權(quán)力奧

(安徽省第四測繪院, 安徽 合肥 230031)

0 引言

不動產(chǎn)測繪主要測量房產(chǎn)的權(quán)屬界線、位置、形狀及地類等,并計算其面積,繪制宗地圖,為房產(chǎn)登記提供依據(jù)。

傳統(tǒng)不動產(chǎn)測繪依靠全站儀測量,外業(yè)作業(yè)時間長、成本高、效率低、受天氣影響大[1-2]。為了提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本,鄧清軍等人[3]嘗試?yán)脽o人機(jī)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行不動產(chǎn)測繪,取得了較好的處理效果,但不能解決植被遮擋等問題。阿布都艾尼·阿布都克熱木[4]在碩士論文中,介紹了傾斜攝影技術(shù)和移動背包掃描技術(shù)的原理及使用方法,但沒有系統(tǒng)比較2種技術(shù)的優(yōu)劣,且在移動背包掃描中,未使用控制點糾正背包移動軌跡,點云數(shù)據(jù)精度會減弱。

綜合以上,本文利用移動背包掃描和無人機(jī)傾斜攝影兩種新技術(shù)獲取不動產(chǎn)測量數(shù)據(jù),并利用傳統(tǒng)不動產(chǎn)測量技術(shù)檢驗對比,從精度和效率兩個方面,比較2種新技術(shù)在不動產(chǎn)測繪應(yīng)用中的優(yōu)劣。

1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)在不動產(chǎn)測繪中被廣泛使用,其技術(shù)方法較為成熟(圖1),主要是使用配置多個高清相機(jī)的無人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)從不同角度采集地面物體影像,同時記錄航高、航速、航向重疊、旁向重疊、坐標(biāo)等參數(shù)。再經(jīng)過區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、多視影像匹配、數(shù)字地表模型(Digital Surface Model，DSM)生成、真正射糾正、三維建模等流程[5]獲得最終三維實景模型,最后在相關(guān)軟件中采集矢量數(shù)據(jù)。

圖1 傾斜攝影不動產(chǎn)測量方法

2 移動掃描背包技術(shù)

移動掃描背包技術(shù)是新時代測繪領(lǐng)域的高新技術(shù),能夠快速大量地獲取目標(biāo)點云數(shù)據(jù),具有高精度、易操作、速度快、大數(shù)據(jù)等特點,雖然已經(jīng)運用于不動產(chǎn)測繪生產(chǎn)中,但相對傾斜攝影技術(shù)還不夠成熟,至今未形成一套完整的技術(shù)流程。本文根據(jù)實際工作中的經(jīng)驗,系統(tǒng)的整理出一套移動掃描背包不動產(chǎn)測繪方法。

2.1 Pegasus Backpack移動掃描背包工作原理

Pegasus Backpack系統(tǒng)(圖2)配備5個高清相機(jī)(5×400萬像素)和2個三維激光掃描儀(60萬點/s),集成高精度的全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)和IMU 慣導(dǎo)系統(tǒng)并支持 SLAM 算法,一次經(jīng)過,同時獲取現(xiàn)場照片與彩色點云數(shù)據(jù),室外點云數(shù)據(jù)絕對精度可達(dá)5 cm,在軟件中可快速獲取平面圖[6]。

圖2 Pegasus Backpack 系統(tǒng)組成

2.2 Pegasus Backpack室外測量方法

移動掃描背包室外測量主要包含基站架設(shè)、背包初始化、移動測量、控制點測量、數(shù)據(jù)處理與分析5個方面[7-8]。其具體操作步驟如下:

(1)首先在以測量區(qū)域為中心,2～3 km范圍內(nèi)的已知點上架設(shè)全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)接收機(jī),設(shè)置為靜態(tài)模式,觀測時段要完全覆蓋背包測量過程,獲取觀測數(shù)據(jù)作為基站數(shù)據(jù);

(2)然后在目標(biāo)區(qū)域?qū)⒁苿訏呙璞嘲_啟,初始化儀器,待背包天線接收信號穩(wěn)定,慣導(dǎo)系統(tǒng)正常啟動,作業(yè)人員背起,按規(guī)劃路線經(jīng)過目標(biāo)區(qū)域,路線應(yīng)盡可能包含測量目標(biāo)的四周;

(3)使用全站儀或?qū)崟r動態(tài)載波相位差分技術(shù)(Real-Time Kinematic，RTK)測量掃描范圍內(nèi)的特征點坐標(biāo),如:規(guī)則的道路交叉點,規(guī)則的路面油漆符號角點等位置坐標(biāo)。獲取測量點用于掃描軌跡糾正;

