無人機傾斜攝影測量在農(nóng)房地調(diào)查中的應(yīng)用

丁 雷

(三和數(shù)碼測繪地理信息技術(shù)有限公司，甘肅 天水 741000)

測繪地理信息時會使用到多種先進設(shè)備，包括無人機和激光掃描等，因此需要一種新技術(shù)完成地籍圖的數(shù)字化成圖。以無人機設(shè)備為研究對象，介紹了傾斜攝影測量獲取影像的方法，在獲取農(nóng)村房地數(shù)據(jù)的過程中，利用三維測圖系統(tǒng)提升生產(chǎn)效率，完成了調(diào)查任務(wù)。

1 調(diào)查概況

本次調(diào)查基于農(nóng)村土地使用制度的深化改革，特別是土地確權(quán)需為相關(guān)主體登記發(fā)證，根據(jù)上級要求，對本地區(qū)所有農(nóng)村進行調(diào)查并測量村民個人的宅基地和集體所有的建設(shè)用地[1]。同時進行了權(quán)籍調(diào)查，即為地籍上的附著物，如農(nóng)房和田地等。在權(quán)籍調(diào)查過程中，嚴格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范，逐一登記本地區(qū)農(nóng)村的不動產(chǎn)權(quán)籍。該調(diào)查項目任務(wù)量較為龐大，工期相對較短，各項調(diào)查流程較多，具有較強的復(fù)雜性，如果使用傳統(tǒng)的地理信息測繪方法，會浪費大量的資源，調(diào)查成本會顯著提升，工作效率會處于較低水平，難以在規(guī)定的時間內(nèi)完成相應(yīng)的調(diào)查任務(wù)。

2 獲取影像

2.1 利用無人機采集影像數(shù)據(jù)

應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)需要一個穩(wěn)定的飛行平臺，該飛行平臺需要多臺傳感器，以便獲取不同角度的影像，獲取的角度越多，地面物體的信息就更加全面[2]。攝影角度的不同會產(chǎn)生不同的影像，垂直拍攝的為正片，傾斜拍攝的為斜片[3]。地物情況可由該技術(shù)充分反映出來，其可與多項技術(shù)完美融合在一起，共同完成三維模型的建模。該技術(shù)采集影像數(shù)據(jù)的具體流程是完成實地勘察，了解基本情況；設(shè)計出飛行方案；申請空域和準備航拍；采集相關(guān)影像；整理并提交成果[4]。

利用無人機采集數(shù)據(jù)時，要注意覆蓋整個測量區(qū)域，從多個角度和方向完成攝影工作。重視重疊度，充分調(diào)查測量區(qū)域房屋的密度，通常情況下，重疊度在航向和旁向上均為80%。設(shè)計好航高，航高的設(shè)計要有相應(yīng)的計算，充分結(jié)合攝影相機參數(shù)。要保證影像質(zhì)量，影像應(yīng)具有豐富的層次，柔和的色調(diào)，應(yīng)足夠細致，便于辨認所有的地物影像[5]。

2.2 布設(shè)并采集像控點

無論是測量地籍還是傾斜角度的攝影測量，都需要布設(shè)并采集像控點。地籍測量成果的精度受到像控點位置選擇的影響，因此，在布設(shè)像控點的過程中，應(yīng)注意以下內(nèi)容：一是選擇合理的像控點。在影像上必須能夠清晰判讀像控點，在布設(shè)的具體位置上可以選擇屋頂?shù)姆拷?，必須保證屋頂水平，不能存在斜面，可以選擇在水泥地面的角點，保證地面平整，同時，可以在無人機正式航拍前使用油漆或石灰做好標記，放置像控點。二是要注意像控點布設(shè)的間距。每個像控點之間的距離應(yīng)保持在至少50 m，同時，像控點必須在測量區(qū)域內(nèi)均勻分布，尤其是在邊界位置及房屋地等關(guān)鍵位置，必須重視像控點的布設(shè)。三是要注意像控點精度的控制。采集像控點坐標數(shù)據(jù)的過程中，要借助全站儀，保證每一個像控點數(shù)據(jù)的平面精度。

