無人機攝影測量技術在地籍測繪中的應用方法及管理對策

紀桂欣

（山東天元信息技術集團有限公司，山東 東營 257000）

地籍測繪是地籍管理中的一項重要工作，通過地籍測繪，了解土地利用現狀，掌握土地及附著物權數、位置、質量和數量等基本情況，從而做出更為科學合理的土地規劃與管理決策。地籍測繪是一項綜合、系統的工作，需要用到多種先進技術，如無人機攝影測量技術[1]。下面結合實際，對無人機攝影測量技術在地籍測繪中的應用做具體分析。

1 無人機攝影測量技術簡析

無人機攝影測量技術通過從1 個垂直、4 個傾斜、5個不同的視角同步采集影像，獲取到豐富的建筑物頂面及側視的高分辨率紋理（圖1）。無人機攝影測量技術能快速、高效獲取測量區域數據信息，同時與高清實景三維建模相結合，通過相應軟件分析處理所獲得的影像資料，構建出區域內高分辨率三維模型[2]。

圖1 無人機攝影測量示意圖

在應用無人機航測技術測繪時，可根據測繪區域的地形地貌、氣候特征等，靈活、及時地調整航向、航高與航速等，使無人機與搭載的測繪器面對不同情況快速做出不同反應，并盡可能獲取高精度數據與高分辨率遙感影像信息。除此之外，在測繪任務中，無人機車載系統可迅速到達作業區附近設站，根據任務要求每天可獲取數十至兩百平方公里的航測結果。

與傳統測繪方式相比，無人機攝影測量技術優勢顯著。從測繪方式來看，傳統測繪采用的是接觸式、近距離測繪方式，測繪作業會受光照等因素影響，而無人機攝影測量技術采用非接觸式、遠距離測繪方式，不受光照影響，白天、黑夜都可作業。從測繪效率來看，傳統測繪技術用時長、速度慢、效率低和勞動強度大，而且還只能測繪點到點的距離。而無人機攝影測量技術自動完成對目標物體的掃描，自動生成三維數據，測繪效率遠遠高于傳統測繪技術。從安全程度來看，傳統測繪技術局限性大、安全系數低，而無人機攝影測量采用非接觸式、遠距離測繪，不需要人員進入復雜或危險的環境測量，所以安全系數大大提高，人員安全得到保障。從結果出具方式來看，傳統測繪技術需要工作人員根據測繪到的數據在圖紙上手動標記，而無人機攝影測量所得點云數據可直接導入Revit、Auto－CAD、3D MAX 和Sketchup 等BIM 軟件，通過軟件自動出具結果。無人機攝影測量技術可實現智能量測，輕松獲取長度、凈空、直徑、角度、方位角、坡度與坐標等一系列數據，更重要的是，在測繪過程中，系統能根據點云數據對BIM 模型與CAD 圖紙做出準確修改與校核，使最終的結果足夠準確。從準確率方面看，傳統測繪作業受干擾因素多，測繪數據的準確率相對較低。而無人機攝影測量技術可自動獲取與處理數據，能將目標物體或測繪現場的實際情況，通過三維點云數據準確反映出來。三維點云數據是由軟件自動化處理，中間沒有經過人為干預，因此也就避免了人為引起的誤差。據調查研究，目前的無人機攝影測量技術，精度已經達到毫米級，所以數據的準確率極高。從可視化角度來看，傳統測繪作業屬于平面二維作業，可視化程度不高，而無人機攝影測量屬于三維作業，無人機攝影測量所得點云數據為整體三維空間尺寸信息，具有極高的可視化程度[3]。

2 無人機攝影測量技術在地籍測繪中的應用方法

2.1 測繪準備

在運用無人機攝影測量技術開展地籍測繪工作時，要做好以下準備工作：搜集測繪資料，研究測繪資料，確定測繪方案，組建測繪隊伍，制定測繪操作規范，向工作人員明確測繪流程、測繪進度計劃、質量要求等。

2.2 無人機搭載攝影設備測繪

采用無人機攝影測量技術測繪時，由無人機搭載數字彩色航攝相機、數碼相機等先進設備，這些設備能快速獲取地表信息，獲得高精度定位數據與超高分辨率數字影像，能快速生成包括三維正射影像圖、三維地表模型、三維景觀模型等在內的三維可視化數據，滿足測繪需求（圖2）。

