測繪新技術在房地一體項目中的應用探討

王春臨

（三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅 天水 741000）

傳統的地籍圖測繪，是利用GPS-RTK、全站儀、卷尺等進行采集坐標和丈量邊長的，這種方法要求作業人員在外業進行作業，不但勞動強度大、作業成本高、且風險高[1-3]。為了解決上述問題，筆者在分析了目前的測繪新技術后，提出采用傾斜攝影測量技術和LIDAR 點云兩種作業方案進行地籍圖的生產，并采用特征檢測點對地籍圖成果分別進行了檢測，結果表明：兩種方法生產的地籍圖精度均可以滿足地籍規范要求，且作業主要在內業完成，對于內業無法準確采集和判斷的部分，則通過外業補充測繪和調查的方式完成。這種作業方式減少了外業開支和降低了勞動強度，且降低了潛在的風險，具有一定的推廣實用價值。

1 傾斜攝影測量技術

傾斜攝影技術是指在飛行平臺上搭載多臺航攝儀，在空中從多個角度獲取地面影像數據的技術[4-6]。目前從相機的個數來說，常見到的傾斜裝置主要有2 鏡頭、3 鏡頭、9 鏡頭和5 鏡頭，目前應用最多的是5 鏡頭[7]。5 鏡頭由4 個側視相機和1 個下視相機組成，側視相機主要以45°的視角從空中獲取地面物體信息，垂直相機主要以90°的角度垂直獲取地面影像信息。獲取影像數據后，利用專業的攝影測量軟件，就可以對影像進行解算，得到空三加密成果，基于空三成果，就可以得到實景三維模型，利用專業的測圖軟件，在模型上就可以采集得到地籍圖成果，其主要的作業流程如圖1 所示。

圖1 傾斜攝影測量在地籍圖生產中的流程圖

2 LIDAR 點云技術

LIDAR 點云技術是一種回波技術，即發射出的激光在碰到障礙物時則會原路返回，然后結合激光脈沖在空氣中的傳播速度和返回的時間差，結合發射激光的位置和姿態，就可以解算得到障礙物的三維空間坐標[8-10]。在同一個坐標系下，密集的空三三維坐標就可以真實的反應出整個地形的高低起伏變化，得到建構筑物的輪廓結構[11]。利用專業的點云處理軟件，對獲取的點云進行一系列處理，就可以得到最終的點云成果，然后采用點云測圖軟件，就可以采集得到地籍圖成果，其主要的作業流程如圖2 所示。

圖2 LIDAR 技術在地籍圖生產中的流程圖

3 案例分析

3.1 傾斜攝影在房地一體中的應用

傾斜攝影在房地一體中的應用主要包括外業和內業，外業主要獲取數據，內業主要是對數據進行加工處理，得到最終的地籍圖成果，以下是主要的關鍵環節。

3.1.1 控制測量

將范圍線導入圖新地球，結合范圍線按照300 米的間距均勻布設控制點，并將布設好的點位導出為kml 文件發送到手機上。手機上下載安裝奧維軟件，將kml 文件導入到奧維軟件中，根據定位信息，尋找逐個點位。找到實地對應的點位后，采用噴涂標的方式，進行點位的噴涂。本次噴涂的形狀為L 形，坐標采集在L 形的內拐點處。采集坐標時，每個點位采集3 次，這樣可以減少偶然誤差，提高采集點位的精度。對于噴涂的點位來說，可以不用拍攝實際照片，但是需要在點位旁邊，噴涂點號，這樣便于內業找到準確的點位。在任務區精度薄弱區域，利用GPS-RTK 均分分散采集20 個特征檢查點，對后期的地籍圖成果精度進行檢測。

3.1.2 影像數據獲取

考慮到地籍精度要求高，結合任務區現狀，采用固定航高的作業方式進行影像數據的獲取。按照1.5cm 地面分辨率的要求進行航線的規劃，選擇下視焦距為35mm，側視焦距為50mm 的5 鏡頭相機。在設計航線時，航向和旁向重疊度均設為85%，對于任務區邊緣，航向外擴2 個POS 點，旁向外擴2 條航線，確保后期任務區邊緣模型完整，精度合格。將規劃好的航線上傳飛控，在完成航飛前的一系列檢查后，完成無人機的起飛和影像數據采集。采集完成后，確保安全的情況下完成無人機的降落和數據拷貝。并第一時間，利用專業的軟件進行影像航飛質量的檢查，包括重疊度、分辨率等。通過人機交互的方式，對影像的表象質量進行檢查，確保影像對比度明顯，顏色符合實際現狀。

