傾斜攝影測(cè)量在房地一體權(quán)籍測(cè)繪中的應(yīng)用

劉 濤

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

0 引言

房地一體確權(quán)登記項(xiàng)目外業(yè)工作量大,工期緊,作業(yè)成本高,傳統(tǒng)方法是利用GPS-RTK與全站儀等設(shè)備進(jìn)行界址點(diǎn)坐標(biāo)采集,利用鋼尺進(jìn)行界址線距離量測(cè),但這種地籍測(cè)繪方法已無法滿足項(xiàng)目需求[1-3]。而無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。為了減少外業(yè)工作量,縮短作業(yè)周期,降低生產(chǎn)成本,基于傾斜攝影作業(yè)原理,提出采用無人機(jī)搭載5鏡頭傾斜相機(jī)獲取傾斜影像數(shù)據(jù),外業(yè)均勻采集適量像控點(diǎn)及檢查點(diǎn)進(jìn)行成果坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換及精度檢測(cè)。利用傾斜攝影建模軟件進(jìn)行空中三角測(cè)量解算與三維模型制作,利用地籍圖生產(chǎn)軟件完成地籍圖測(cè)繪,并對(duì)成果精度進(jìn)行檢測(cè)。以某項(xiàng)目為例,從界址點(diǎn)、界址線兩方面對(duì)本方法生產(chǎn)的地籍圖精度進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明,地籍圖成果滿足地籍精度指標(biāo)二級(jí)要求,可以為房地一體權(quán)籍測(cè)繪提供參考。

1 傾斜攝影技術(shù)及房地一體權(quán)籍測(cè)繪作業(yè)流程

傾斜攝影測(cè)量是一種全新的空中攝影測(cè)量技術(shù),其在飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器,可獲取多角度、全方位的影像,較傳統(tǒng)的垂直攝影測(cè)量傾斜攝影角度多,獲取的影像有用信息更加豐富,在數(shù)據(jù)解算環(huán)節(jié)增加了約束條件,提高了數(shù)據(jù)解算精度[4-5]。以5鏡頭傾斜相機(jī)為例,其由1個(gè)下視相機(jī)和4個(gè)側(cè)視相機(jī)組合而成。下視鏡頭主要從垂直地面的角度獲取影像數(shù)據(jù)及被攝物體的側(cè)面信息。雖然獲取的影像數(shù)量大,冗余數(shù)據(jù)較多,但有用信息更加豐富,盲區(qū)更少,這為高精度測(cè)繪產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了保障[6-8]。目前,傾斜攝影測(cè)量技術(shù)已獲得數(shù)字表面模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃圖及實(shí)景三維模型等成果。

房地一體權(quán)籍測(cè)繪作業(yè)流程主要包括任務(wù)區(qū)實(shí)地勘探、已有資料收集、像控點(diǎn)布設(shè)測(cè)量、無人機(jī)航線規(guī)劃、影像數(shù)據(jù)采集、空中三角測(cè)量解算、實(shí)景三維模型生產(chǎn)、地籍圖測(cè)繪、精度檢測(cè)等,具體作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 基于傾斜攝影技術(shù)的房地一體作業(yè)流程Fig.1 Work flow of integrated property based on oblique photography

2 案例分析

為了驗(yàn)證本方案的可行性,以某村莊為研究對(duì)象展開作業(yè)。任務(wù)區(qū)地勢(shì)平坦,樹木遮擋少,采用無人機(jī)從空中對(duì)地面進(jìn)行影像數(shù)據(jù)采集可獲得更加豐富的影像信息,因此決定采用無人機(jī)搭載5鏡頭相機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量作業(yè)。

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)與采集

在垂直攝影測(cè)量中,像控點(diǎn)的布設(shè)需考慮重疊度,因此布設(shè)點(diǎn)位時(shí)要參考航線。而在傾斜攝影測(cè)量中,由于多視角覆蓋、重疊度很高,布設(shè)點(diǎn)位時(shí)只需考慮間隔距離。在地籍測(cè)繪中按照500 m間隔布設(shè)點(diǎn)位,并在精度薄弱區(qū)域布設(shè)一定數(shù)量的檢查點(diǎn),用來檢測(cè)地籍圖成果的精度。為了提高內(nèi)業(yè)像控點(diǎn)轉(zhuǎn)刺精度,像控點(diǎn)靶標(biāo)采用紅白油漆等邊三角形噴涂,噴涂形狀如圖2所示,三角形邊長為60 cm。

圖2 像控點(diǎn)靶標(biāo)Fig.2 Image control point target

每個(gè)點(diǎn)位采集3次,要求采集狀態(tài)為固定解,且同一點(diǎn)多次采集坐標(biāo)值平面與高程較差均小于2 cm,對(duì)于不符合要求的點(diǎn)必須重新測(cè)量,直到采集成果符合要求為止。對(duì)采集成果求取平均值,作為最終的測(cè)量成果。為了便于內(nèi)業(yè)對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,對(duì)每個(gè)點(diǎn)位采集實(shí)地照片,照片要能夠準(zhǔn)確反映現(xiàn)場(chǎng)狀況,一般要求采集3張遠(yuǎn)景,1張近景。

