曾 毅

（長(zhǎng)江空間信息技術(shù)工程有限公司（武漢），湖北 武漢 430010）

利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行地籍測(cè)量的主要工作就是收集土地及其附著物的土地基本信息，以數(shù)據(jù)、圖表的形式表現(xiàn)，滿足土地稅收、土地利用規(guī)劃及土地產(chǎn)權(quán)保護(hù)等土地利用需求，為相關(guān)部門提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持[1]。目前，在進(jìn)行大比例尺小范圍的地籍測(cè)繪作業(yè)時(shí)，運(yùn)用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)獲取正射影像和三維模型數(shù)據(jù)已成為一種經(jīng)濟(jì)合理的手段。傳統(tǒng)地籍測(cè)量通常采用解析法進(jìn)行野外界址點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量，解析法包括極坐標(biāo)法、內(nèi)外測(cè)距法和支導(dǎo)線法[2]。運(yùn)用極坐標(biāo)法可以測(cè)量到待測(cè)范圍內(nèi)的全部界址點(diǎn)，但所測(cè)的坐標(biāo)值會(huì)受導(dǎo)線最薄弱點(diǎn)、分支導(dǎo)線點(diǎn)和圖根點(diǎn)誤差傳遞的影響，導(dǎo)線邊和水平角也會(huì)受到誤差影響[3]。采用無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)測(cè)繪地籍圖，是在空三加密過(guò)程中運(yùn)用光束法平差或區(qū)域網(wǎng)平差的方法獲取權(quán)屬界址點(diǎn)坐標(biāo)，得到的坐標(biāo)精度分布均勻，且不存在誤差傳遞，尤其是在建筑物比較密集的城區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)，利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量能夠節(jié)省大量的時(shí)間和精力。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量原理及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量原理

無(wú)人機(jī)技術(shù)是通過(guò)無(wú)線電波的遠(yuǎn)程操縱，在無(wú)人駕駛的情況下完成。無(wú)人機(jī)的飛行遙控平臺(tái)包括3種飛行方式，分別是人工操控、半自主飛行或是全自主飛行。目前無(wú)人機(jī)測(cè)量飛行平臺(tái)主要搭載傳感器設(shè)備（非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)），在待測(cè)區(qū)域進(jìn)行像控點(diǎn)的選擇，在無(wú)人機(jī)操作系統(tǒng)中規(guī)劃飛行區(qū)域與飛行線路，獲得低空遙感影像數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像處理軟件進(jìn)行像片的接邊，獲得數(shù)字正射影像圖。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的作業(yè)流程包括飛行任務(wù)的提出、技術(shù)準(zhǔn)備、航攝分區(qū)、航線設(shè)計(jì)、像控點(diǎn)布設(shè)與量測(cè)、航空攝影和觀測(cè)后數(shù)據(jù)檢查等步驟。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)是一種可以實(shí)時(shí)自動(dòng)獲取測(cè)繪工作所需的空間信息，再以圖像處理軟件作為輔助技術(shù)支持的全新測(cè)繪技術(shù)[4]。與傳統(tǒng)的航飛方式相比，無(wú)人機(jī)以其低風(fēng)險(xiǎn)、低空機(jī)動(dòng)性能好、操作簡(jiǎn)易、方便攜帶、性價(jià)比高、成本低廉等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，得到廣泛應(yīng)用[5]。

1.2 傾斜攝影測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 多視影像的聯(lián)合平差

多視點(diǎn)圖像不僅包含各種垂直式立體攝影的圖像數(shù)據(jù)，還包含了各種傾斜式立體攝影的圖像數(shù)據(jù)。在視點(diǎn)圖像的各種角度層次上對(duì)多個(gè)同名點(diǎn)圖像進(jìn)行自動(dòng)角度匹配和采用自由格光束法平差，獲得更良好的圖像同名點(diǎn)自動(dòng)匹配顯示效果[6]。同時(shí)建立了多視點(diǎn)影像自檢區(qū)域網(wǎng)平差中連接點(diǎn)、連接線、控制點(diǎn)坐標(biāo)和GPS/IMU輔助數(shù)據(jù)的全網(wǎng)誤差分析計(jì)算處理方程，通過(guò)相互之間聯(lián)合的解析運(yùn)算，保證了全網(wǎng)平差處理結(jié)果的計(jì)算準(zhǔn)確性。

