無人機攝影測量技術在地籍測繪中的有效應用

郭旭

（廣東省地質局第三地質大隊，廣東 惠州 516081）

1 引言

初期使用的地籍測繪技術，包括全站儀、定位檢測等，可高效獲取測量數據，獲取過程耗時費力、技術運行成本較高，難以順應地籍測繪的數據需求。無人機航測工藝的形成，切實優化了高比例繪圖流程，解決了精度不足的問題。傾斜攝影方式，可增加地理紋理信息的獲取全面性，借助空三加密技術，形成多重繪圖約束規則，顯著增強了信息精度。

2 地籍航測中無人機的應用方法

2.1 地面控制測量

地面控制測量方法，主要依賴于像片控制方法，保證測量精確性，以此提高無人機傾斜航測的準確性。像片控制測量的技術重點，主要是布設像控點。如果像控點設計不準確，會降低影像圖畫的航測質量。三角加密的航測效果，會受到像控點設計方案的干擾。然而，三角加密航測，對像控點布設方案的依賴性較小，主要取決于測繪地域內的地勢特征。為此，積極加強無人機航測應用，獲取優質的航測信息，在地形變動量較小的地域內，合理調整布控點的設計數量，在地形變動量較大的區域內，如高山、峽谷等，可適當增加布控點數量。像控點的布設方法如下：（1）像控點主要選擇易于識別的地質實體，像控點設立應保持唯一性，回避布點爭議問題，多數選擇地形平緩的山頭、田區等位置。（2）分布在測繪外側的像控點，主要用于測繪整體環境。針對圖幅邊部位置設計的像控點，會添加在圖框邊緣線外側。（3）航線兩側設計的測點，點位偏離半徑不可超出基線長度的1/2。（4）植被發育的地域內，建筑項目較多，無法設立像控點，會存在高度差異形成的結構遮擋問題，難以保障地理方位信息更新的準確性。（5）像控點設計方位，需回避較大范圍的水域，較高功率覆蓋的區域內不可設立布控點。（6）多數情況下，像控點應添加交通便利、地理信息采集便捷的位置，保證控制測量順利進行[1]。

2.2 測點設計

準確鎖定無人機航測的像控點，無人機飛行至像控點方位后，需調整飛行速度，保證成像清晰性。成像點的把控方法，應保持周邊運輸線路的順暢性，維持電磁點、輻射源間距的安全性，成像點與磁源方位處需增加不少于5°的重疊區。在像控點周邊增加一定數量的區域網，以此保證航測質量，以正向航行視角逐一設定航測點，相鄰兩組成像點間距不小于200 m。像控點設計后，應選擇相對寬闊的范圍，使用彩色繪圖形式，醒目標記定點方位。為加強空間方位與定點之間的匹配性，可使用RTK多次測量映射點，保證測點參數質量。

2.3 改進DL G精確性

地籍測繪各項事務中，無人機航測的合理使用，需有序確定外業航測點的位置，保證點位布設方位符合測繪要求。地籍測繪時，需合理使用外業點，運行立體模型，高效處理外業數據，以便于準確展示地面實物、航測點之間的關聯關系，給測繪人員提供便利條件，為后續精準測繪、保證測繪信息精確性創建基礎條件，合理降低航測誤差。航測工作中運行DLG無人機，需消除光標切準形成的測量偏差，誤差控制不超過8 cm，以此保障地籍方位確定的精準性。

2.4 空中三角加密

礦山地形多變，植被生長差異性較大。此種地貌類型，會增加無人機航測信息不全面的問題。航測資料會發生留白現象，此區域的航測質量無法符合1∶1000的地圖繪制標準。對此情況，需給出空三加密處理方法，使用無人機設備內置的定位程序，進行POS數據的有效存儲，保證方位信息測定的準確性，找出可能發生的遮擋位置，以此補充留白區域的地質信息，提升測繪結果的精確性。

2.5 三維測圖

使用DP-Modeler程序，開展實景立體航測，獲取地形測繪信息。傾斜航測可直接觀測地質外貌，保證點狀地質矢量測量的準確性。選擇立體環境，規范校準屋檐結構、判斷樓層信息的準確性，采集地質重要資料，針對部分遮擋建筑，給出補測處理[2]。

3 實例航測分析

3.1 測區概況

以廣東某地區地籍圖測繪任務為例，測繪區域房屋數量較多，表現出建筑密集的特點。初期使用的測繪方式，具有測繪困難、測繪效率不高等特點。使用無人機開展測繪，可保證區域地籍測繪質量。參照地形、地籍圖的制作規范，保證測定信息的精確性。無人機選型，以多旋翼類型為主，設備表層搭載5組航測相機，地面航測相機的清晰度參數設計為0.015 m，航向、周邊重疊區域設計為85%。無人機飛行高度設計為80 m。航測區域內未設禁飛點，作為空域開放的測定區域。航測時選擇晴朗天氣，10點至14點進行2次航飛，共計獲取12 230張航測圖。航測區域約為100 hm2，依照200 m間隔長度，均勻設定布控點，共設30個航測點，信息采集點設計15個。圖1是無人機航測的流程圖。

