基于無人機(jī)攝影測(cè)量的地籍測(cè)繪技術(shù)研究

王 晨

壽光市測(cè)繪有限公司

地籍測(cè)繪工作通常在確定土地權(quán)屬之后開展，以往的測(cè)繪工作通常需要依靠人工操作各類笨重的儀器進(jìn)行，而無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)則大大簡(jiǎn)化了測(cè)繪工作，使得測(cè)繪人員在遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)的情況下完成對(duì)目標(biāo)區(qū)域的快速測(cè)繪，高精度地測(cè)得目標(biāo)單位的紋理、尺寸相關(guān)信息，還可以在建模、定位相關(guān)技術(shù)的支持下形成直觀的三維模型，相對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪結(jié)果具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)體驗(yàn)感。當(dāng)前，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在國(guó)土測(cè)繪、房產(chǎn)稅收、應(yīng)急指揮等多種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，展現(xiàn)出較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 在地籍測(cè)繪過程中應(yīng)用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的意義

1.1 無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的分辨率和精度高

在應(yīng)用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地籍測(cè)繪時(shí)，無人機(jī)通常在低空區(qū)域飛行，測(cè)繪人員能夠快速通過無人機(jī)加載的高清攝像頭收集測(cè)繪所需的各種影像數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將高分辨率的圖像轉(zhuǎn)化為有效的三維模型。相對(duì)而言，空中攝影的無人機(jī)能夠規(guī)避各種干擾因子，相對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪更加高效，還可以多角度完成對(duì)建筑信息的采集測(cè)繪工作，大幅度提升地籍測(cè)?繪的精度。

1.2 地籍測(cè)繪工作難度大幅度降低

傳統(tǒng)地籍測(cè)繪需要專業(yè)人員操作各種專業(yè)設(shè)備，工作難度大且相對(duì)復(fù)雜，而無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用期間，測(cè)繪人員能夠很容易地掌握無人機(jī)的操作注意事項(xiàng)，快速完成地籍測(cè)繪工作，這也使得地籍測(cè)繪單位在人力成本方面的支出大幅度減少。同時(shí)，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的各種設(shè)備維護(hù)難度相對(duì)較低，售后服務(wù)也比傳統(tǒng)測(cè)繪設(shè)備更加完善，使得該技術(shù)的應(yīng)用難度降低，有效避免了人為操作失誤影響測(cè)繪精度的問題。

1.3 無人機(jī)靈活度和機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)

無人機(jī)相對(duì)有人機(jī)的操作難度更低，具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性，能夠在各種區(qū)域進(jìn)行隨意升降，內(nèi)部裝設(shè)的多角度攝像頭還可以使得無人機(jī)同時(shí)完成傾斜角度以及垂直角度的攝影測(cè)量工作[1]。此外，測(cè)繪人員可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)航拍點(diǎn)進(jìn)行合理規(guī)劃，自動(dòng)完成對(duì)航拍點(diǎn)數(shù)據(jù)的全面攝測(cè)，具有較高的地籍測(cè)繪效率。

1.4 降低了地籍測(cè)繪的安全風(fēng)險(xiǎn)

無人機(jī)設(shè)備的存在使得測(cè)繪人員能夠在遠(yuǎn)程操作的情況下完成地籍測(cè)繪工作，測(cè)繪人員即使在惡劣環(huán)境中也可以保證自身的安全，也可以避免因外界干擾影響測(cè)繪效率和精度。同時(shí)，在部分地勢(shì)復(fù)雜的山區(qū)進(jìn)行地籍測(cè)繪時(shí)，測(cè)繪人員也無需攜帶笨重的測(cè)繪設(shè)備開展各種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，能夠在保證自身安全的情況下快速完成地籍測(cè)繪工作。

