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        淺談數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)在房地一體化中的應(yīng)用

        2021-03-06 05:55:58王立爭(zhēng)趙世鑫
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)處理測(cè)量模型

        王立爭(zhēng) 趙世鑫

        (1、遼寧省交通高等專科學(xué)校,遼寧 沈陽110000 2、沈陽諾丁山科技有限公司,遼寧 沈陽110000)

        2019 年中央1 號(hào)文件明確提出“加快推進(jìn)宅基地使用權(quán)確權(quán)登記頒證工作,力爭(zhēng)2020 年基本完成?!鞭r(nóng)村宅基地及房屋權(quán)籍調(diào)查是復(fù)核農(nóng)村宅基地、集體建設(shè)用地權(quán)屬調(diào)查、地籍測(cè)量成果,完成地上房屋及其定著物的調(diào)查和測(cè)量,建立農(nóng)村“房地一體”的權(quán)籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫。

        傳統(tǒng)的作業(yè)方法,通常采用GPS-RTK 結(jié)合全站儀的實(shí)地測(cè)量方法,該方法的優(yōu)點(diǎn)是精度高,缺點(diǎn)是工作量大,需投入大量人力、物力且效率低、周期長(zhǎng)、成本高。采用數(shù)字化測(cè)量作業(yè)方法,基于無人機(jī)技術(shù)的傾斜航空攝影測(cè)量,可以方便、靈活地獲取攝取多角度高分辨影像,快速自動(dòng)地生成實(shí)景三維模型,基于實(shí)景三維模型進(jìn)行地理要素采集,節(jié)省了時(shí)間,降低成本,提供效率。本文依托真實(shí)的房地一體化項(xiàng)目,利用無人機(jī)傾斜攝影方法獲取地籍測(cè)量、宅基地測(cè)量數(shù)據(jù),希望為實(shí)現(xiàn)農(nóng)村宅基地快速調(diào)查測(cè)量提供借鑒。

        1 數(shù)據(jù)采集

        無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是一項(xiàng)無接觸測(cè)量技術(shù),它同時(shí)具備了遙感、正攝、三維建模等測(cè)量技術(shù)手段的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)目前應(yīng)用越來越成熟,無人機(jī)形式多樣,為了保證精度,采用五鏡頭多旋翼無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

        1.1 像控點(diǎn)布設(shè)

        其中像控點(diǎn)的密度和平面位置精度直接影響基于三維傾斜攝影生產(chǎn)的房地一體成果資料的平面位置精度。因此,應(yīng)根據(jù)村莊的形狀、大小以及村莊道路的分布情況,布設(shè)點(diǎn)位均勻、始終的像控點(diǎn)。像控點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)選擇在易于判別、特征明顯、與周圍地物顏色反差大、盡可能為永久地物并易于影像上精確定位刺點(diǎn)的特征點(diǎn)。像控點(diǎn)布設(shè)完畢后進(jìn)行航線設(shè)計(jì)并進(jìn)行無人機(jī)飛行,獲得高分辨率傾斜影像如圖1。同時(shí)注意,保證像控點(diǎn)精度,若像控點(diǎn)誤差過大也會(huì)出現(xiàn)空中三角測(cè)量失敗,這時(shí)只能進(jìn)行復(fù)測(cè)像控點(diǎn)并重新進(jìn)行空中三角測(cè)量。

        1.2 重疊度選擇

        在進(jìn)行航線規(guī)劃時(shí)應(yīng)根據(jù)模型的清晰度、地形的變化選擇適當(dāng)?shù)闹丿B度,若重疊度過低會(huì)導(dǎo)致空中三角測(cè)量失??;若重疊度過高會(huì)增加數(shù)據(jù)量增加數(shù)據(jù)處理時(shí)間。

        2 數(shù)據(jù)處理

        2.1 建模流程

        利用ContextCapture Center 軟件來完成三維模型的建立,ContextCapture Center 軟件可將不同角度的數(shù)字影像作為輸入,并將相機(jī)屬性、影像位置、像控點(diǎn)等導(dǎo)入,經(jīng)過軟件自動(dòng)化處理,輸出可量測(cè)的實(shí)景三維模型。三維模型效果圖如圖1 所示,三維建模的流程圖如圖2 所示。

        圖1 實(shí)景模型

        圖2 流程圖

        在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)候應(yīng)特別注意坐標(biāo)系的選擇,應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)外業(yè)的坐標(biāo)系及中央經(jīng)線,若選擇錯(cuò)誤的坐標(biāo)系則會(huì)產(chǎn)生不可逆的錯(cuò)誤,只能重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外在數(shù)據(jù)處理時(shí)還應(yīng)注意空三分層、集群時(shí)輔機(jī)引擎顯示not found。

        空三分層:出現(xiàn)空三分層應(yīng)檢查一下空三的三維視圖,確定分層部位的大小。若分層部位較小即可使用連接點(diǎn)進(jìn)行矯正,若分層部位較大則需進(jìn)行空三設(shè)置并重新進(jìn)行空中三角測(cè)量,若還是無法解決就需要檢查照片重疊度、像制點(diǎn)誤差;若是照片重疊度不夠?qū)е碌目杖謱有枰M(jìn)行補(bǔ)拍,并重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;若是像制點(diǎn)誤差較大則需對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè),使用復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,一般可解決問題。

        集群時(shí)輔機(jī)引擎顯示not found:輔機(jī)引擎出現(xiàn)not found 時(shí)應(yīng)是輔機(jī)與主機(jī)不在同一局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi),或者輔機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑與主機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑不一致;解決方法也較簡(jiǎn)單,若是輔機(jī)與主機(jī)不在同一局域網(wǎng)內(nèi)只需進(jìn)行網(wǎng)線配置即可。若輔機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑與主機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑不一致則需重新設(shè)置一下輔機(jī)的監(jiān)控路徑就能解決問題。

