摘 要:科學技術水平不斷提高,無人機技術和攝影測量技術應用愈發成熟,國家、地方政府對農村區域內不動產權登記一系列政策出臺,農村房地一體測繪成為現下測繪市場關注焦點。該背景下,需全面推動農村不動產權籍調查,以及確權等級工作落實,需可靠性較高測繪技術提供保證。航空攝影測量技術應用于房地一體化地形測量中,不僅可提高工作效率,而且保證測量精準性。
關鍵詞:航空攝影測量;房地一體;應用
城市化進程不斷加快,農村房地一體化系統性調查,是從本質保障農民自身權益政策方針,是國家掌握農村住宅狀況核心舉措,為新農村建設規劃提供完整、全面參考。農村房屋調查以及宅地基調查過程中,均涉及房屋界址點測量,選取測量技術多以全站儀和PTK為主,其存在一定的不足,無人機傾斜攝影測量技術高速發展,消除原有測量需求瓶頸,實現高度疊度影像短時間內建設精度較高的模型,為房地一體化地形精準性測量提供保證。
一、傾斜攝影測量原理和建模方法
傾斜攝影測量主要應用五鏡頭而言,依托S型飛行方式,同一時間內完成周圍四個方向以及垂直方向拍攝工作;針對單鏡頭而言,其多選取飛行方式為井字型,鏡頭初期垂直向下沿著初期規劃設計沿線進行拍攝,利用云臺控制促使鏡頭傾向于一定角度,沿著初期規劃路線完成飛行兩遍,進而獲取四組傾斜影響,拍攝影像過程中信息記錄及存儲,主要依附于GPS模塊和導航。具體工作過程中,只需確保同一地物處于三張以上影視上可視化,通過計算機處理對此類影像進行預處理,并保證其可自行匹配相關影像點,應用空中三角測量方式,最終計算獲取所拍攝目標三維坐標,構建相關模型。傾斜影像具體三維建模通常包含兩種方式:第一,按照影像與數據完成建模;第二,充分以影像為基礎完成建模。兩者差異性主要為第一種采集相同,處理不同;后者為采集不同,處理類似。
二、航空攝影測量在"房地一體"地形測量中的應用
1、外業像控點布設
傳統方式無人機外業像控點布設過程中,按照相關要求應保證其點位布設處于測量區域內,并保證點位布設均勻性,如此不僅要求整體像控點數量較多,而且整體操作難度較大。像控點布設與自由網平差精度密切相關,按照實際狀況,科學、合理布設相關像控點,可進一步降低誤差且分布均勻。一方面,像控點選擇和布設過程中,其與整體方案具有相關性,還應綜合性考量影像成圖質量,與周圍臨近色差是否凸顯,影像辨識度是否滿足要求。像控點實際布設過程中,應綜合性考量以下幾方面因素:①像控點影像應保證清晰,被辨識度較強;②為以免后續投影差對最終匹配精度產生干擾,像控點布設位置一般與影像便界距離控制在1-1.5cm;③陰影會造成影像清晰度不佳,所以具體布設影像控制點過程中,應避開存在陰影區域。選用YNCORS測量時應最少選取一個以上控制點進行審核,平面差允許控制在5cm內,高程允許偏差處于10cm內,方可完成像控點測量,數據采集過程中測回數應超過2次[1]。
2、飛行航線設計
無人機傾斜測量過程中,飛行拍攝高度作為航線設計前提,應按照初期任務目標,選取合適的底邊分辨率,結合傾斜相機實際性能,最終確定飛行航線高度。一般而言,航攝高度與多個因素密切相關,與鏡頭焦距、地面分辨率均成正相關,與像元尺寸成反比。飛行航線設計過程中,需著重做好以下幾方面工作:
(1)航攝重疊度設置。低空數字航空攝影要求明確指出,一般航向重疊度建議控制在60%-80%,最小限度不應超過53%;旁向重疊度通常控制為15%-60%。上述兩個重疊度實際計算過程直播能夠,按照算法給予建議為67%,項目實踐經驗為80%。航攝過程中通常會歷經多個區域,不同區域內條件環境存在較大差異性,若為建筑稀少區域內,應綜合性考量航攝過程中,俯仰、側傾干擾,無人機傾斜攝影測量過程中,處于并無高層建筑等區域內,一般建議其航向、旁向重疊度超過70%。