無人機(jī)傾斜攝影的農(nóng)村房地一體測(cè)量應(yīng)用

【摘要】在當(dāng)前階段經(jīng)濟(jì)和科技水平發(fā)展迅速，為了更好地突出新農(nóng)村建設(shè)，滿足科學(xué)規(guī)劃的需求，各農(nóng)村地區(qū)都在逐步進(jìn)行放低一體測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)存在一定的落后性，在農(nóng)村房屋和宅基地調(diào)查任務(wù)的執(zhí)行過程中具有一定的困難。當(dāng)前無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，特別是對(duì)于農(nóng)村房地一體測(cè)量來說優(yōu)勢(shì)明顯，有著適用性較高、靈活性較強(qiáng)的特點(diǎn)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出。基于此，本文以某村的測(cè)量實(shí)際工程為切入點(diǎn)，對(duì)房地一體測(cè)量工作中該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)和流程進(jìn)行分析，并且根據(jù)應(yīng)用結(jié)果來看，該技術(shù)的應(yīng)用使得農(nóng)村房地一體測(cè)量速度大大提高，有效節(jié)約資源，同時(shí)也具有較高的精度，希望能給有關(guān)人員可供參考之處。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī);傾斜攝影;農(nóng)村房地;一體測(cè)量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.06.

1、引言

無人機(jī)航攝技術(shù)是我國較為新興的技術(shù)之一，雖然其具有十分廣闊的應(yīng)用前景，但是在農(nóng)村房地一體測(cè)量項(xiàng)目中應(yīng)用實(shí)踐還不足夠。通常來說，一體測(cè)量工作會(huì)受到多方面因素的共同影響，測(cè)量地區(qū)會(huì)涉及到較多的房屋土地，工作具有較高的復(fù)雜性，耗費(fèi)大量時(shí)間。在房地一體化測(cè)量工作中應(yīng)用這種新興的無人機(jī)航攝技術(shù)，有利于更加有效的保證新形勢(shì)下城鄉(xiāng)區(qū)域建設(shè)發(fā)展以及新農(nóng)村環(huán)境的保護(hù)建設(shè)，能夠很大程度上幫助到農(nóng)村土地建設(shè)和整理項(xiàng)目，優(yōu)化土地配置得，不斷改善農(nóng)村生活條件。因此，在現(xiàn)階段加大力度研究土地整理項(xiàng)目中無人機(jī)航攝技術(shù)的應(yīng)用是十分有必要的。

2、無人機(jī)傾斜攝影

2.1傾斜攝影的原理分析

在傾斜攝影過程中，其成果的影響參數(shù)主要包括攝影角度、攝影重疊情況、攝影高度情況等，綜合不同因素進(jìn)行分析，從而獲取和采集地面物體相關(guān)信息。對(duì)于同一物體來說，當(dāng)視角存在變化時(shí)，其攝影信息也會(huì)有所差異，對(duì)攝影信息與視角差異進(jìn)行換算，分析得到物體信息[1]。對(duì)此，在無人機(jī)上搭載高精度攝像器材，為視角轉(zhuǎn)換提供便利。因此當(dāng)前傾斜攝影技術(shù)更多地與無人機(jī)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，將傾斜攝影作用最大程度地發(fā)揮出來。同時(shí)，通過三維模型構(gòu)建以及聯(lián)合平差等方式來分析處理測(cè)繪參數(shù)，為房地一體測(cè)量工作奠定測(cè)繪數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2房地一體測(cè)量中無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)自身具有諸多優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，由于房地一體化測(cè)量工作的形式十分豐富，引入無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)則能夠在此基礎(chǔ)上保證工作效率高效，不受客觀因素的影響，準(zhǔn)確地對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，使其符合真實(shí)情況。第二，無人機(jī)航攝技術(shù)可以直觀地反映出整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施情況，將工作成果有效地展現(xiàn)出來，最大程度地還原真實(shí)的工作成果。

（1）直觀體現(xiàn)農(nóng)村房地實(shí)際狀況

利用無人機(jī)航攝技術(shù)中所包含的正射影像圖，可以清晰地觀看相關(guān)房屋土地的實(shí)際狀況，正射影像圖的分辨率可以達(dá)到極高的水平，因此，不僅可以將整個(gè)工程的全部面貌都縮小成影像圖，還能夠?qū)蝹€(gè)工程部分的具體施工情況進(jìn)行放大。因此，不論是從整體還是部分來看，無人機(jī)航攝技術(shù)都可以對(duì)房地測(cè)量工作的成果進(jìn)行直觀而又準(zhǔn)確的檢驗(yàn)。