1.2.2 多視影像的密集匹配

影像匹配是實(shí)現(xiàn)攝影測(cè)量的根本性問(wèn)題之一。多視影像技術(shù)具備覆蓋廣、分辨率高的優(yōu)勢(shì)，因此多視影像匹配的第一步就是快速、準(zhǔn)確地從多視點(diǎn)的地物上獲取三維信息[7]。近年來(lái)，多基元、多視點(diǎn)圖像匹配逐漸成為研究的熱點(diǎn)。目前，建筑物可通過(guò)搜索更直觀的二維圖像特征，例如邊緣、墻體結(jié)構(gòu)和其紋理，幫助確定二維向量數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)，將不同視角的二維圖像特征轉(zhuǎn)化成三維。在確定建筑物的墻面時(shí)，可以選擇多個(gè)參數(shù)因素給予一定權(quán)重，將建筑物的墻面區(qū)域劃分為不同形狀和類別，進(jìn)行平面化掃描和分割，得到相應(yīng)的建筑物側(cè)邊區(qū)域。對(duì)側(cè)邊部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行再造，提取出建筑物屋頂?shù)膶哟渭捌漭喞?/p>

2 無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地籍測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)

為提高內(nèi)業(yè)操作的準(zhǔn)確性，控制點(diǎn)應(yīng)選用較尖的標(biāo)記；控點(diǎn)標(biāo)志的尺寸應(yīng)大于70 cm，具體點(diǎn)位應(yīng)明確標(biāo)示；控點(diǎn)應(yīng)盡可能平坦，以避免有遮擋；可以根據(jù)地圖的不同選擇持久性存在的事物，例如噴涂、膠布等，像控點(diǎn)上的標(biāo)記物應(yīng)該與其他地表的顏色有鮮明對(duì)比。

為了確保最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在拍攝前必須布設(shè)像控點(diǎn)標(biāo)志。在混凝土路面、瀝青路面等硬地面上選擇圖像控制點(diǎn)時(shí)，一般采用油漆對(duì)圖像控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；圖像控制點(diǎn)選擇在土壤較軟的地方時(shí)，通常使用黏土粉作為圖像控制點(diǎn)標(biāo)記。

2.2 試驗(yàn)區(qū)概況

本次試驗(yàn)區(qū)域?yàn)殛兾髂晨h，總面積600 km2，地勢(shì)平坦，地形高差在10 m以內(nèi)。主要地物為1～3層房屋，農(nóng)田、池塘、樹(shù)林等。無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)間為13：00～15：00，在該時(shí)間段內(nèi)，測(cè)區(qū)內(nèi)天氣晴朗，光線適中，1～2級(jí)微風(fēng)，適合飛行。

2.3 航線規(guī)劃方案和航飛參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）本實(shí)驗(yàn)測(cè)量區(qū)域?yàn)榇迩f，面積較小且位置分布、覆蓋范圍較廣，計(jì)劃兩天完成飛行任務(wù)，采用CGCS2000坐標(biāo)系，1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，明確成果格式為原始航拍影像格式、像控點(diǎn)點(diǎn)之記等。

（2）確定無(wú)人機(jī)機(jī)型，選擇輕小型翼無(wú)人機(jī)，相機(jī)型號(hào)為PSDK102S1075Y，焦距為35.652 mm，影像尺寸為6 000 像素×4 000 像素。

