航空攝影測量在“房地一體”地形測量中的應用

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