（2）能有效與實(shí)際情況相結(jié)合

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)還涉及到GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用以及高像素?cái)?shù)碼相機(jī)的應(yīng)用，通過上述兩項(xiàng)技術(shù)獲取像控點(diǎn)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)繪，在借助專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，就能夠做到影像空間在分辨率上與地形圖測(cè)繪精度相符合，同時(shí)也能減小平面誤差，滿足測(cè)量需求[2]，使房地測(cè)量達(dá)到預(yù)期的要求。而且，通過提升數(shù)碼相機(jī)的像素，或者降低無人機(jī)的飛行高度等方法還能進(jìn)一步提高圖像的分辨率，以達(dá)到更高的精度要求。

（3）豐富工作形式，提高效率

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在房地一體化測(cè)量項(xiàng)目的應(yīng)用，其主要目的在于更加精確有效的掌控房地實(shí)際狀況，以便在查驗(yàn)環(huán)節(jié)能夠以此作為有參考價(jià)值的依據(jù)。而且，在航攝工作完成后，就可以立即對(duì)影像圖進(jìn)行后期的軟件處理與制作，極大地減少了工作時(shí)間，提高了工作效率[3]。需要注意的是，航攝內(nèi)外業(yè)時(shí)間與其他方式的工作所需時(shí)間的差異較小，其對(duì)工作時(shí)間的節(jié)省主要體現(xiàn)在后期的項(xiàng)目的檢查與驗(yàn)收中，由于傾斜攝影影像圖可以清晰準(zhǔn)確地表現(xiàn)出各種數(shù)據(jù)，因此在進(jìn)行房地抽查時(shí)，這些有效數(shù)據(jù)可以直接作為參考，可以更加快速地進(jìn)行測(cè)算，自然能夠有效地提高工作效率。

（4）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)狀況的響應(yīng)

通過將攝影設(shè)備搭載在無人機(jī)上，能夠?qū)ρ杆俨杉匚镄畔ⅲ瑫r(shí)將相關(guān)資料進(jìn)行整合，為房地一體確權(quán)等問題提供依據(jù)，如果有突發(fā)狀況發(fā)生，可以根據(jù)相應(yīng)信息來進(jìn)行處理，提高處理準(zhǔn)確性和處理效率。

3、常規(guī)手段在農(nóng)村房地一體調(diào)查中的難題

在當(dāng)前階段不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)量工作中存在以下幾方面問題：第一，在房屋測(cè)量中入戶較難，存在較多的空關(guān)戶。第二，房屋連片較多，分辨起來困難較大，容易出現(xiàn)漏畫、漏測(cè)等問題，同時(shí)具有較多的隱蔽點(diǎn)，無法準(zhǔn)確測(cè)量。第三，公示、勘誤澄清以及權(quán)利人質(zhì)疑等情況繁多，工作量較大。而如果采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行測(cè)量，則會(huì)面臨著較多制約因素，效率較低，無法滿足農(nóng)村房地一體測(cè)量工作的質(zhì)量和效率要求[4]。因此近些年來無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)逐漸走入了人們視野，這種技術(shù)具有更高的精度、更高的效率，同時(shí)成片效果更為清晰，能夠更好地適應(yīng)地面復(fù)雜情況，數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確，能夠?qū)⒌孛嫖矬w的位置、外觀和高度等屬性直觀地展示出來，成為了當(dāng)前測(cè)繪領(lǐng)域中主要的研究和應(yīng)用方向之一。

4、房地一體測(cè)繪工作中無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用

本文根據(jù)某村中房地一體測(cè)量工作為基礎(chǔ)，分析無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的實(shí)際作用以及應(yīng)用流程。本次測(cè)量工作按照低空高分辨率的方式進(jìn)行攝影作業(yè)，同時(shí)將成果與大比例尺測(cè)繪圖做進(jìn)一步對(duì)比。測(cè)量工作主要有三方面，第一，對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。第二，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。第三，生成相關(guān)數(shù)據(jù)。下面展開具體闡述。gzslib202204031501

4.1基本流程

農(nóng)村房地一體測(cè)量主要內(nèi)容包括房屋角點(diǎn)和宅基地界址點(diǎn)的測(cè)量，科學(xué)合理地布置整個(gè)范圍區(qū)域的像控點(diǎn)。利用RTK等技術(shù)合理配合，有效檢測(cè)具有代表性的檢查點(diǎn)坐標(biāo)以及像控點(diǎn)坐標(biāo)。同時(shí)結(jié)合無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)合理構(gòu)建測(cè)量區(qū)域的三維模型。在模型中能夠準(zhǔn)確有效的采集成果數(shù)據(jù)，同時(shí)以此為基礎(chǔ)對(duì)比實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，為房地一體化測(cè)量準(zhǔn)確性提供可靠保障。