圖1 無人機航測的流程圖

3.2 測量軟件

1）Context Capture系統。此平臺作為實景立體模型制作的關鍵平臺，表現出成像高效、集群制作、高精度成模等平臺優勢。此平臺功能更新頻率高、程序功能較全。

2）EPS軟件。用于高效處理地理信息的線上平臺，含有多個功能模塊，可進行各類地理資料的處理。結合客戶需求，可進行定制生產。此次地籍測繪，主要運行平臺中的立體測圖單元，以此保障地籍圖的整編質量。圖2為EPS程序的系統功能圖。

圖2 E P S系統功能圖

圖2的EPS系統由山維科技提供，可用于處理點云資料、立體測圖，能夠順應用戶的地質繪圖需求，功能全面、操作簡單。

3.3 整合外業數據

1）測區勘察。高效勘察目標區域的地形特點，把握地域特點，保證航測工作進展順利。

2）空域申請。如果勘測區標記為“禁飛”“空域監管”兩種情況，需依據空域申請規范，發起航測申請。未獲取航測申請前期，嚴禁違規航飛，以此有效回避航測意外。航飛獲得空域認可后，會結合批準文件的各項要求，如航測時間、航測區域等，保證航飛質量。案例區域是開放區，無須進行航測空域申請。

3）查看現有資料。有效整合目標航測區域的測繪成果，航測活動可采集數字影像圖，用作測繪底圖。采集周邊區域的高精度埋石點位，用作定位精度復核的固定點。

4）航線規劃。使用地面站程序，添加航線參數。比如，航行方向、85%航測重合度、地面測繪信息的清晰度設定為0.015 m。參數設計完成，提交航線參數。無人機參照前期設定的參數方案，進行航測。

5）采集影像信息。參照前期設定完成的航線，有序查看地面站無人機的飛行狀況，保證影像采集質量，防止采集信息不全面、飛行路線不規范等問題發生。正式航測采集各類信息前期，全面檢查相機拍照功能，確保相機功能完好，保證內存卡能夠正常存儲航測信息。

6）整合像控點。依據200 m間距設計規則，參照目標檢測區的外觀特點，均勻設置30個像控點，使用紅色油漆醒目標記像控點位，以此保障數據采集質量。使用定位技術采集現有的埋石點，利用準確坐標參數，開展坐標與埋石點的對比，保證誤差不超過2 cm。儀器功能檢查完成，采集像控點坐標資料。每個坐標點位采集次數不少于3次，采集誤差小于2 cm。坐標點信息的采集過程，需從多個方位拍攝像控點位。坐標信息采集完成，取多次采集結果的平均數，按照像控點次序，整合采集信息。

3.4 分析內業數據

1）數據前期處理。需去除2架次無用航測信息，去掉POS信息，高效整理POS參數，剔除無用信息，保留攝影設備曝光狀態的參數值，如坐標參數、航測高度等。使用后空三算法，會增加解算失誤，需去除姿態角，保證各影像空間信息的解算質量。使用EPT程序，勻色校準初期航測圖片，以此保障影像的航測質量。運行重命名程序，重新設定2架次采集的信息圖，保證命名不重復。變更POS影像名稱，保持POS與影像處于準確匹配狀態，嘗試一次完成POS數據的載入處理[3]。

2）空三測量。無人機航測期間，主要使用共線方程進行航測。此種方程是使用地面垂直航測的思想建立形成，加之側視相機會改變影像結構，空三算法無法準確解算傾斜航測信息。為保證傾斜航測信息的空三解算質量，使用部分航測信息，開展空三測量，獲取5組相機的確切參數，逐步進行影像解算，以此保障空三檢測的有效性。案例區域航測的空三報告如表1所示。

表1 案例區域航測的空三報告

由表1空三報告可知，航測信息反饋的像控點精度較高，平面方向的位置偏差僅為0.008 m，豎向高程位置的偏差僅為0.006 m，符合案例項目的航測要求。

3.5 數據精度檢測

航測完成，選擇15個航測點進行精度檢測，檢測結果如表2所示。

表2 案例區域航測的精度檢測結果

結合表2內容可知，案例項目航測信息的精準性，符合各地籍繪圖標準，具有較高的繪圖精準性。

4 結語

綜上所述，無人機航測具有一定的技術專業性，在實踐測繪任務中，需采取外業資料，合理處理內業信息，利用像控點，提高地籍圖測量的精確性，參照誤差控制方法，減少測量偏差。以實際航測需求為出發點，獲得具有較精確的航測結果。此結果符合地籍精度的控制標準，證明此種航測精度控制方法可行。地面控制、測點設計、空山加密等精度測量過程，有助于完善精度航測體系，能夠切實保障地籍圖數據展示的精確性。