兩種新技術在農村不動產測繪中的應用比較

權力奧

(安徽省第四測繪院, 安徽 合肥 230031)

0 引言

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

傳統不動產測繪依靠全站儀測量,外業作業時間長、成本高、效率低、受天氣影響大[1-2]。為了提高生產效率、節約成本,鄧清軍等人[3]嘗試利用無人機傾斜攝影技術進行不動產測繪,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和移動背包掃描技術的原理及使用方法,但沒有系統比較2種技術的優劣,且在移動背包掃描中,未使用控制點糾正背包移動軌跡,點云數據精度會減弱。

綜合以上,本文利用移動背包掃描和無人機傾斜攝影兩種新技術獲取不動產測量數據,并利用傳統不動產測量技術檢驗對比,從精度和效率兩個方面,比較2種新技術在不動產測繪應用中的優劣。

1 無人機傾斜攝影技術

傾斜攝影技術在不動產測繪中被廣泛使用,其技術方法較為成熟(圖1),主要是使用配置多個高清相機的無人機傾斜攝影系統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、坐標等參數。再經過區域網聯合平差、多視影像匹配、數字地表模型(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,最后在相關軟件中采集矢量數據。

圖1 傾斜攝影不動產測量方法

2 移動掃描背包技術

移動掃描背包技術是新時代測繪領域的高新技術,能夠快速大量地獲取目標點云數據,具有高精度、易操作、速度快、大數據等特點,雖然已經運用于不動產測繪生產中,但相對傾斜攝影技術還不夠成熟,至今未形成一套完整的技術流程。本文根據實際工作中的經驗,系統的整理出一套移動掃描背包不動產測繪方法。

2.1 Pegasus Backpack移動掃描背包工作原理

Pegasus Backpack系統(圖2)配備5個高清相機(5×400萬像素)和2個三維激光掃描儀(60萬點/s),集成高精度的全球導航衛星定位系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)和IMU 慣導系統并支持 SLAM 算法,一次經過,同時獲取現場照片與彩色點云數據,室外點云數據絕對精度可達5 cm,在軟件中可快速獲取平面圖[6]。

圖2 Pegasus Backpack 系統組成

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、背包初始化、移動測量、控制點測量、數據處理與分析5個方面[7-8]。其具體操作步驟如下:

(1)首先在以測量區域為中心,2～3 km范圍內的已知點上架設全球定位系統(Global Positioning System，GPS)接收機,設置為靜態模式,觀測時段要完全覆蓋背包測量過程,獲取觀測數據作為基站數據;

(2)然后在目標區域將移動掃描背包開啟,初始化儀器,待背包天線接收信號穩定,慣導系統正常啟動,作業人員背起,按規劃路線經過目標區域,路線應盡可能包含測量目標的四周;

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

(4)拷貝機器內部數據到處理計算機上,包含點云數據、慣導數據和背包接收的GPS數據(作為移動站數據),利用Inertial Explorer軟件解算背包軌跡和拼接全景照片。軟件輸出詳細的分析報告,包含精度分析、衛星信號分析、基站數據分析和慣導狀態分析等；

(5)最后添加控制點,糾正軌跡,輸出符合要求的目標區域掃描點云。

2.3 Pegasus Backpack移動掃描背包在不動產測繪中的應用

結合不動產實際測量內容,根據Pegasus Backpack移動掃描背包室外測量方法,該技術在不動產測繪中的應用流程如圖3所示。

圖3 移動背包掃描不動產測量方法

3 實驗步驟與分析

為了比較傾斜攝影技術和移動掃描背包技術在不動產測繪中應用效果,以安徽省界首市不動產測繪項目為支撐,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同一塊區域(約1 km2)進行測繪實驗,并利用全站儀測量檢查兩種技術的測量成果。

3.1 實驗步驟

(1)選定目標區域,利用大疆M600傾斜攝影系統(五鏡頭總像素1.2億)和Pegasus Backpack移動掃描背包分別采集數據;

(2)后差分解算無人機POS數據,在Context Capturer軟件中添加控制點,進行空中三角測量,再利用10臺高性能計算機建立計算機集群,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,在Pegasus Manager軟件中生成點云數據和全景照片;

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

(5)在South Cass軟件里分別采集模型數據和點云數據的房屋界址點;

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

表1 不動產測量精度指標

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

圖4 兩種技術成果殘差分布圖

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)兩種不動產測量方法,其測量精度均滿足不動產測量規范要求,根據實驗結果,傾斜攝影方法相比移動背包掃描方法精度略高;

(2)兩種方法外業數據采集所需要的時間相差不多,相較于傳統不動產測繪,顯著減少了外業采集時間。傾斜攝影方法的數據處理時間較長,且對計算機要求高,需要構建大規模計算機集群,移動背包掃描點云數據處理時間短,效率更有優勢;

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

4 結束語

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測繪,其實驗結果驗證了兩種方法在不動產測繪中的可行性。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勢。移動背包掃描作為不動產測繪領域的新技術,還沒有被廣泛使用,其應用深度和廣度還有待提高,同時如何科學選用兩種方法,以及兩種方法如何結合起來,形成優勢互補,有待進一步研究。