曾 毅

（長江空間信息技術(shù)工程有限公司（武漢），湖北 武漢 430010）

利用無人機(jī)進(jìn)行地籍測量的主要工作就是收集土地及其附著物的土地基本信息，以數(shù)據(jù)、圖表的形式表現(xiàn)，滿足土地稅收、土地利用規(guī)劃及土地產(chǎn)權(quán)保護(hù)等土地利用需求，為相關(guān)部門提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持[1]。目前，在進(jìn)行大比例尺小范圍的地籍測繪作業(yè)時，運(yùn)用無人機(jī)攝影測量技術(shù)獲取正射影像和三維模型數(shù)據(jù)已成為一種經(jīng)濟(jì)合理的手段。傳統(tǒng)地籍測量通常采用解析法進(jìn)行野外界址點(diǎn)坐標(biāo)的測量，解析法包括極坐標(biāo)法、內(nèi)外測距法和支導(dǎo)線法[2]。運(yùn)用極坐標(biāo)法可以測量到待測范圍內(nèi)的全部界址點(diǎn)，但所測的坐標(biāo)值會受導(dǎo)線最薄弱點(diǎn)、分支導(dǎo)線點(diǎn)和圖根點(diǎn)誤差傳遞的影響，導(dǎo)線邊和水平角也會受到誤差影響[3]。采用無人機(jī)測量技術(shù)測繪地籍圖，是在空三加密過程中運(yùn)用光束法平差或區(qū)域網(wǎng)平差的方法獲取權(quán)屬界址點(diǎn)坐標(biāo)，得到的坐標(biāo)精度分布均勻，且不存在誤差傳遞，尤其是在建筑物比較密集的城區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)，利用無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行測量能夠節(jié)省大量的時間和精力。

1 無人機(jī)傾斜攝影測量原理及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 無人機(jī)攝影測量原理

無人機(jī)技術(shù)是通過無線電波的遠(yuǎn)程操縱，在無人駕駛的情況下完成。無人機(jī)的飛行遙控平臺包括3種飛行方式，分別是人工操控、半自主飛行或是全自主飛行。目前無人機(jī)測量飛行平臺主要搭載傳感器設(shè)備（非量測數(shù)碼相機(jī)），在待測區(qū)域進(jìn)行像控點(diǎn)的選擇，在無人機(jī)操作系統(tǒng)中規(guī)劃飛行區(qū)域與飛行線路，獲得低空遙感影像數(shù)據(jù)，通過圖像處理軟件進(jìn)行像片的接邊，獲得數(shù)字正射影像圖。無人機(jī)測量技術(shù)的作業(yè)流程包括飛行任務(wù)的提出、技術(shù)準(zhǔn)備、航攝分區(qū)、航線設(shè)計、像控點(diǎn)布設(shè)與量測、航空攝影和觀測后數(shù)據(jù)檢查等步驟。無人機(jī)測量技術(shù)是一種可以實時自動獲取測繪工作所需的空間信息，再以圖像處理軟件作為輔助技術(shù)支持的全新測繪技術(shù)[4]。與傳統(tǒng)的航飛方式相比，無人機(jī)以其低風(fēng)險、低空機(jī)動性能好、操作簡易、方便攜帶、性價比高、成本低廉等獨(dú)特優(yōu)勢，得到廣泛應(yīng)用[5]。

1.2 傾斜攝影測量的關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 多視影像的聯(lián)合平差

多視點(diǎn)圖像不僅包含各種垂直式立體攝影的圖像數(shù)據(jù)，還包含了各種傾斜式立體攝影的圖像數(shù)據(jù)。在視點(diǎn)圖像的各種角度層次上對多個同名點(diǎn)圖像進(jìn)行自動角度匹配和采用自由格光束法平差，獲得更良好的圖像同名點(diǎn)自動匹配顯示效果[6]。同時建立了多視點(diǎn)影像自檢區(qū)域網(wǎng)平差中連接點(diǎn)、連接線、控制點(diǎn)坐標(biāo)和GPS/IMU輔助數(shù)據(jù)的全網(wǎng)誤差分析計算處理方程，通過相互之間聯(lián)合的解析運(yùn)算，保證了全網(wǎng)平差處理結(jié)果的計算準(zhǔn)確性。

