萬銀錢

摘? ?要：本文以陜西某縣農(nóng)村地籍測量為工程背景，探討了應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行地籍測量的方法和技術(shù)流程，結(jié)果表明，無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)不僅節(jié)省了硬件設(shè)備，而且避免了像控測量帶來的各種工作和不便，應(yīng)用于農(nóng)村地籍測量后，在保證精度的前提下進(jìn)一步減少了內(nèi)外業(yè)的工作量，適合大眾化無人機(jī)在農(nóng)村房地測量中的廣泛應(yīng)用，對當(dāng)前廣泛開展的農(nóng)村房地測量具有重要的推動作用。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)? 傾斜攝影? 地籍測量? 無像控點

中圖分類號：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（a）-0029-02

在現(xiàn)行的傾斜攝影測量方法中，外業(yè)布設(shè)像控點是無人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)制作的重要環(huán)節(jié)。外業(yè)測量、布設(shè)標(biāo)志都會增加大量的外業(yè)工作，而且若像控點布設(shè)不合理或者不規(guī)范，不僅需要補(bǔ)測像控點，也會對模型的精度產(chǎn)生影響。另外，外業(yè)的布設(shè)像控點與內(nèi)業(yè)的刺點對作業(yè)人員的要求也很高。針對布設(shè)像控點出現(xiàn)的問題，有人提出了免像控的傾斜攝影測量技術(shù)。它的關(guān)鍵技術(shù)在于無人機(jī)航測系統(tǒng)通過其內(nèi)置 100 Hz 實時動態(tài)差分 RTK 技術(shù)和高精度慣性導(dǎo)航 IMU 系統(tǒng)，依托 GNSS RTK 技術(shù)，使得無人機(jī)飛行器成為空中的 GNSS 流動站，能夠獲取高密度、高精度的航空制圖像控點，這種精密定位技術(shù)使得像片位置信息實現(xiàn)和地面控制點同樣的功能。

免像控并不是采用一種技術(shù)，而是多種技術(shù)的高度集成。然而免像控技術(shù)所要求的硬件軟件設(shè)備是普通無人機(jī)所達(dá)不到的。一般的無人機(jī)由于體積小、載重輕、成本低，通常配備精度不太高的導(dǎo)航型 GPS，也沒有搭載曝光同步裝置，這都會導(dǎo)致影像數(shù)據(jù)發(fā)生一定的偏移?；诖耍疚奶岢隽艘环N無像控的無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)。

1? 無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)流程

考慮到傾斜攝影測量建立的三維模型的相對精度（ 即內(nèi)符合精度） 主要取決于相機(jī)拍攝影像時 POS 的精度和影像的重疊度，本文提出了基于無像控傾斜攝影測量的三維模型開展農(nóng)村地籍測量的思想。該技術(shù)的基本思路：在沒有像控點的前提下直接對無人機(jī)傾斜攝影進(jìn)行三維建模，然后在這個三維模型下進(jìn)行矢量化測圖，最后利用測區(qū)內(nèi)外業(yè)均勻測量的10個左右的地物特征點坐標(biāo)將矢量化的地圖進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，最終完成地形圖的測繪。本文將上述技術(shù)在農(nóng)村地籍測量中進(jìn)行了實驗，實驗證明，無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在保持精度要求的同時，很大程度上提高了農(nóng)村地籍測量的效率。

1.1 影像數(shù)據(jù)獲取及處理

航線規(guī)劃是影像獲取的前提，根據(jù)測區(qū)的實際情況進(jìn)行航線規(guī)劃設(shè)計，設(shè)置合適的飛行高度和影像重疊度等參數(shù)，然后無人機(jī)再根據(jù)設(shè)定好的航線進(jìn)行飛行得到影像數(shù)據(jù)。將所獲取的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件 Smart3D 中，設(shè)置好坐標(biāo)系統(tǒng)等參數(shù)。數(shù)據(jù)導(dǎo)入之后，首先要對照片進(jìn)行檢查，一些有問題的照片將會直接被篩選出來。接著進(jìn)行空三處理，空三處理后重建生成三維模型、三維點云和DOM 等。

1.2 EPS三維測圖

EPS三維測圖軟件可以直接對傾斜攝影生成的模型（ Smart3D，Photo Scan ） 進(jìn)行導(dǎo)入并處理，對圍墻和房屋的邊角進(jìn)行測量，包括對地面高程點進(jìn)行提取。首先將三維模型和 DOM 加載到 EPS 中，將生成的三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，直接在三維模型上進(jìn)行矢量化。在三維模型上采用五點房法或者線劃法對房屋進(jìn)行繪制，同時可直接錄入房屋的屬性信息，包括房屋結(jié)構(gòu)、樓層數(shù)、高度等，利用快捷鍵高速操作。采用 DOM 作為參考，某些地物可在正射影投影（平面）直接進(jìn)行快速繪制以及在透視投影（ 立體） 進(jìn)行房檐的改正等。