圖2 無人機攝影測量設備

2.3 構建DSM 數據模型

在運用無人機攝影測量技術開展地籍測繪工作時，測繪人員需構建數字地表模型（DSM）等數據模型，通過該數據模型顯示地形地貌起伏狀態。在測繪工作中，測繪人員根據工程概況與前期搜集的信息資料，利用無人機攝影測量技術建立起地形地貌虛擬模型，然后從模型中提取分割影像，并從影像中分析與提取紋理等重要信息，最后將提取到的信息整合生成多視影像。多視影像生成后，工作人員還需根據實際要求進一步整合影像，得到更高精度的測繪信息。在DSM 中，導航定位定向系統增加了更多的圖像元素的外部方向，能夠實現自動測繪，同時還能將測繪圖像按精度數據，從粗到細進行排列，每一層圖像都可用于自動匹配，從而實現對圖像的整合[4]。

2.4 多視影像數據處理

在運用無人機攝影測量技術開展地籍測繪時，測繪人員還需做好多視影像密集匹配工作，通過對多視影像的匹配處理，得到高精度的有用信息，為地籍管理提供參考依據。在測繪工作中，工作人員可利用多視影像的特點，有機整合墻面邊緣、建筑邊緣、建筑紋理等相關信息，并將此類信息轉換為三維數據，為相關人員的使用提供方便。

應用無人機攝影測量技術測繪時，使相機與目標物成一定角度，然后獲得垂直影像與傾斜影像。在依據這些影像數據進行三維建模時，需對垂直影像與傾斜影像通過相應的處理軟件進行處理。目前市場上的多數處理軟件只適用于垂直影像，無法對傾斜影像數據做出有效處理。因此在建模之前可應用聯合平差的方式，對獲取到的多視影像進行處理。處理時需考慮以下因素：垂直影像與傾斜影像之間是否存在幾何變形與遮擋問題；處理多視影像時，要注意保留影像的紋理與層次；匹配同名點時，需合理利用相關算法與數據，以保證最終得到的結果可以使用；處理時可聯立解算參數數據、控制點坐標及平差方程，使最終的結果具有更高的精度。在處理影像間的變形與遮擋問題時，最常用的方法是通過相應的軟件促進數據融合[5]。

進行內業處理時，可運用GAMIT 等處理軟件進行。運用專業軟件將采集到的外業數據進行GLOBK平差，將平差結果生成報告形式并轉換為WGS84 坐標。開展數據處理工作之前，先詳細檢查外業數據，確定外業采集到的數據符合使用要求后，再開展預處理工作。數據預處理主要需考慮以下問題：數據的偶然誤差，數據系統誤差。數據偶然誤差具有隨機性，是在測繪過程中由一系列不穩定因素造成，對于偶然誤差，可通過求平均值的方法進行抵消。系統誤差則有非隨機性，系統誤差主要與儀器設備有關，如傳感器性能不過關，導致測繪到的數據出現透鏡焦距誤差、主點偏移誤差等。系統誤差會對建模精度及紋理映射效果產生一定影響，因此在正式建模之前必須采取相應的技術方法消除系統誤差。如可運用基于Wallis 濾波的勻光勻色方式進行消除[6]。影像數據處理流程如圖3 所示。

圖3 影像數據處理流程

3 無人機攝影測量技術在地籍測繪中的應用問題及管理對策

3.1 建立地基測量質量責任制

建立測量質量責任制，對各項管理責任進行細化、落實，以免在測量期間出現無人擔責、問題無人處理或相關人員職責重復交叉等問題。測量單位要細化質量管理責任，設置專門的質檢人員，工程測量期間，質檢人員擔負起自身職責進入測量現場檢查測量情況，監督測量質量，以免出現質量問題。