（3）明確航飛區(qū)域，是否為禁飛區(qū)，利用奧維地圖查看測(cè)區(qū)地況，確認(rèn)無(wú)飛行限制。

（4）掌握測(cè)量當(dāng)天的天氣情況，在日出到9：00、15：00到日落兩個(gè)時(shí)間段完成飛行任務(wù)。

（5）結(jié)合實(shí)際地形，將航高適當(dāng)降低，按優(yōu)于規(guī)定分辨率的要求進(jìn)行航飛。

（6）重疊度設(shè)置需要滿足規(guī)定的要求。

（7）旋偏角設(shè)置不大于15°，滿足重疊度情況下，不大于30°。

（8）檢查單張影像是否存在欠曝、過(guò)曝、云層較多等情況；檢查整個(gè)測(cè)區(qū)（用生產(chǎn)快視拼圖查看）是否存在漏片、錯(cuò)拍、空洞等情況，發(fā)現(xiàn)后須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)拍。

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)航高為90 m，地面分辨率（GSD）為1.5 cm，按照常規(guī)地籍測(cè)量航向80%旁向重疊度70%進(jìn)行作業(yè)。航片地物輪廓清晰、色彩均勻，滿足項(xiàng)目的使用要求。

2.4 數(shù)據(jù)處理及模型效果

2.4.1 空三結(jié)果

將前端獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)Context Capture數(shù)據(jù)處理軟件整理后，輸入所布設(shè)的實(shí)測(cè)的像控點(diǎn)坐標(biāo)，在圖像上刺點(diǎn)，得益于相機(jī)出色的光學(xué)組件，空三解算一次通過(guò)，未發(fā)生分層等問(wèn)題。

2.4.2 模型效果

本項(xiàng)目建立的模型效果較好，無(wú)拉花、破洞現(xiàn)象，墻面平直，邊角較為分明，適合后期DLG的生產(chǎn)。

模型效果如圖1所示。

圖1 模型效果

三維模型精度檢查如表1所示。

表1 三維模型精度檢查 單位：m

點(diǎn)位誤差值最大為4.0 cm，最小值為0.7 cm，X方向最大誤差是1.9 cm，Y方向最大誤差是4.1 cm。對(duì)模型進(jìn)行整體分析，模型整體精度較高，上述誤差均滿足規(guī)定項(xiàng)目精度需求和平面精度規(guī)范要求。

2.4.3 地籍圖繪制

基于項(xiàng)目完成的真三維模型，使用EPS軟件，以模型為基礎(chǔ)繪制了DLG，并進(jìn)行了精度驗(yàn)證，驗(yàn)證的結(jié)果滿足項(xiàng)目要求。地籍圖繪制如圖2所示。

圖2 地籍圖繪制

2.5 界址點(diǎn)點(diǎn)位精度結(jié)果統(tǒng)計(jì)

以最終繪制的DLG為基礎(chǔ)，檢驗(yàn)界址點(diǎn)的實(shí)測(cè)精度與繪圖精度差值，精度校驗(yàn)結(jié)果如表2所示。檢核點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差2.89 cm，滿足《國(guó)家基本比例尺地形圖更新規(guī)范》（GB/T 14268—2008）、《地籍調(diào)查規(guī)程》（TD/T 1001—2012）等規(guī)范中的不大于5.00 cm的要求，最大允許誤差≤10.00 cm的要求，故將傾斜攝影測(cè)量應(yīng)用到房地一體中具有可行性，滿足項(xiàng)目要求，充分彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單點(diǎn)式地籍測(cè)量作業(yè)的局限性。

表2 界址點(diǎn)點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì) 單位：m

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量作為技術(shù)手段，通過(guò)無(wú)人機(jī)外業(yè)航飛、像控測(cè)量、三維模型制作、線劃圖采集等流程，獲取農(nóng)村房屋不動(dòng)產(chǎn)登記所需的地籍和房產(chǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)加多鏡頭相機(jī)的組合模式，相較于傳統(tǒng)人工測(cè)圖方式，在效率方面大幅度提高，減小了測(cè)繪外業(yè)人員的工作強(qiáng)度，經(jīng)實(shí)地采集檢查點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)精度檢查，界址點(diǎn)成果精度完全滿足地籍測(cè)繪成果精度要求，成果數(shù)據(jù)可靠，將傾斜攝影測(cè)量運(yùn)用到不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量中，使用Context Capture軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，具有較好的可行性，未來(lái)將成為地籍?dāng)?shù)據(jù)獲取的重要技術(shù)方法。