無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在農(nóng)房地調(diào)查中的應(yīng)用

丁 雷

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

測(cè)繪地理信息時(shí)會(huì)使用到多種先進(jìn)設(shè)備，包括無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)設(shè)備為研究對(duì)象，介紹了傾斜攝影測(cè)量獲取影像的方法，在獲取農(nóng)村房地?cái)?shù)據(jù)的過(guò)程中，利用三維測(cè)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(jí)要求，對(duì)本地區(qū)所有農(nóng)村進(jìn)行調(diào)查并測(cè)量村民個(gè)人的宅基地和集體所有的建設(shè)用地[1]。同時(shí)進(jìn)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(guò)程中，嚴(yán)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(dòng)產(chǎn)權(quán)籍。該調(diào)查項(xiàng)目任務(wù)量較為龐大，工期相對(duì)較短，各項(xiàng)調(diào)查流程較多，具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，如果使用傳統(tǒng)的地理信息測(cè)繪方法，會(huì)浪費(fèi)大量的資源，調(diào)查成本會(huì)顯著提升，工作效率會(huì)處于較低水平，難以在規(guī)定的時(shí)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(wú)人機(jī)采集影像數(shù)據(jù)

應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)需要一個(gè)穩(wěn)定的飛行平臺(tái)，該飛行平臺(tái)需要多臺(tái)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(huì)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(lái)，其可與多項(xiàng)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(shí)地勘察，了解基本情況；設(shè)計(jì)出飛行方案；申請(qǐng)空域和準(zhǔn)備航拍；采集相關(guān)影像；整理并提交成果[4]。

利用無(wú)人機(jī)采集數(shù)據(jù)時(shí)，要注意覆蓋整個(gè)測(cè)量區(qū)域，從多個(gè)角度和方向完成攝影工作。重視重疊度，充分調(diào)查測(cè)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(jì)好航高，航高的設(shè)計(jì)要有相應(yīng)的計(jì)算，充分結(jié)合攝影相機(jī)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(xì)致，便于辨認(rèn)所有的地物影像[5]。

2.2 布設(shè)并采集像控點(diǎn)

無(wú)論是測(cè)量地籍還是傾斜角度的攝影測(cè)量，都需要布設(shè)并采集像控點(diǎn)。地籍測(cè)量成果的精度受到像控點(diǎn)位置選擇的影響，因此，在布設(shè)像控點(diǎn)的過(guò)程中，應(yīng)注意以下內(nèi)容：一是選擇合理的像控點(diǎn)。在影像上必須能夠清晰判讀像控點(diǎn)，在布設(shè)的具體位置上可以選擇屋頂?shù)姆拷牵仨毐ＷC屋頂水平，不能存在斜面，可以選擇在水泥地面的角點(diǎn)，保證地面平整，同時(shí)，可以在無(wú)人機(jī)正式航拍前使用油漆或石灰做好標(biāo)記，放置像控點(diǎn)。二是要注意像控點(diǎn)布設(shè)的間距。每個(gè)像控點(diǎn)之間的距離應(yīng)保持在至少50 m，同時(shí)，像控點(diǎn)必須在測(cè)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(diǎn)的布設(shè)。三是要注意像控點(diǎn)精度的控制。采集像控點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，要借助全站儀，保證每一個(gè)像控點(diǎn)數(shù)據(jù)的平面精度。

3 處理影像

本次調(diào)查進(jìn)行過(guò)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(shí)景的三維模型。處理影像時(shí)，可以從多視角入手，在二維采集和三維采集交互進(jìn)行過(guò)程中完成一體化采編，這樣處理的影像數(shù)據(jù)成果可實(shí)現(xiàn)信息化，影像數(shù)據(jù)可以完成GIS數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)庫(kù)的一體化。以下是本實(shí)驗(yàn)中使用到的兩個(gè)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(guò)程并不復(fù)雜，全程無(wú)需人工進(jìn)行干預(yù)，在該軟件的作用下，可以在全自動(dòng)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(cè)量獲取數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和幾何算法作為重要的支撐。

3.2 DP-Modeler測(cè)圖

該軟件可以矢量測(cè)繪房屋的輪廓和點(diǎn)狀地物，還可以有效提取高程點(diǎn)，這些功能的實(shí)現(xiàn)需要傾斜影像和實(shí)景三維模型共同發(fā)揮作用。在利用該軟件作業(yè)時(shí)，必須完成編碼工作，將國(guó)際編碼賦予地物要素，依據(jù)測(cè)圖對(duì)象的不同，將相應(yīng)的編碼激活，完成矢量測(cè)圖的步驟，將采集成果導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)的地形圖中。為了保證測(cè)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(cè)拍攝屋檐的過(guò)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(guò)傾斜角度將屋檐下方的情況完整拍攝出來(lái)，減少了地面工作，測(cè)量區(qū)域的村民不會(huì)被測(cè)量工作所擾，測(cè)圖效率將大大提升。

在完成矢量提取之后，應(yīng)將矢量對(duì)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(dǎo)出的文件打開(kāi)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作直接成圖，無(wú)需其余步驟。

4 分析精度

4.1 模型精度

為了對(duì)該軟件建立的三維模型精度進(jìn)行驗(yàn)證，在本次實(shí)驗(yàn)區(qū)域中選擇了30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，這些檢測(cè)點(diǎn)均為特征明顯的地物點(diǎn)，在精度檢測(cè)三維模型的過(guò)程中，需要利用本省的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，以連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)RTK的形式進(jìn)行。分析精度檢測(cè)結(jié)果可知，三維模型檢測(cè)點(diǎn)的最大點(diǎn)位誤差在±5.84 cm，最小的點(diǎn)位誤差在±1.31 cm，該三維模型的平均點(diǎn)位差在+3.2 cm，該三維模型滿(mǎn)足地籍測(cè)量平面控制點(diǎn)的技術(shù)要求，因此可應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)地籍圖。

4.2 地籍測(cè)量成果精度

本次實(shí)驗(yàn)在區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇了房角點(diǎn)，數(shù)量為100個(gè)，以驗(yàn)證DP-Modeler測(cè)圖成果精度，選擇全站儀在實(shí)地完成驗(yàn)證，根據(jù)相關(guān)精度檢測(cè)結(jié)果可知，點(diǎn)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(cè)量地籍規(guī)程中對(duì)解析界址點(diǎn)精度的各項(xiàng)要求，可用于實(shí)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(xiàn)本身存在的誤差。人為因素對(duì)建模過(guò)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(shí)驗(yàn)測(cè)量區(qū)域本身的因素，實(shí)驗(yàn)區(qū)域中部分地區(qū)的建筑較為密集，僅靠無(wú)人機(jī)航測(cè)難以完成全部的測(cè)量任務(wù)，需要結(jié)合實(shí)地測(cè)量。

6 結(jié)語(yǔ)

以農(nóng)村房地測(cè)圖為研究對(duì)象，利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量完成精度檢測(cè)工作，利用相關(guān)軟件建立了三維模型，與測(cè)圖成果進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算模型的點(diǎn)位誤差和測(cè)圖成果的點(diǎn)位誤差。根據(jù)結(jié)果可知，模型和測(cè)圖成果的精度滿(mǎn)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(cè)繪。