無人機傾斜攝影測量在農房地調查中的應用

丁 雷

(三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅 天水 741000)

測繪地理信息時會使用到多種先進設備，包括無人機和激光掃描等，因此需要一種新技術完成地籍圖的數字化成圖。以無人機設備為研究對象，介紹了傾斜攝影測量獲取影像的方法，在獲取農村房地數據的過程中，利用三維測圖系統提升生產效率，完成了調查任務。

1 調查概況

本次調查基于農村土地使用制度的深化改革，特別是土地確權需為相關主體登記發證，根據上級要求，對本地區所有農村進行調查并測量村民個人的宅基地和集體所有的建設用地[1]。同時進行了權籍調查，即為地籍上的附著物，如農房和田地等。在權籍調查過程中，嚴格遵循相關技術規范，逐一登記本地區農村的不動產權籍。該調查項目任務量較為龐大，工期相對較短，各項調查流程較多，具有較強的復雜性，如果使用傳統的地理信息測繪方法，會浪費大量的資源，調查成本會顯著提升，工作效率會處于較低水平，難以在規定的時間內完成相應的調查任務。

2 獲取影像

2.1 利用無人機采集影像數據

應用傾斜攝影技術需要一個穩定的飛行平臺，該飛行平臺需要多臺傳感器，以便獲取不同角度的影像，獲取的角度越多，地面物體的信息就更加全面[2]。攝影角度的不同會產生不同的影像，垂直拍攝的為正片，傾斜拍攝的為斜片[3]。地物情況可由該技術充分反映出來，其可與多項技術完美融合在一起，共同完成三維模型的建模。該技術采集影像數據的具體流程是完成實地勘察，了解基本情況；設計出飛行方案；申請空域和準備航拍；采集相關影像；整理并提交成果[4]。

利用無人機采集數據時，要注意覆蓋整個測量區域，從多個角度和方向完成攝影工作。重視重疊度，充分調查測量區域房屋的密度，通常情況下，重疊度在航向和旁向上均為80%。設計好航高，航高的設計要有相應的計算，充分結合攝影相機參數。要保證影像質量，影像應具有豐富的層次，柔和的色調，應足夠細致，便于辨認所有的地物影像[5]。

2.2 布設并采集像控點

無論是測量地籍還是傾斜角度的攝影測量，都需要布設并采集像控點。地籍測量成果的精度受到像控點位置選擇的影響，因此，在布設像控點的過程中，應注意以下內容：一是選擇合理的像控點。在影像上必須能夠清晰判讀像控點，在布設的具體位置上可以選擇屋頂的房角，必須保證屋頂水平，不能存在斜面，可以選擇在水泥地面的角點，保證地面平整，同時，可以在無人機正式航拍前使用油漆或石灰做好標記，放置像控點。二是要注意像控點布設的間距。每個像控點之間的距離應保持在至少50 m，同時，像控點必須在測量區域內均勻分布，尤其是在邊界位置及房屋地等關鍵位置，必須重視像控點的布設。三是要注意像控點精度的控制。采集像控點坐標數據的過程中，要借助全站儀，保證每一個像控點數據的平面精度。

3 處理影像

本次調查進行過程中，航攝影像的處理使用了二維和三維采集工具，影像采集可以使用疊加實景的三維模型。處理影像時，可以從多視角入手，在二維采集和三維采集交互進行過程中完成一體化采編，這樣處理的影像數據成果可實現信息化，影像數據可以完成GIS數據庫轉換，實現圖像和數據庫的一體化。以下是本實驗中使用到的兩個具體功能模塊。

3.1 DP-Smart空三建模

該軟件的基礎是連續的影像，過程并不復雜，全程無需人工進行干預，在該軟件的作用下，可以在全自動化狀態下生成三維模型，具有較高的分辨率。該軟件的構成較為復雜，需要攝影測量獲取數據，利用計算機視覺和幾何算法作為重要的支撐。

3.2 DP-Modeler測圖

該軟件可以矢量測繪房屋的輪廓和點狀地物，還可以有效提取高程點，這些功能的實現需要傾斜影像和實景三維模型共同發揮作用。在利用該軟件作業時，必須完成編碼工作，將國際編碼賦予地物要素，依據測圖對象的不同，將相應的編碼激活，完成矢量測圖的步驟，將采集成果導入標準的地形圖中。為了保證測圖的精度，需要在二維和三維一體環境下，利用該軟件矢量提取地形地物。以往在航測拍攝屋檐的過程中難以獲得清晰的影像，必須由地面作業的工作人員輔助，利用該軟件可以直接通過傾斜角度將屋檐下方的情況完整拍攝出來，減少了地面工作，測量區域的村民不會被測量工作所擾，測圖效率將大大提升。

在完成矢量提取之后，應將矢量對應屬性的信息錄入到面板中的“字段屬性”上，在完成全要素矢量提取之后，在Cass中將導出的文件打開，通過簡單的操作直接成圖，無需其余步驟。

4 分析精度

4.1 模型精度

為了對該軟件建立的三維模型精度進行驗證，在本次實驗區域中選擇了30個檢測點，這些檢測點均為特征明顯的地物點，在精度檢測三維模型的過程中，需要利用本省的衛星導航定位系統，以連續運行基準站網絡RTK的形式進行。分析精度檢測結果可知，三維模型檢測點的最大點位誤差在±5.84 cm，最小的點位誤差在±1.31 cm，該三維模型的平均點位差在+3.2 cm，該三維模型滿足地籍測量平面控制點的技術要求，因此可應用于測繪生產地籍圖。

4.2 地籍測量成果精度

本次實驗在區域內隨機選擇了房角點，數量為100個，以驗證DP-Modeler測圖成果精度，選擇全站儀在實地完成驗證，根據相關精度檢測結果可知，點位誤差在最大位置上的數值為+8.72 cm，在最小的位置上數值為+2.35 cm，符合測量地籍規程中對解析界址點精度的各項要求，可用于實際生產。

5 本次調查局限性

航攝的影像受外部因素的影響，存在一定的畸變現象，外在因素包括惡劣的天氣和航線本身存在的誤差。人為因素對建模過程的影響具體體現在模型的精度受相關人員較低的解譯能力的影響。實驗測量區域本身的因素，實驗區域中部分地區的建筑較為密集，僅靠無人機航測難以完成全部的測量任務，需要結合實地測量。

6 結語

以農村房地測圖為研究對象，利用無人機傾斜攝影測量完成精度檢測工作，利用相關軟件建立了三維模型，與測圖成果進行比對，計算模型的點位誤差和測圖成果的點位誤差。根據結果可知，模型和測圖成果的精度滿足數據處理要求，可用于農村房地調查中的地籍圖測繪。