3 處理影像

本次調(diào)查進行過程中，航攝影像的處理使用了二維和三維采集工具，影像采集可以使用疊加實景的三維模型。處理影像時，可以從多視角入手，在二維采集和三維采集交互進行過程中完成一體化采編，這樣處理的影像數(shù)據(jù)成果可實現(xiàn)信息化，影像數(shù)據(jù)可以完成GIS數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)庫的一體化。以下是本實驗中使用到的兩個具體功能模塊。

3.1 DP-Smart空三建模

該軟件的基礎(chǔ)是連續(xù)的影像，過程并不復(fù)雜，全程無需人工進行干預(yù)，在該軟件的作用下，可以在全自動化狀態(tài)下生成三維模型，具有較高的分辨率。該軟件的構(gòu)成較為復(fù)雜，需要攝影測量獲取數(shù)據(jù)，利用計算機視覺和幾何算法作為重要的支撐。

3.2 DP-Modeler測圖

該軟件可以矢量測繪房屋的輪廓和點狀地物，還可以有效提取高程點，這些功能的實現(xiàn)需要傾斜影像和實景三維模型共同發(fā)揮作用。在利用該軟件作業(yè)時，必須完成編碼工作，將國際編碼賦予地物要素，依據(jù)測圖對象的不同，將相應(yīng)的編碼激活，完成矢量測圖的步驟，將采集成果導入標準的地形圖中。為了保證測圖的精度，需要在二維和三維一體環(huán)境下，利用該軟件矢量提取地形地物。以往在航測拍攝屋檐的過程中難以獲得清晰的影像，必須由地面作業(yè)的工作人員輔助，利用該軟件可以直接通過傾斜角度將屋檐下方的情況完整拍攝出來，減少了地面工作，測量區(qū)域的村民不會被測量工作所擾，測圖效率將大大提升。

在完成矢量提取之后，應(yīng)將矢量對應(yīng)屬性的信息錄入到面板中的“字段屬性”上，在完成全要素矢量提取之后，在Cass中將導出的文件打開，通過簡單的操作直接成圖，無需其余步驟。

4 分析精度

4.1 模型精度

為了對該軟件建立的三維模型精度進行驗證，在本次實驗區(qū)域中選擇了30個檢測點，這些檢測點均為特征明顯的地物點，在精度檢測三維模型的過程中，需要利用本省的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，以連續(xù)運行基準站網(wǎng)絡(luò)RTK的形式進行。分析精度檢測結(jié)果可知，三維模型檢測點的最大點位誤差在±5.84 cm，最小的點位誤差在±1.31 cm，該三維模型的平均點位差在+3.2 cm，該三維模型滿足地籍測量平面控制點的技術(shù)要求，因此可應(yīng)用于測繪生產(chǎn)地籍圖。

4.2 地籍測量成果精度

本次實驗在區(qū)域內(nèi)隨機選擇了房角點，數(shù)量為100個，以驗證DP-Modeler測圖成果精度，選擇全站儀在實地完成驗證，根據(jù)相關(guān)精度檢測結(jié)果可知，點位誤差在最大位置上的數(shù)值為+8.72 cm，在最小的位置上數(shù)值為+2.35 cm，符合測量地籍規(guī)程中對解析界址點精度的各項要求，可用于實際生產(chǎn)。

5 本次調(diào)查局限性

航攝的影像受外部因素的影響，存在一定的畸變現(xiàn)象，外在因素包括惡劣的天氣和航線本身存在的誤差。人為因素對建模過程的影響具體體現(xiàn)在模型的精度受相關(guān)人員較低的解譯能力的影響。實驗測量區(qū)域本身的因素，實驗區(qū)域中部分地區(qū)的建筑較為密集，僅靠無人機航測難以完成全部的測量任務(wù)，需要結(jié)合實地測量。

6 結(jié)語

以農(nóng)村房地測圖為研究對象，利用無人機傾斜攝影測量完成精度檢測工作，利用相關(guān)軟件建立了三維模型，與測圖成果進行比對，計算模型的點位誤差和測圖成果的點位誤差。根據(jù)結(jié)果可知，模型和測圖成果的精度滿足數(shù)據(jù)處理要求，可用于農(nóng)村房地調(diào)查中的地籍圖測繪。