若想獲取特定目標區域內整個影像信息,無人機需全過程從該區域上空飛過,譬如兩棟建筑間因高度造成完全遮擋,飛機到達該區域上方,增加相機也無法拍攝被遮擋區域內,進而造成最終模型呈現粘連。若為建筑密集區域,其自身遮擋問題十分嚴重。航線重疊度設計不足,航攝過程中并未從相關建筑上方飛過,均會造成建筑模型結構粘連。為保證建筑群落密集信息采集質量,影像重疊度最多可設計超過80%-90%。當高層建筑高度超過航攝高度1/4,可適當增加影像重疊度,其影像重疊度與影像數據量存在較強的相關性,影像重疊度越高,相同區域內數據量顯著增加,最終影響數據處理效率,航線設計過程中應做好二者協調工作[2]。
(2)區域覆蓋設計。初期規范中明確要求,航向覆蓋超過拍攝區域界線不應少于兩條基準線,旁向覆蓋超出攝區邊界線需超過50%,但該標準針對無人機傾斜攝影明顯不足。從理論層面分析,要求目標主體區域邊緣地物均應出現在像片隨意區域內,與被測范圍內特征點保持統一性。綜合性考量各方面因素,應精準確定航線外擴實際寬度,其與外擴距離、相機傾斜角、測區邊緣最低點高度等因素密切相關。
(3)攝影時間與補攝。航攝過程中受外界氣候因素影響十分凸顯,所以季節選取建議應處于本攝區域內最佳氣象條件內,并最大限度減少地表其他覆蓋物,對攝影過程造成的不利影響,保證最終攝像片可客觀、真實呈現地面情況。選取航攝時間應保證光照度滿足相關要求,以及防止存在較大的陰影。此外,實際航攝過程中,禁止出現漏洞等質量缺陷,若存在此類問題,需及時進行補充航攝,按照初期航攝線路實施。
3、數據預處理及質量檢查
待組裝檢查完畢之后,按照天氣實際狀況和航空管制條件,選取合適的飛行時間完成航攝任務目標,待飛行結束之后,應及時下載相關數據,及時將數據信息進行處理,做好備份工作,及時檢查其質量是否滿足相關要求。首先,待飛行工作完成之后,需對影像進行簡易預處理,對飛行質量和影像質量進行系統性檢查,判定其質量是否滿足相關要求。其次,飛行質量檢查。飛行完畢之后,應在現場對飛行質量和姿態進行初步檢查,判定其最終成果應用可行性。其飛行質量檢查內容包含重疊度是否滿足相關要求;影像俯仰、旋轉偏角等是否滿足要求;航行高度變化差值是否處于合理范圍內;飛行過程中是否存在漏拍現象。最后,影像質量檢查。對影像實際檢查過程中,判定其是否滿足相關規程,要求如下:①影像清晰、層次呈現為豐富化,色調較為柔和,可準確辨識與地面分辨率相吻合細小地物影像,為后續構建明晰化模型奠定良好基礎。②影像上禁止出現煙、大面積反光等質量缺陷。③曝光瞬間造成影像點位移不超過1個像素[3]。
4、瓦片的生成及三維模型建立
傾斜攝影數據體量較大,瓦片生成耗損時間周期較長,選取常規機器處理緩慢,性能嚴重不足,需建立圖形工作站進行計算,主要是由計算機為主機,以串聯方式將多個高性能計算機為載體進行處理。通過并行計算機實施,可從本質層面提高三維模型計算和生成速度,進而降低三維模型對計算機硬件配置要求。傾斜攝影測量生成模型主要按照分塊分級處理,針對生成瓦塊數據構建四叉樹或八叉樹模型,進而增強數據可讀取效率,加快數據調度和繪制。
結束語
隨著無人機測繪技術高速發展,應用其進行地形圖測繪,提高測繪效率同時,保證其最終結果精準性,實現從數據采集至成圖自動化,降低實際成本支出。該技術應用于房地一體化測繪中,具有多方面優勢,具有推廣及發展空間。
參考文獻
[1]李佃鋒.無人機航空攝影測量在帶狀地形圖測量中的應用[J].信息記錄材料,2020,21(1):77-78.
[2]林善志.航空攝影測量與傳統測量在大比例尺地形測量中的精度研究[J].有色金屬文摘,2019,34(6):59-61.
[3]李君,楊玉明.無人機航空攝影測量技術在電力工程測量中的應用[J].智能城市,2020,93(20):39-40.
作者簡介:
張小飛 出生日期:1992.3.10 性別:男 籍貫:山東省壽光市 學歷:本科職稱:工程師 研究方向:測繪航空攝影