傾斜攝影成圖的精度，本次研究將通過(guò)對(duì)像控點(diǎn)的精度分析評(píng)價(jià)此次成圖精度。將已經(jīng)測(cè)量好的像控點(diǎn)坐標(biāo)，高程數(shù)據(jù)單獨(dú)保存，在野外使用RTK測(cè)量出的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)作為真值，然后在EPS測(cè)圖成果上找出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，單擊對(duì)應(yīng)點(diǎn)位，顯示的坐標(biāo)值及高程作為計(jì)算值，兩者之差算出真誤差得到無(wú)人機(jī)攝影成果的精度如表1所示。

表1 精度成果

通過(guò)外業(yè)實(shí)測(cè)和內(nèi)業(yè)采集的像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程值的比較，計(jì)算出地形圖中平面坐標(biāo)與高程點(diǎn)的中誤差。通過(guò)外業(yè)實(shí)測(cè)和內(nèi)業(yè)采集的像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程對(duì)比計(jì)算，本次研究區(qū)域點(diǎn)位平面中誤差為0.02m，高程中誤差為0.05m。

通過(guò)此次研究，可發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)完全可以滿足農(nóng)村房地一體化測(cè)繪1:500比例尺地形圖的精度要求。

6.結(jié)論

隨著現(xiàn)代信息科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域也變得越來(lái)越多，而在測(cè)繪行業(yè)中，無(wú)人機(jī)傾斜式攝影和三維建模已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。如今隨著影像處理軟件與三維建模軟件的不斷研發(fā)與改進(jìn)，先進(jìn)的軟件算法配上無(wú)人機(jī)，可以迅速得到高精度的三維模型，相比于傳統(tǒng)的測(cè)量方法，在房地一體測(cè)繪中，使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)更加省時(shí)省力。通過(guò)本次研究，可以發(fā)現(xiàn)在房地一體測(cè)繪中，由于無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)的應(yīng)用，房地一體測(cè)繪的效率比使用傳統(tǒng)測(cè)量方法更高，同時(shí)測(cè)量精度也符合作業(yè)要求，無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)適合應(yīng)用于房地一體化調(diào)查。