3.1.3 三維模型制作

本次數據的解算采用瞰景Smart3D 軟件，首先利用拖把更名器對影像進行重命名，然后依據影像名分別為POS 進行命名，確保整個工程中影像和POS 是一一對應的關系，且名稱也是唯一的。然后新建工程，加載影像數據和POS 數據，并按照軟件的作業流程，設置工程保存路徑和集群路徑，輸入相機焦距，完成工程的新建。復制空三任務，在此基礎上提交空三解算任務，開啟集群機和主機的引擎。為了充分利用電腦資源，在這里進行一機多開引擎。自由網空三完成后，將控制點導入其中，并完成控制點的轉刺和平差。查看平差報告，其加密點重投影中誤差為0.21 個像素，小于2/3 個像元大小，成果精度符合要求。

完成空三后，結合電腦的配置，進行模型的重建。首先設置和控制點一致的框架，然后瓦片劃分方式選擇規則格網水平劃分，輸出模型大小為100 米，格式為OSGB，切塊原點和模型原點按照軟件默認的即可，輸出坐標系為2000 國家大地坐標系，設置正確的中央子午線，完成模型的輸出。部分輸出的模型如圖3 所示。

圖3 部分輸出的實景三維模型

3.1.4 地籍圖測繪

本次地籍圖采集選用CASS3D 軟件，其可以加載OSGB 格式的三維模型，并且工程和使用方法基本上和CASS 一致，容易上手掌握軟件的使用。加載實景模型后，選擇對應的圖層完成地籍圖的采集。采集的目標主要是房屋和宗地，在采集的過程中，可以通過模型，完成相關屬性的錄入，這樣就可以減少外業的工作量。對于因模型拉花無法準確采集的部分，需要通過外業調繪和補測的方式進行完善，得到最終的地籍圖成果。

3.2 LIDAR 點云技術在房地一體中的應用

本任務區房屋分布密集，且樹木茂盛，從空中作業，遮擋嚴重，不利于后期處理，因此采用手持式SLAM進行作業。

3.2.1 點云數據獲取

在獲取數據前，需要進行控制點的采集。考慮到本次點云采集是在地面完成，因此控制點靶標不在噴涂在地面上，而是噴涂才墻面上。由于部分墻面不方便噴涂，本次靶標均采用制作好的，直接粘貼到墻面上，然后利用全站儀進行控制點的采集。其主要作用是對后期點云數據的配準提供依據，完成點云數據絕對坐標系下的轉換。采集完控制點后，利用全站儀再次采集20 個特征檢測點，這些檢測點用于后期對地籍圖成果精度進行檢測。

3.2.2 點云數據處理

該部分是點云的核心部分。首先獲取的點云存在很多的無用三維坐標，這些點的存在，會對后續的數據加載和瀏覽帶來影響，因此需要進行剔除。首先利用不同的分類算法，對獲得的點云進行分類，將無效點、樹木點、地面點、建筑點等分離出來，然后根據需要，剔除掉多余的無效點，只保留房屋建筑點。然后將外業采集的控制點導入到軟件中，對點云數據進行校正，這樣可以提高點云成果的絕對精度。處理完成后，將點云進行輸出，輸出格式選擇通用的LAS 格式，這樣便于后期進行數據的交換和瀏覽。

3.2.3 地籍圖測繪

本次地籍圖的生產，選用的是清華山維EPS 軟件。首先通過點云格式轉換命令，將最終的LAS 格式轉換為PCD 格式，然后將PCD 格式的點云加載到EPS 軟件中，選擇EPS 中對應的圖層，完成地籍圖的采集。本次采集主要采集的是界址點、宗地和房屋的輪廓，在采集的時候，可以采集多點，然后取其平均值作為該面的一個值，這樣采集的精度較高。對于點云空洞或者濾波質量不好的區域，無法準確對其進行采集，則需要在外業進行補測。對于屬性，可以通過二維影像來判斷，對于無法準確判斷的，則外業現場進行調繪。最終將成果整理完善進行提交。

4 精度檢測與統計分析

采用人機交互的方式，將檢測點導入到EPS 軟件中，利用其精度檢查下的命令，對兩種方式獲取的地籍圖成果精度進行檢測，具體的檢測結果見表1，其中DS代表平面較差，即GPS-RTK 采集的位置和地籍圖上對應位置的較差，表中數值單位均為cm。

表1 界址點精度檢測統計表

由表1 可知，采用傾斜攝影方式生產的地籍圖較差最大的為7.1cm，最小為3.5cm，按照同精度中誤差計算公式計算得到的平面位置中誤差為±3.8cm；采用LIDAR 方式生產的地籍圖較差最大的為8.1cm，最小為3.7cm，按照同精度中誤差計算公式計算得到的平面位置中誤差為±4.0cm。二者中誤差基本上一致，最大較差均未超過2 倍中誤差，即都小于10cm，成果精度均可以滿足地籍圖的精度要求。

5 結論

本文提出使用傾斜攝影測量技術和LIDAR 點云技術進行房地一體項目中地籍圖的測繪，并使用外業采集的檢測點和檢測邊長對兩種方法生產的地籍圖精度進行了檢測，結果兩種方法生產的地籍圖，精度均可以滿足目前相關地籍規范要求，可以為農村的房地一體項目的快速推進提供借鑒，確保房地一體項目可以按時按點高質量完成。