4.2像控點(diǎn)布設(shè)方案

對(duì)于外業(yè)實(shí)踐來說需要布設(shè)較多得像控點(diǎn)，整個(gè)設(shè)置流程復(fù)雜性相對(duì)較高。在測(cè)量區(qū)域中設(shè)置無人機(jī)像控點(diǎn)過程中要保證設(shè)置的有效性和均勻性。特別是單張影響，其中間畸變較小，而四周畸變則會(huì)相對(duì)較大，要對(duì)當(dāng)前實(shí)際情況進(jìn)行合理分析。在像控點(diǎn)布設(shè)過程中，布設(shè)方案要考慮到自由網(wǎng)平差精度，做到科學(xué)合理的布設(shè)，才能有效控制現(xiàn)實(shí)誤差。同時(shí)對(duì)像控點(diǎn)的布設(shè)和選擇要綜合分析附近色差因素以及影像重組質(zhì)量問題等。一般來說必須要保證影像清晰度，只有這樣才能滿足識(shí)別要求。為了避免影響匹配結(jié)果的進(jìn)度影響較大，在布設(shè)像控點(diǎn)時(shí)應(yīng)當(dāng)將其設(shè)置在影像便捷1到1.5厘米處。由于陰影的存在，像控點(diǎn)標(biāo)志可能會(huì)存在不清晰問題，因此要盡量避免在陰影區(qū)域內(nèi)進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，從而保證成果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。要時(shí)刻以實(shí)際情況為基礎(chǔ)來布設(shè)像控點(diǎn)，在測(cè)量范圍內(nèi)保證其設(shè)置的均勻性，盡可能地將其布設(shè)在測(cè)距角部位置。再布設(shè)之前可以用膩?zhàn)臃刍蛘呤怯推醽韺⑵錁?biāo)記出，布設(shè)方式主要采取L型或十字型。

4.3外業(yè)飛行方案設(shè)計(jì)

對(duì)于外業(yè)飛行方案來說，其設(shè)計(jì)和編制內(nèi)容較多，主要包括飛行系統(tǒng)選擇、線路規(guī)劃和實(shí)際操作等等。影響質(zhì)量會(huì)直接受到飛行方案的影響，因此在方案設(shè)計(jì)過程中必須以實(shí)際任務(wù)為切入，保證其科學(xué)合理，這樣才能更好地突出無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在航線設(shè)計(jì)中要對(duì)航高、速度等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，所以規(guī)劃航線時(shí)要綜合考慮到拍攝區(qū)域的實(shí)際特點(diǎn)，保證規(guī)劃的合理性。在農(nóng)村房地一體測(cè)量工程中，以村為基本測(cè)量單位，其位置上相對(duì)較為分散，并且所涉及范圍較廣，無法在較大面積內(nèi)應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)。單鏡頭飛行系統(tǒng)和中小型旋翼無人具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，小型旋翼無人機(jī)硬件設(shè)備重量小，方便攜帶和應(yīng)用，同時(shí)價(jià)格較低，投入不高，具有更高的安全系數(shù)，在低空攝影測(cè)量工作中較為適宜。

4.4飛行質(zhì)量檢查

在飛行質(zhì)量檢查過程中，主要是對(duì)航高之差以及重疊度等指標(biāo)進(jìn)行檢查，為三維模型構(gòu)建的準(zhǔn)確性和有效性提供保障。在操作過程中，要將旁向重疊度以及航向重疊度控制在60%-70%以上，航線自身相鄰像片航高差保持2m以內(nèi)，航高的上下范圍不能超過10m，航線彎曲度保持在3%以內(nèi)。

4.5數(shù)據(jù)采集

在本次一體化測(cè)量工作中，在測(cè)量區(qū)域中設(shè)置像片控制點(diǎn)后，對(duì)于其CGSS2000坐標(biāo)測(cè)繪，在無人機(jī)搭載5鏡頭數(shù)據(jù)采集設(shè)備，根據(jù)設(shè)定航線進(jìn)行航空拍攝，收集該村中房地不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)要在航攝單片重疊度上滿足要求。

4.6測(cè)繪數(shù)據(jù)預(yù)處理

在測(cè)量過程中根據(jù)實(shí)際的航飛布設(shè)情況以及項(xiàng)目需求，檢查攝影成片效果，特別要注意像片的精度以及控制點(diǎn)位置的檢查，另外還檢驗(yàn)好POS數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)測(cè)繪單片影響是否存在異常進(jìn)行分析，控制好誤差情況，做好數(shù)據(jù)的整理和檢查。

4.7形成測(cè)繪影像與模型

4.7.1根據(jù)測(cè)繪影像與數(shù)據(jù)形成三維模型

當(dāng)測(cè)繪數(shù)據(jù)整理好后將其向Smart3D軟件中導(dǎo)入，同時(shí)配合空中三角測(cè)量技術(shù)、格網(wǎng)調(diào)整以及影像匹配的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)該村航飛預(yù)期的三維建模工作。