2 無人機(jī)攝影測(cè)量在地籍測(cè)繪中技術(shù)應(yīng)用情況分析

2.1 結(jié)合地籍測(cè)繪目標(biāo)情況對(duì)飛行計(jì)劃以及航線進(jìn)行合理規(guī)劃

地籍測(cè)繪之前，測(cè)繪人員需要做好對(duì)區(qū)域環(huán)境的初步探測(cè)工作，結(jié)合道路交通、地物覆蓋、氣候條件、建筑密集程度、海拔高度、信號(hào)干擾等多種情況對(duì)無人機(jī)飛行計(jì)劃進(jìn)行合理安排，按照分塊探測(cè)的方式為各個(gè)區(qū)域安排相應(yīng)的無人機(jī)攝測(cè)裝置，并確保各設(shè)備的起降等不受干擾[2]。同時(shí)，為了確保拍攝效果，測(cè)繪人員需要盡可能將攝影測(cè)量的時(shí)間控制在白天光線充足的時(shí)間段。多臺(tái)無人機(jī)設(shè)備配合攝影時(shí)，測(cè)繪人員需要合理設(shè)計(jì)航線。在航高方面，測(cè)繪人員需要結(jié)合分辨率需求以及無人機(jī)配置的相機(jī)質(zhì)量對(duì)航高進(jìn)行合理控制，通常需要根據(jù)鏡頭焦距、地面分辨率以及像元參數(shù)等求得最優(yōu)的航高參數(shù)。為了避免攝影區(qū)域存在缺漏，測(cè)繪人員需要做好重疊度規(guī)劃工作。一般而言，無人機(jī)攝影測(cè)量裝置的航向重疊度需要控制在60%～80%，旁向則在15%～60%，具體設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮實(shí)用效果。

2.2 布置及測(cè)量像控點(diǎn)

像控點(diǎn)的布置情況對(duì)于影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量具有較大影響，直接關(guān)系到攝影測(cè)量的精度是否滿足需求，測(cè)繪人員需要按照一定的原則對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行合理布置。一般而言，像控點(diǎn)應(yīng)具有較強(qiáng)的識(shí)別性，測(cè)繪人員需要避免在復(fù)雜、難以識(shí)別的區(qū)域進(jìn)行布設(shè)工作，確保設(shè)備能夠有效識(shí)別相應(yīng)點(diǎn)位；部分像控點(diǎn)布設(shè)在測(cè)繪目標(biāo)所處區(qū)域的外圍，相應(yīng)點(diǎn)位多用于對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行整體測(cè)量；當(dāng)像控點(diǎn)在航線兩端布設(shè)時(shí)，測(cè)繪人員需要結(jié)合基線程度對(duì)偏離半徑進(jìn)行合理控制；密集的建筑區(qū)或植被區(qū)域不適宜布設(shè)像控點(diǎn)，相應(yīng)區(qū)域的遮擋問題影響了定位、攝測(cè)精度；測(cè)繪人員需要盡可能在保存便利、交通便利的區(qū)域布置像控點(diǎn)，以此來降低后續(xù)工作難度[3]。

在布設(shè)像控點(diǎn)的過程中，地籍測(cè)繪人員需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、航線以及航高等相關(guān)內(nèi)容，合理規(guī)劃像控點(diǎn)的位置和數(shù)量。測(cè)繪人員可以根據(jù)Smart 3D算法、空三特征點(diǎn)等將布設(shè)距離控制在150～200 m之間，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地物地形狀況對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行合理增減。例如，植被密集、地形波蕩起伏程度大等區(qū)域需要對(duì)控制點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)增加[4]。在實(shí)際操作時(shí)，地籍測(cè)繪人員可以應(yīng)用谷歌地圖影像進(jìn)行像控點(diǎn)定位工作，采取內(nèi)部布設(shè)少數(shù)點(diǎn)位并均勻地在周邊布設(shè)點(diǎn)位的方式開展像控點(diǎn)布設(shè)工作，在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記時(shí)可以采用油漆等較為明顯的材料。此外，測(cè)繪人員在測(cè)量的過程中，需要盡可能避免像控點(diǎn)頻繁更換，應(yīng)該在不同分辨率的攝影測(cè)量工作中確保像控點(diǎn)的一致性。