        2.2 空三報(bào)告

        在數(shù)據(jù)處理過程應(yīng)按照流程來進(jìn)行操做,可以在空中三角測(cè)量完成后進(jìn)行查看空三報(bào)告,空三報(bào)告中包含項(xiàng)目摘要、鏡頭畸變、照片位置、照片匹配、像控點(diǎn)、連接點(diǎn)六項(xiàng),空三報(bào)告如圖3 所示??杖龍?bào)告中應(yīng)重點(diǎn)注意相機(jī)位置和像控點(diǎn)誤差,相機(jī)位置可以很好的表現(xiàn)出空三質(zhì)量,如有空三分層、空三錯(cuò)亂等問題都可以在相機(jī)位置中表現(xiàn)出來,此外相機(jī)位置會(huì)出現(xiàn)高度上的略微偏移,這是像控點(diǎn)對(duì)于相機(jī)位置進(jìn)行了矯正。畢竟相機(jī)位置本身是有一定的誤差。若相機(jī)位置在高度上的偏移較大則需進(jìn)行像控點(diǎn)和相機(jī)位置的檢查,找出原因并作出針對(duì)性解決。像控點(diǎn)誤差應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注3D Error [meters],3D Error[meters] 誤差不宜大于0.01,若大于0.01 則說明相控點(diǎn)誤差較大,可進(jìn)行像控點(diǎn)復(fù)測(cè)并重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如圖3 所示,空三位置無明顯分層、錯(cuò)亂,較為平整;也并無單個(gè)相機(jī)分離整體,其中兩側(cè)視圖上相機(jī)均勻分布成一條線形,正視圖上可見每個(gè)相機(jī)位置,航線分布也較為清晰。這說明該空三并未出現(xiàn)分層、錯(cuò)亂現(xiàn)象,如像控點(diǎn)誤差在合理范圍內(nèi)時(shí),該空三質(zhì)量合格。

        圖3 空三報(bào)告

        3 平面圖繪制

        應(yīng)用中海達(dá)HIDATA 軟件進(jìn)行平面圖繪制,可直接導(dǎo)入Tif、img、hdc 等格式影像,也可直接打開dxf、dwg 格式文件。本項(xiàng)目采用osgb 格式的三維實(shí)景模型,先將窗口設(shè)置成三維窗口然后導(dǎo)入三維實(shí)景模型,若不將窗口設(shè)置成三維窗口那么三維實(shí)景模型無法導(dǎo)入。后對(duì)應(yīng)房屋、道路類型來選擇不同線形。若房屋房檐突出可使用工具對(duì)房檐進(jìn)行削除。

        房屋平面繪制應(yīng)根據(jù)三維實(shí)景模型以房屋側(cè)面為基礎(chǔ),進(jìn)行房屋平面圖的繪制,如圖4 所示。應(yīng)選擇清晰度最高的特征點(diǎn)采集并選擇最佳視角,避免出現(xiàn)坐標(biāo)偏移;對(duì)于房屋密集或者存在嚴(yán)重遮擋的情況下不要強(qiáng)行采集,經(jīng)過外業(yè)補(bǔ)測(cè)后再進(jìn)行采集。最終成果如圖5 所示。

        圖4 繪制平面圖

        4 結(jié)論

        圖5 房屋平面圖

        在房地一體化中運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)可通過對(duì)房屋建筑物全方位進(jìn)行拍攝影像數(shù)據(jù)的采集,并能高精度、高效率獲得相關(guān)數(shù)據(jù),還能通過軟件技術(shù)生成三維實(shí)景模型,真實(shí)客觀的將地面地物以及地形變化反映出來。無人機(jī)數(shù)據(jù)采集-ContextCapture Center 實(shí)景建模-HIDATA 平面圖繪制,在實(shí)際應(yīng)用過程中,在進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)特別注意相片重疊度不宜過低,同時(shí)也應(yīng)注意像控點(diǎn)精度不宜過差,若沒有注意這些問題會(huì)給內(nèi)業(yè)帶來一些不必要的麻煩,外業(yè)也需要進(jìn)行補(bǔ)飛或復(fù)測(cè)像控點(diǎn)。在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)也應(yīng)特別注意空三質(zhì)量是否合格,若不合格應(yīng)及時(shí)尋找問題并解決,空三質(zhì)量不合格會(huì)使得后續(xù)的工作或多或少出現(xiàn)一些問題,這樣會(huì)增加成本,也會(huì)增加一些負(fù)擔(dān)。中海達(dá)HIDATA 基于數(shù)字正射影像與三維影像采集,面對(duì)復(fù)雜地形也可以高效靈活完成測(cè)繪任務(wù);應(yīng)注意的是在采集特征點(diǎn)時(shí)應(yīng)多角度旋轉(zhuǎn),避免出現(xiàn)坐標(biāo)偏移。同時(shí)對(duì)與遮擋物較多的情況下不可強(qiáng)行采集特征點(diǎn),這樣很容易造成特征點(diǎn)坐標(biāo)的偏移,對(duì)于遮擋物多的地形應(yīng)采取其他軟件進(jìn)行采集特征點(diǎn)。數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)完全實(shí)現(xiàn)了房地一體化勘測(cè)的目標(biāo),節(jié)約了大量人力,保證了測(cè)繪質(zhì)量,同時(shí)提高了工作效率。

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