4.7.2測(cè)繪區(qū)域高分辨率正射影像生成

以三維實(shí)際模型情況以及空三成果文件為基礎(chǔ)，按照Tile單位來匹配格網(wǎng)正射與貼圖，完成正射影像的制作。同時(shí)根據(jù)實(shí)際測(cè)繪區(qū)域中調(diào)繪POI信息制作權(quán)籍調(diào)查影像圖。

4.7.3大比例尺測(cè)圖

在測(cè)量中制作該村的三維實(shí)景模型、空三成果以及糾正畸變差影響，將上述數(shù)據(jù)導(dǎo)入到專業(yè)的測(cè)圖軟件當(dāng)中，由專業(yè)的工作人員進(jìn)行點(diǎn)線面測(cè)圖，按照國標(biāo)要求賦予圖層信息和屬性信息。使用南方CASS軟件編輯圖形數(shù)據(jù)，從而得到1：500的地籍圖。

4.8成果精度檢測(cè)

4.8.1控制點(diǎn)與檢核點(diǎn)選取

在該次一體測(cè)量工程中，根據(jù)實(shí)際地形情況，工作人員在測(cè)量區(qū)域內(nèi)設(shè)置了12個(gè)像片控制點(diǎn)，同時(shí)借助GPS、RTK技術(shù)進(jìn)行三維坐標(biāo)的控制。以實(shí)際區(qū)域中不動(dòng)產(chǎn)的分布狀況來選擇控制點(diǎn)[5]。本次主要選擇8個(gè)參與實(shí)景三維模型參數(shù)相關(guān)的采集控制點(diǎn)，其余點(diǎn)位則用于對(duì)三維模型技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

4.8.2數(shù)據(jù)成果精度檢驗(yàn)

在該次數(shù)據(jù)檢驗(yàn)中主要采取了抽檢的方式，同時(shí)通過人機(jī)交互與人工檢查兩種方法的融合來檢驗(yàn)房地以此測(cè)繪圖成果。檢測(cè)過程主要分為三個(gè)部分，第一，對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的檢核點(diǎn)以及模型上同位置點(diǎn)坐標(biāo)，在平面精度和高程實(shí)際精度上做好控制。第二，根據(jù)測(cè)量區(qū)域內(nèi)已有的測(cè)圖資料，與本次測(cè)繪所得三維模型進(jìn)行對(duì)比，看是否存在較大誤差。第三，進(jìn)行人工外業(yè)檢測(cè)，在經(jīng)過測(cè)量所得的三維模型中，隨機(jī)選擇某一部分，與實(shí)地信息數(shù)據(jù)作對(duì)比，同時(shí)分析測(cè)圖所存在的誤差及其存在原因，并且對(duì)其絕對(duì)精度情況進(jìn)行探討。首先是檢測(cè)測(cè)量區(qū)域中參數(shù)形成模型的精度。當(dāng)形成三維模型后，可以將該過程中未使用的像片控制點(diǎn)用于對(duì)模型絕對(duì)精度的檢測(cè)，在該次測(cè)量中，經(jīng)過檢測(cè)，在X方向上有著0.062m的平均誤差，0.053m的Y方向平均誤差，0.096m的H方向上的平均誤差，能夠很好地滿足項(xiàng)目對(duì)于精度的需求。其次是對(duì)測(cè)圖成果進(jìn)行絕對(duì)精度檢測(cè)。本次工程中經(jīng)過檢驗(yàn)，具有0.102m的平面誤差，能夠滿足平地1∶500大比例尺測(cè)圖中對(duì)于0.25m誤差的規(guī)范要求。高程中具有0.093m的誤差，滿足規(guī)范中誤差小于0.15m的要求。由此可見，該次一體化測(cè)量能夠滿足1：500地形圖測(cè)圖要求。

結(jié)束語：

總而言之，通過無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)來進(jìn)行農(nóng)村房地一體化測(cè)量，有利于提高工作質(zhì)量和工作效率，同時(shí)保證其科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為測(cè)繪工作提供可靠數(shù)據(jù)參數(shù)。與傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比，無人機(jī)傾斜攝影能夠更加方便、靈活地開展工作，并且更好的構(gòu)建測(cè)量區(qū)域的可視化模型。大大減少工作人員的工作量，縮短測(cè)量周期，為農(nóng)村房地一體化測(cè)量提供可靠的技術(shù)支持。

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作者簡(jiǎn)介：

唐凱（1985.12-），男，漢，湖南，本科，工程師，研究方向：地理信息測(cè)繪。