1.3 地籍圖的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及糾正

無像控的三維模型相對精度較高，但是由于無人機(jī)自帶的 GPS 精度不高，導(dǎo)致模型以及 EPS 繪制出的地籍圖的坐標(biāo)發(fā)生了一定的偏移，并且無人機(jī)自帶的 POS數(shù)據(jù)就是 WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)，而地籍成果數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)為2000 坐標(biāo)系統(tǒng)，因此，需要對地籍圖的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換及空間糾正。這就需要在外業(yè)采集一些高精度的均勻分布的界址點，通過這些高精度的界址點對 EPS 測繪的地籍圖進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及糾正，即可完成地籍圖的測繪。由于測區(qū)周邊相片的重疊度比較低，以及相機(jī)自身硬件設(shè)備精度不是很高，導(dǎo)致建出的三維模型會出現(xiàn)少量的變形。橡皮頁變換的方法常用于對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行小型的幾何校正，它是將一個圖層與另外一個與之十分靠近的圖層對齊，調(diào)整源圖層以適應(yīng)更精確的目標(biāo)圖層，并且橡皮頁變換可以進(jìn)行局部的校正，通過精度的對比可將幾何精度較低的局部進(jìn)行再次校正。因此，對地籍圖的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和幾何校正采用的是橡皮頁變換方法進(jìn)行校正。本文的目標(biāo)圖層即為外業(yè)采集的一些高精度的界址點，將需校正的點連接到目標(biāo)圖層的糾正點上來達(dá)到整體矢量數(shù)據(jù)校正的目的。

2? 實例驗證

以廣東省某縣附近的某個自然村為試驗區(qū)，對其進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影測量，然后采用無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量方法進(jìn)行地籍圖測繪。

2.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于廣東省珠江流域平原地帶，地勢平坦，為集團(tuán)式居民地，居住較為集中。試驗區(qū)東西跨度為0.2km，南北跨度約為0.3km，面積約為0.06km2。

2.2 航空攝影情況

無人機(jī)采用大疆精靈4，航飛高度為80m，采用單鏡頭，飛行 5 個架次，航攝影像分辨率為0.02m，此次飛行方式采用井字形飛行方式。航線設(shè)計：航向重疊度為80%，旁向重疊度為70%。本次航攝共拍攝相片1260張，像幅大小為5472像素×3648像素，相機(jī)參數(shù)：f = 4.5mm，像素大小為 3.34。具體的航線規(guī)劃方案參數(shù)見表 1。

2.3 三維建模及 EPS 立體測圖影像處理

采用 Smart 3D 進(jìn)行建模，通過導(dǎo)入照片數(shù)據(jù)、空三加密、三維重建最終生成三維模型，以及正射影像圖。三維模型建成后，將三維模型在 EPS 軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，生成格式為* .dsm 的模型數(shù)據(jù)。然后直接在三維模型上進(jìn)行地籍圖數(shù)據(jù)的采集，通過五點房或者線劃法采集房屋，在三維模型下采集可避免房檐的改正，提高了工作效率和測圖的精度。外業(yè)人員根據(jù)內(nèi)業(yè)立體測圖的成果進(jìn)行外業(yè)的調(diào)繪及檢查，完成地籍圖的 EPS 立體測圖。

2.4 地籍圖精度

本次試驗采用無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，EPS生成的地籍圖為 WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)，利用外業(yè)采集的 15 個高精度界址點及幾個房角點，將 EPS 測圖成果經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及空間校正得到 2000 坐標(biāo)系下的地籍成果，如圖 1所示。

為了驗證無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的精度，在試驗區(qū)里均勻測量了 7 個房角點坐標(biāo)用來檢查校正的精度，由于 f1 在空間糾正的范圍之外，所以 f1 點不參與精度評定。在上述試驗測繪的地籍圖中采集了相同位置的界址點坐標(biāo)進(jìn)行驗證。檢查點 f2—f7 的點位誤差統(tǒng)計結(jié)果見表1。實驗證明，經(jīng)校正后成果圖的整體平面精度為 0.089 m，根據(jù)地籍測量規(guī)范可以得出上述實驗結(jié)果滿足地籍界址點二級精度要求?？偟膩碚f，這個精度是比較低的，主要原因是傾斜攝影用的無人機(jī)及相機(jī)等硬件設(shè)備質(zhì)量不高，即 pos 精度不夠高所致。

3? 結(jié)語

無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)不僅節(jié)省了硬件設(shè)備，而且避免了像控測量帶來的各種工作和不便，應(yīng)用于農(nóng)村地籍測量后，在保證精度的前提下進(jìn)一步減少了內(nèi)外業(yè)的工作量，適合大眾化無人機(jī)在農(nóng)村房地測量中的廣泛應(yīng)用，對當(dāng)前廣泛開展的農(nóng)村房地測量具有重要的推動作用。不足之處在于無像控技術(shù)只在小范圍地勢比較平坦的農(nóng)村地籍測量中進(jìn)行了試驗驗證，還有待于在大區(qū)域的地籍測繪和大比例尺地形測繪中進(jìn)行試驗探索和驗證。

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