3.2 規范測量技術管理

由于我國測繪市場開放得較晚，許多測繪單位在技術水平、管理經驗等方面還有欠缺，在開展具體的測繪工作時也缺少經驗，缺乏完善的技術與質量管理體系等。這些不足限制了地籍測繪工作的開展，也不利于地籍測繪質量的提高。另外，測繪過程中，工作人員技術水平不高，存在外業數據采集遺漏、草圖繪制混亂表達不清、內業分攤計算不合理等問題，使地籍測繪質量受到影響。為保證地籍測繪質量，提前對掌握的各項測繪區域的資料進行研討分析，準確把握測繪內容、測繪要求、測繪重難點及測繪環境等，進而制定科學合理的無人機攝影測量技術應用方案，可將各環節、各部位的測繪細節編寫成冊，交由測繪人員學習掌握，以便工作人員能在實際的測繪工作中規范操作，保證測繪精度。

3.3 加強技術人員管理

參與地籍測繪的工作人員也是影響測繪質量的一大重要因素。負責或參與工作的人員業務水平不高、職業技能缺乏、責任心不足等，就有可能引起測量誤差。調查發現，在地籍測繪作業中工作人員將數據混淆搞錯，將數據計算錯誤等情況時有發生。由此可見要想提升或保障地籍測繪質量，就要進一步加強對測繪人員的教育培訓與監督管理，盡可能減少人為失誤[7]。在地籍測繪工作中，單位完善人員管理。對人員的管理從以下2 方面進行。

一是設立地籍測繪領導小組與實施小組，領導小組負責協調工作及決策，常規的監測工作由實施小組完成。領導小組與實施小組全部成員要能正確理解地籍測繪的各項內容和要求，學習地籍測繪規程，學習項目部、業主管理方面的規定和辦法，學習地籍測繪的操作流程和注意事項，了解不斷提高對該工作的認識。測繪人員要統一思想、提高認識，為測繪質量負責。

二是加強對測繪作業人員的教育培訓，通過定期的教育培訓強化工作人員責任意識，提高其能力素質，為測繪工作的開展打好基礎。無人機攝影測量技術屬于比較先進的技術，對人員的要求較高。因此在應用無人機攝影測量技術開展地籍測繪工作時，需組織相關工作人員深入學習技術，掌握技術原理、特點、應用要點及在實際應用中的注意事項等，從而為各項實測工作打好基礎。企業可聘請行業專家、資深工作者、科研人員等，向測繪人員宣傳講解無人機攝影測量技術知識等，提高測繪人員的業務能力與職業素質。另外在測繪過程中，加強對測繪人員的監督管理，對一些測繪人員的違規操作行為，及時教育批評，并及時采取補救措施，避免最終的測繪質量受到影響[8]。

3.4 完善儀器設備管理

在運用無人機攝影測量技術進行地籍測繪時，有可能出現測繪誤差。通過研究分析可知，測繪誤差主要與以下原因有關：測繪設備性能質量不過關，在工作過程中引起誤差；信號傳播環境不理想，從而引起與信號有關的誤差。在具體的測繪作業中，工作人員要重視并防范這類測繪誤差，要通過相應措施將誤差出現的概率降到最低。具體如在測繪前合理選擇儀器設備，根據國家與行業相關技術要求，做好對測繪設備等的選擇與檢定工作，確保測繪設備性能質量良好，功能狀態穩定可靠。為保證地籍測繪質量，建立儀器設備管理體系，采用科學合理的方法加強對儀器設備的檢測管理，將儀器設備對地籍測繪成果的影響降到最低。首先是在正式測繪前，對無人機、攝影機等有關儀器設備做詳細檢查，確保其不存在質量問題。其次是在測繪工作中按照技術規范正確操作設備，防止設備出現問題。另外，每次測繪結束后，都對儀器設備進行檢查與維護保養，以便下次使用。對于在測繪中出現故障或問題的儀器設備，做好記錄并及時上報處理。地籍測繪期間，無人機的航速、航線等參數，一旦設定就不能隨意更改，工作人員要為地籍測繪質量負責。

4 結束語

綜上所述，無人機攝影測量技術理論先進、功能可靠、操作便捷和適用性高，能為地籍測繪作業帶來便利。在地籍測繪中應用無人機攝影測量技術時，要結合實際科學制定技術應用方案，規范運用測量技術，加強對技術的學習。強化對人員、儀器設備等要素的管理，從而保證測繪結果的準確性與可靠性。