(4)拷貝機(jī)器內(nèi)部數(shù)據(jù)到處理計算機(jī)上,包含點云數(shù)據(jù)、慣導(dǎo)數(shù)據(jù)和背包接收的GPS數(shù)據(jù)(作為移動站數(shù)據(jù)),利用Inertial Explorer軟件解算背包軌跡和拼接全景照片。軟件輸出詳細(xì)的分析報告,包含精度分析、衛(wèi)星信號分析、基站數(shù)據(jù)分析和慣導(dǎo)狀態(tài)分析等；

(5)最后添加控制點,糾正軌跡,輸出符合要求的目標(biāo)區(qū)域掃描點云。

2.3 Pegasus Backpack移動掃描背包在不動產(chǎn)測繪中的應(yīng)用

結(jié)合不動產(chǎn)實際測量內(nèi)容,根據(jù)Pegasus Backpack移動掃描背包室外測量方法,該技術(shù)在不動產(chǎn)測繪中的應(yīng)用流程如圖3所示。

圖3 移動背包掃描不動產(chǎn)測量方法

3 實驗步驟與分析

為了比較傾斜攝影技術(shù)和移動掃描背包技術(shù)在不動產(chǎn)測繪中應(yīng)用效果,以安徽省界首市不動產(chǎn)測繪項目為支撐,分別使用傾斜攝影測繪方法和移動背包掃描測繪方法對測區(qū)同一塊區(qū)域(約1 km2)進(jìn)行測繪實驗,并利用全站儀測量檢查兩種技術(shù)的測量成果。

3.1 實驗步驟

(1)選定目標(biāo)區(qū)域,利用大疆M600傾斜攝影系統(tǒng)(五鏡頭總像素1.2億)和Pegasus Backpack移動掃描背包分別采集數(shù)據(jù);

(2)后差分解算無人機(jī)POS數(shù)據(jù),在Context Capturer軟件中添加控制點,進(jìn)行空中三角測量,再利用10臺高性能計算機(jī)建立計算機(jī)集群,生成三維模型成果;

(3)后差分解算移動背包的掃描軌跡,利用控制點糾正軌跡。使用1臺高性能計算機(jī),在Pegasus Manager軟件中生成點云數(shù)據(jù)和全景照片;

(4)利用清華山維Eps軟件采集三維模型房屋界址點,利用CloudWorx軟件處理點云數(shù)據(jù);

(5)在South Cass軟件里分別采集模型數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù)的房屋界址點;

(6)通過全站儀測量檢測兩種技術(shù)成果的精度,不動產(chǎn)測量精度要求[9-10]見表1所示；

表1 不動產(chǎn)測量精度指標(biāo)

(7)比較檢測點與測量成果的距離誤差,其比較結(jié)果見圖4,統(tǒng)計兩種測量方法測量點中誤差,采集數(shù)據(jù)時間、處理數(shù)據(jù)時間,其結(jié)果見表2所示。

圖4 兩種技術(shù)成果殘差分布圖

表2 兩種測量方法精度與花費時間比較

3.2 2種方法比較

(1)兩種不動產(chǎn)測量方法,其測量精度均滿足不動產(chǎn)測量規(guī)范要求,根據(jù)實驗結(jié)果,傾斜攝影方法相比移動背包掃描方法精度略高;

(2)兩種方法外業(yè)數(shù)據(jù)采集所需要的時間相差不多,相較于傳統(tǒng)不動產(chǎn)測繪,顯著減少了外業(yè)采集時間。傾斜攝影方法的數(shù)據(jù)處理時間較長,且對計算機(jī)要求高,需要構(gòu)建大規(guī)模計算機(jī)集群,移動背包掃描點云數(shù)據(jù)處理時間短,效率更有優(yōu)勢;

(3)當(dāng)植被茂盛產(chǎn)生遮擋時,移動背包掃描可以近距離測量房屋不動產(chǎn),基本上不受此影響。

4 結(jié)束語

本文同時使用傾斜攝影方法和移動背包掃描方法實施不動產(chǎn)測繪,其實驗結(jié)果驗證了兩種方法在不動產(chǎn)測繪中的可行性。通過比較,反映了兩種方法在精度和效率方面各有一定的優(yōu)勢。移動背包掃描作為不動產(chǎn)測繪領(lǐng)域的新技術(shù),還沒有被廣泛使用,其應(yīng)用深度和廣度還有待提高,同時如何科學(xué)選用兩種方法,以及兩種方法如何結(jié)合起來,形成優(yōu)勢互補(bǔ),有待進(jìn)一步研究。