傾斜攝影測量在房地一體權籍測繪中的應用

劉 濤

(三和數(shù)碼測繪地理信息技術有限公司,甘肅 天水 741000)

0 引言

房地一體確權登記項目外業(yè)工作量大,工期緊,作業(yè)成本高,傳統(tǒng)方法是利用GPS-RTK與全站儀等設備進行界址點坐標采集,利用鋼尺進行界址線距離量測,但這種地籍測繪方法已無法滿足項目需求[1-3]。而無人機傾斜攝影測量已被廣泛應用于各行業(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,提出采用無人機搭載5鏡頭傾斜相機獲取傾斜影像數(shù)據(jù),外業(yè)均勻采集適量像控點及檢查點進行成果坐標系轉換及精度檢測。利用傾斜攝影建模軟件進行空中三角測量解算與三維模型制作,利用地籍圖生產(chǎn)軟件完成地籍圖測繪,并對成果精度進行檢測。以某項目為例,從界址點、界址線兩方面對本方法生產(chǎn)的地籍圖精度進行檢測,結果表明,地籍圖成果滿足地籍精度指標二級要求,可以為房地一體權籍測繪提供參考。

1 傾斜攝影技術及房地一體權籍測繪作業(yè)流程

傾斜攝影測量是一種全新的空中攝影測量技術,其在飛行平臺上搭載多臺傳感器,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鏡頭傾斜相機為例,其由1個下視相機和4個側視相機組合而成。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,這為高精度測繪產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了保障[6-8]。目前,傾斜攝影測量技術已獲得數(shù)字表面模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃圖及實景三維模型等成果。

房地一體權籍測繪作業(yè)流程主要包括任務區(qū)實地勘探、已有資料收集、像控點布設測量、無人機航線規(guī)劃、影像數(shù)據(jù)采集、空中三角測量解算、實景三維模型生產(chǎn)、地籍圖測繪、精度檢測等,具體作業(yè)流程如圖1所示。

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

2 案例分析

為了驗證本方案的可行性,以某村莊為研究對象展開作業(yè)。任務區(qū)地勢平坦,樹木遮擋少,采用無人機從空中對地面進行影像數(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搭載5鏡頭相機進行航空攝影測量作業(yè)。

2.1 像控點布設與采集

在垂直攝影測量中,像控點的布設需考慮重疊度,因此布設點位時要參考航線。而在傾斜攝影測量中,由于多視角覆蓋、重疊度很高,布設點位時只需考慮間隔距離。在地籍測繪中按照500 m間隔布設點位,并在精度薄弱區(qū)域布設一定數(shù)量的檢查點,用來檢測地籍圖成果的精度。為了提高內業(yè)像控點轉刺精度,像控點靶標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 像控點靶標Fig.2 Image control point target

每個點位采集3次,要求采集狀態(tài)為固定解,且同一點多次采集坐標值平面與高程較差均小于2 cm,對于不符合要求的點必須重新測量,直到采集成果符合要求為止。對采集成果求取平均值,作為最終的測量成果。為了便于內業(yè)對點位進行準確判斷,對每個點位采集實地照片,照片要能夠準確反映現(xiàn)場狀況,一般要求采集3張遠景,1張近景。

2.2 無人機航線規(guī)劃

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

2.3 影像數(shù)據(jù)采集

5鏡頭搭載在SH-60X旋翼無人機上,任務區(qū)面積不大,選用該無人機可以1個架次完成影像數(shù)據(jù)采集。起飛前,需完成各項檢查,包括電池電量、內存卡讀寫、相機曝光等檢查。在確保飛行環(huán)境安全的前提下完成無人機起飛及影像數(shù)據(jù)采集。影像數(shù)據(jù)采集時,飛控手通過地面站對無人機飛行狀態(tài)進行監(jiān)測,無人機嚴格按照規(guī)劃好的航線進行影像數(shù)據(jù)采集。采集完成后,完成無人機降落與拆卸裝箱等工作,并對航攝成果質量與數(shù)據(jù)的完整性進行檢查。航攝成果對比度明顯,質量好,POS數(shù)量與影像相對應,航攝成果可用。

2.4 空中三角測量解算

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量解算。由于無人機只記錄了下視鏡頭的POS,因此工程創(chuàng)建時側視鏡頭的POS用下視鏡頭來代替。影像數(shù)據(jù)及POS輸入導入后,結合相機檢校報告完成相機參數(shù)的錄入,提交空三任務,完成空三加密解算?？杖用芡瓿珊?其坐標系與POS坐標系是一致的,縮放系數(shù)是任意的。為了得到大地測量坐標系下的成果,將像控點導入并完成像控點的轉刺與平差。通過軟件自帶的平差報告可知,空三成果精度良好,所有像控點較差均符合相關規(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 實景三維模型生產(chǎn)

本次生產(chǎn)成果主要用于地籍圖測繪,結合集群電腦配置,設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,平面簡化設置為“0”m,影像分辨率設置為1.5 cm,輸出格式選擇O SGB,紋理貼圖質量選擇100%,其余參數(shù)默認,提交建模任務,開啟集群電腦引擎,完成實景三維模型的生產(chǎn)。

2.6 地籍圖測繪

本次地籍圖測繪以內業(yè)為主,外業(yè)為輔。對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)進行補充測繪。對于模型完整的區(qū)域,將模型導入到EPS軟件中,完成地籍圖測繪。對于規(guī)則的房屋,借助EPS中的五點房命令進行快速繪制。對于不規(guī)則的房屋,采集墻面較為平整的區(qū)域,以點代面完成采集。為了便于外業(yè)快速準確的修補測,內業(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測。

3 精度檢測與統(tǒng)計

利用全站儀采集了36個界址點坐標,使用鋼尺量測了20條界址線長度,利用采集的界址點與量測距離對地籍圖精度進行檢測,統(tǒng)計結果見表1、表2。

表1 界址點精度統(tǒng)計表Tab.1 Precision statistics of boundary point

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

按照同精度中誤差計算公式,得到表1中30個界址點的點位中誤差為±0.056 m,滿足地籍測量界址點±10 cm精度要求。表2中距離算數(shù)平均值為0.096 m,滿足地籍測繪二級精度要求。

4 結束語

以實際項目為例,采用傾斜攝影方式生產(chǎn)地籍圖,并對地籍圖成果精度進行檢測。結果表明,本作業(yè)方案生產(chǎn)的地籍圖滿足地籍二級精度要求,可為房地一體權籍測繪項目提供參考。