2.2 無人機(jī)航線規(guī)劃

地籍測(cè)繪精度越高越好,在航線規(guī)劃中選擇下視焦距35 mm、側(cè)視焦距50 mm的長焦相機(jī)。設(shè)置地面分辨率為1.5 cm,以下視35 mm為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行航線規(guī)劃,航向、旁向設(shè)置重疊度均為85%,選用WapPointMaster軟件。航線規(guī)劃完成后,將規(guī)劃好的航線導(dǎo)出,上傳飛控。本次規(guī)劃共獲得POS數(shù)據(jù)1 585個(gè),5鏡頭影像共計(jì)7 925張。

2.3 影像數(shù)據(jù)采集

5鏡頭搭載在SH-60X旋翼無人機(jī)上,任務(wù)區(qū)面積不大,選用該無人機(jī)可以1個(gè)架次完成影像數(shù)據(jù)采集。起飛前,需完成各項(xiàng)檢查,包括電池電量、內(nèi)存卡讀寫、相機(jī)曝光等檢查。在確保飛行環(huán)境安全的前提下完成無人機(jī)起飛及影像數(shù)據(jù)采集。影像數(shù)據(jù)采集時(shí),飛控手通過地面站對(duì)無人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),無人機(jī)嚴(yán)格按照規(guī)劃好的航線進(jìn)行影像數(shù)據(jù)采集。采集完成后,完成無人機(jī)降落與拆卸裝箱等工作,并對(duì)航攝成果質(zhì)量與數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行檢查。航攝成果對(duì)比度明顯,質(zhì)量好,POS數(shù)量與影像相對(duì)應(yīng),航攝成果可用。

2.4 空中三角測(cè)量解算

本次航飛獲取的影像數(shù)不多,可采用Context Capture軟件完成空中三角測(cè)量解算。由于無人機(jī)只記錄了下視鏡頭的POS,因此工程創(chuàng)建時(shí)側(cè)視鏡頭的POS用下視鏡頭來代替。影像數(shù)據(jù)及POS輸入導(dǎo)入后,結(jié)合相機(jī)檢校報(bào)告完成相機(jī)參數(shù)的錄入,提交空三任務(wù),完成空三加密解算?？杖用芡瓿珊?其坐標(biāo)系與POS坐標(biāo)系是一致的,縮放系數(shù)是任意的。為了得到大地測(cè)量坐標(biāo)系下的成果,將像控點(diǎn)導(dǎo)入并完成像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺與平差。通過軟件自帶的平差報(bào)告可知,空三成果精度良好,所有像控點(diǎn)較差均符合相關(guān)規(guī)范要求,空三加密成果可直接用于后續(xù)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)。

2.5 實(shí)景三維模型生產(chǎn)

本次生產(chǎn)成果主要用于地籍圖測(cè)繪,結(jié)合集群電腦配置,設(shè)置瓦片切片方式為規(guī)則格網(wǎng),瓦片大小為100 m的正方形,平面簡化設(shè)置為“0”m,影像分辨率設(shè)置為1.5 cm,輸出格式選擇O SGB,紋理貼圖質(zhì)量選擇100%,其余參數(shù)默認(rèn),提交建模任務(wù),開啟集群電腦引擎,完成實(shí)景三維模型的生產(chǎn)。

2.6 地籍圖測(cè)繪

本次地籍圖測(cè)繪以內(nèi)業(yè)為主,外業(yè)為輔。對(duì)于因模型拉花等原因造成的三維模型精度損失的區(qū)域,需外業(yè)進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)繪。對(duì)于模型完整的區(qū)域,將模型導(dǎo)入到EPS軟件中,完成地籍圖測(cè)繪。對(duì)于規(guī)則的房屋,借助EPS中的五點(diǎn)房命令進(jìn)行快速繪制。對(duì)于不規(guī)則的房屋,采集墻面較為平整的區(qū)域,以點(diǎn)代面完成采集。為了便于外業(yè)快速準(zhǔn)確的修補(bǔ)測(cè),內(nèi)業(yè)完成地籍圖后將其打印在紙張上,提供給外業(yè),以快速完成地籍圖修補(bǔ)測(cè)。

3 精度檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)

利用全站儀采集了36個(gè)界址點(diǎn)坐標(biāo),使用鋼尺量測(cè)了20條界址線長度,利用采集的界址點(diǎn)與量測(cè)距離對(duì)地籍圖精度進(jìn)行檢測(cè),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1、表2。

表1 界址點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Precision statistics of boundary point

表2 界址線精度統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistics of the accuracy of boundary line

按照同精度中誤差計(jì)算公式,得到表1中30個(gè)界址點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為±0.056 m,滿足地籍測(cè)量界址點(diǎn)±10 cm精度要求。表2中距離算數(shù)平均值為0.096 m,滿足地籍測(cè)繪二級(jí)精度要求。

4 結(jié)束語

以實(shí)際項(xiàng)目為例,采用傾斜攝影方式生產(chǎn)地籍圖,并對(duì)地籍圖成果精度進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明,本作業(yè)方案生產(chǎn)的地籍圖滿足地籍二級(jí)精度要求,可為房地一體權(quán)籍測(cè)繪項(xiàng)目提供參考。