2.3 空三加密解析影像數(shù)據(jù)

空三加密的目標(biāo)在于對(duì)空中三角測(cè)量結(jié)果進(jìn)行解析，其工作質(zhì)量對(duì)于地籍測(cè)繪的最終成圖效果具有較大影響。在解析之前，測(cè)繪人員需要確保所規(guī)劃的航高、航線等能夠?qū)⒛繕?biāo)區(qū)域整體情況全面、高質(zhì)量地拍攝完成，規(guī)避像控點(diǎn)布設(shè)不規(guī)范等情況，確保攝影結(jié)果的精度和全面性。在此基礎(chǔ)上，測(cè)繪人員可以依靠EPT以及PS軟件對(duì)攝錄的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)色處理，確保空三加密的解析計(jì)算效果。在空三加密過程中，測(cè)繪人員可以通過系統(tǒng)算法自動(dòng)進(jìn)行，依靠光束法區(qū)域網(wǎng)平差進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算[5]。在該算法中，每個(gè)平差單元都是單張相片形成的單束光線，平差單元方程為共線方程（中心投影），在空間區(qū)域里對(duì)各個(gè)光線束進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，使得模型公共光線的交會(huì)程度達(dá)到最優(yōu)，進(jìn)而在坐標(biāo)系中將區(qū)域嵌入，將地物的空間關(guān)系還原。在實(shí)際操作過程中，初始值可以是POS系統(tǒng)中的多方位元素，特征點(diǎn)匹配工作可以依靠SIFT與ASIFT算法進(jìn)行，確保多影像連接點(diǎn)的準(zhǔn)確獲取。

2.4 建立三維模型

在空三加密解析相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)果之后，測(cè)繪人員可以通過CGS2000坐標(biāo)系建立目標(biāo)三維的三維模型。通過軟件（Context Capture）算法對(duì)影像中的特征點(diǎn)位進(jìn)行匹配提取，在特征點(diǎn)大量提取的情況下形成密集點(diǎn)云?；谥暗挠跋耜P(guān)系將不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）建立起來，并在TIN的基礎(chǔ)上形成白模。此時(shí)，Context Capture則可以對(duì)模型紋理進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算并在白模中進(jìn)行映射，形成相應(yīng)的實(shí)景三維模型。相對(duì)而言，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)獲取的三維模型在色調(diào)、色彩方面具有較優(yōu)異的效果，不會(huì)存在明顯的扭曲、空洞等問題，能夠?qū)δ繕?biāo)單位各立面的紋理情況進(jìn)行還原，這與高分辨率的攝影設(shè)備、科學(xué)合理的飛行計(jì)劃、合理的像控點(diǎn)布設(shè)以及高效的軟件算法等存在關(guān)聯(lián)。

2.5 傾斜三維數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集過程中，測(cè)繪人員可以依靠易繪軟件開展工作，結(jié)合多視角影像數(shù)據(jù)依靠輔助線量測(cè)相應(yīng)的點(diǎn)線。相對(duì)而言，傾斜三維測(cè)圖的效率和精度更高，能夠完全消除死角，測(cè)圖人員需要結(jié)合高度位置采集數(shù)據(jù)，規(guī)避測(cè)量誤差。

3 結(jié)語

綜上所述，地籍測(cè)繪人員應(yīng)用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)能夠高精度、高效率地完成測(cè)繪工作，測(cè)繪人員需要在操作過程中加強(qiáng)對(duì)航線、航高、飛行計(jì)劃相關(guān)工作的重視，避免因規(guī)劃不合理、操作不到位等影響攝影質(zhì)量；像控點(diǎn)的布設(shè)位置、布設(shè)密度等對(duì)精度具有較大影響，測(cè)繪人員需要結(jié)合地形、信號(hào)、交通等因素對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)置；在空三加密、三維模型建立以及傾斜數(shù)據(jù)采集等工作開展過程中，測(cè)繪人員需要合理應(yīng)用軟件、算法，確保最終地籍測(cè)繪圖紙的質(zhì)量。