傾斜攝影測量在房地一體權籍測繪中的應用

劉 濤

(三和數碼測繪地理信息技術有限公司,甘肅 天水 741000)

0 引言

房地一體確權登記項目外業工作量大,工期緊,作業成本高,傳統方法是利用GPS-RTK與全站儀等設備進行界址點坐標采集,利用鋼尺進行界址線距離量測,但這種地籍測繪方法已無法滿足項目需求[1-3]。而無人機傾斜攝影測量已被廣泛應用于各行業。為了減少外業工作量,縮短作業周期,降低生產成本,基于傾斜攝影作業原理,提出采用無人機搭載5鏡頭傾斜相機獲取傾斜影像數據,外業均勻采集適量像控點及檢查點進行成果坐標系轉換及精度檢測。利用傾斜攝影建模軟件進行空中三角測量解算與三維模型制作,利用地籍圖生產軟件完成地籍圖測繪,并對成果精度進行檢測。以某項目為例,從界址點、界址線兩方面對本方法生產的地籍圖精度進行檢測,結果表明,地籍圖成果滿足地籍精度指標二級要求,可以為房地一體權籍測繪提供參考。

1 傾斜攝影技術及房地一體權籍測繪作業流程

傾斜攝影測量是一種全新的空中攝影測量技術,其在飛行平臺上搭載多臺傳感器,可獲取多角度、全方位的影像,較傳統的垂直攝影測量傾斜攝影角度多,獲取的影像有用信息更加豐富,在數據解算環節增加了約束條件,提高了數據解算精度[4-5]。以5鏡頭傾斜相機為例,其由1個下視相機和4個側視相機組合而成。下視鏡頭主要從垂直地面的角度獲取影像數據及被攝物體的側面信息。雖然獲取的影像數量大,冗余數據較多,但有用信息更加豐富,盲區更少,這為高精度測繪產品的生產提供了保障[6-8]。目前,傾斜攝影測量技術已獲得數字表面模型、數字正射影像、數字高程模型、數字線劃圖及實景三維模型等成果。

房地一體權籍測繪作業流程主要包括任務區實地勘探、已有資料收集、像控點布設測量、無人機航線規劃、影像數據采集、空中三角測量解算、實景三維模型生產、地籍圖測繪、精度檢測等,具體作業流程如圖1所示。

圖1 基于傾斜攝影技術的房地一體作業流程Fig.1 Work flow of integrated property based on oblique photography

2 案例分析

為了驗證本方案的可行性,以某村莊為研究對象展開作業。任務區地勢平坦,樹木遮擋少,采用無人機從空中對地面進行影像數據采集可獲得更加豐富的影像信息,因此決定采用無人機搭載5鏡頭相機進行航空攝影測量作業。

2.1 像控點布設與采集

在垂直攝影測量中,像控點的布設需考慮重疊度,因此布設點位時要參考航線。而在傾斜攝影測量中,由于多視角覆蓋、重疊度很高,布設點位時只需考慮間隔距離。在地籍測繪中按照500 m間隔布設點位,并在精度薄弱區域布設一定數量的檢查點,用來檢測地籍圖成果的精度。為了提高內業像控點轉刺精度,像控點靶標采用紅白油漆等邊三角形噴涂,噴涂形狀如圖2所示,三角形邊長為60 cm。

圖2 像控點靶標Fig.2 Image control point target

每個點位采集3次,要求采集狀態為固定解,且同一點多次采集坐標值平面與高程較差均小于2 cm,對于不符合要求的點必須重新測量,直到采集成果符合要求為止。對采集成果求取平均值,作為最終的測量成果。為了便于內業對點位進行準確判斷,對每個點位采集實地照片,照片要能夠準確反映現場狀況,一般要求采集3張遠景,1張近景。

2.2 無人機航線規劃

地籍測繪精度越高越好,在航線規劃中選擇下視焦距35 mm、側視焦距50 mm的長焦相機。設置地面分辨率為1.5 cm,以下視35 mm為標準進行航線規劃,航向、旁向設置重疊度均為85%,選用WapPointMaster軟件。航線規劃完成后,將規劃好的航線導出,上傳飛控。本次規劃共獲得POS數據1 585個,5鏡頭影像共計7 925張。

2.3 影像數據采集

5鏡頭搭載在SH-60X旋翼無人機上,任務區面積不大,選用該無人機可以1個架次完成影像數據采集。起飛前,需完成各項檢查,包括電池電量、內存卡讀寫、相機曝光等檢查。在確保飛行環境安全的前提下完成無人機起飛及影像數據采集。影像數據采集時,飛控手通過地面站對無人機飛行狀態進行監測,無人機嚴格按照規劃好的航線進行影像數據采集。采集完成后,完成無人機降落與拆卸裝箱等工作,并對航攝成果質量與數據的完整性進行檢查。航攝成果對比度明顯,質量好,POS數量與影像相對應,航攝成果可用。

2.4 空中三角測量解算

本次航飛獲取的影像數不多,可采用Context Capture軟件完成空中三角測量解算。由于無人機只記錄了下視鏡頭的POS,因此工程創建時側視鏡頭的POS用下視鏡頭來代替。影像數據及POS輸入導入后,結合相機檢校報告完成相機參數的錄入,提交空三任務,完成空三加密解算。空三加密完成后,其坐標系與POS坐標系是一致的,縮放系數是任意的。為了得到大地測量坐標系下的成果,將像控點導入并完成像控點的轉刺與平差。通過軟件自帶的平差報告可知,空三成果精度良好,所有像控點較差均符合相關規范要求,空三加密成果可直接用于后續數據的生產。

2.5 實景三維模型生產

本次生產成果主要用于地籍圖測繪,結合集群電腦配置,設置瓦片切片方式為規則格網,瓦片大小為100 m的正方形,平面簡化設置為“0”m,影像分辨率設置為1.5 cm,輸出格式選擇O SGB,紋理貼圖質量選擇100%,其余參數默認,提交建模任務,開啟集群電腦引擎,完成實景三維模型的生產。

2.6 地籍圖測繪

本次地籍圖測繪以內業為主,外業為輔。對于因模型拉花等原因造成的三維模型精度損失的區域,需外業進行補充測繪。對于模型完整的區域,將模型導入到EPS軟件中,完成地籍圖測繪。對于規則的房屋,借助EPS中的五點房命令進行快速繪制。對于不規則的房屋,采集墻面較為平整的區域,以點代面完成采集。為了便于外業快速準確的修補測,內業完成地籍圖后將其打印在紙張上,提供給外業,以快速完成地籍圖修補測。

3 精度檢測與統計

利用全站儀采集了36個界址點坐標,使用鋼尺量測了20條界址線長度,利用采集的界址點與量測距離對地籍圖精度進行檢測,統計結果見表1、表2。

表1 界址點精度統計表Tab.1 Precision statistics of boundary point

表2 界址線精度統計表Tab.2 Statistics of the accuracy of boundary line

按照同精度中誤差計算公式,得到表1中30個界址點的點位中誤差為±0.056 m,滿足地籍測量界址點±10 cm精度要求。表2中距離算數平均值為0.096 m,滿足地籍測繪二級精度要求。

4 結束語

以實際項目為例,采用傾斜攝影方式生產地籍圖,并對地籍圖成果精度進行檢測。結果表明,本作業方案生產的地籍圖滿足地籍二級精度要求,可為房地一體權籍測繪項目提供參考。