1.2.2 多視影像的密集匹配

影像匹配是實現(xiàn)攝影測量的根本性問題之一。多視影像技術(shù)具備覆蓋廣、分辨率高的優(yōu)勢，因此多視影像匹配的第一步就是快速、準(zhǔn)確地從多視點(diǎn)的地物上獲取三維信息[7]。近年來，多基元、多視點(diǎn)圖像匹配逐漸成為研究的熱點(diǎn)。目前，建筑物可通過搜索更直觀的二維圖像特征，例如邊緣、墻體結(jié)構(gòu)和其紋理，幫助確定二維向量數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)，將不同視角的二維圖像特征轉(zhuǎn)化成三維。在確定建筑物的墻面時，可以選擇多個參數(shù)因素給予一定權(quán)重，將建筑物的墻面區(qū)域劃分為不同形狀和類別，進(jìn)行平面化掃描和分割，得到相應(yīng)的建筑物側(cè)邊區(qū)域。對側(cè)邊部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行再造，提取出建筑物屋頂?shù)膶哟渭捌漭喞?/p>

2 無人機(jī)測量技術(shù)進(jìn)行地籍測量中的應(yīng)用

2.1 像控點(diǎn)布設(shè)

為提高內(nèi)業(yè)操作的準(zhǔn)確性，控制點(diǎn)應(yīng)選用較尖的標(biāo)記；控點(diǎn)標(biāo)志的尺寸應(yīng)大于70 cm，具體點(diǎn)位應(yīng)明確標(biāo)示；控點(diǎn)應(yīng)盡可能平坦，以避免有遮擋；可以根據(jù)地圖的不同選擇持久性存在的事物，例如噴涂、膠布等，像控點(diǎn)上的標(biāo)記物應(yīng)該與其他地表的顏色有鮮明對比。

為了確保最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在拍攝前必須布設(shè)像控點(diǎn)標(biāo)志。在混凝土路面、瀝青路面等硬地面上選擇圖像控制點(diǎn)時，一般采用油漆對圖像控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；圖像控制點(diǎn)選擇在土壤較軟的地方時，通常使用黏土粉作為圖像控制點(diǎn)標(biāo)記。

2.2 試驗區(qū)概況

本次試驗區(qū)域為陜西某縣，總面積600 km2，地勢平坦，地形高差在10 m以內(nèi)。主要地物為1～3層房屋，農(nóng)田、池塘、樹林等。無人機(jī)作業(yè)時間為13：00～15：00，在該時間段內(nèi)，測區(qū)內(nèi)天氣晴朗，光線適中，1～2級微風(fēng)，適合飛行。

2.3 航線規(guī)劃方案和航飛參數(shù)設(shè)計

（1）本實驗測量區(qū)域為村莊，面積較小且位置分布、覆蓋范圍較廣，計劃兩天完成飛行任務(wù)，采用CGCS2000坐標(biāo)系，1985國家高程基準(zhǔn)，明確成果格式為原始航拍影像格式、像控點(diǎn)點(diǎn)之記等。

（2）確定無人機(jī)機(jī)型，選擇輕小型翼無人機(jī)，相機(jī)型號為PSDK102S1075Y，焦距為35.652 mm，影像尺寸為6 000 像素×4 000 像素。

（3）明確航飛區(qū)域，是否為禁飛區(qū)，利用奧維地圖查看測區(qū)地況，確認(rèn)無飛行限制。

（4）掌握測量當(dāng)天的天氣情況，在日出到9：00、15：00到日落兩個時間段完成飛行任務(wù)。

（5）結(jié)合實際地形，將航高適當(dāng)降低，按優(yōu)于規(guī)定分辨率的要求進(jìn)行航飛。

（6）重疊度設(shè)置需要滿足規(guī)定的要求。

（7）旋偏角設(shè)置不大于15°，滿足重疊度情況下，不大于30°。

（8）檢查單張影像是否存在欠曝、過曝、云層較多等情況；檢查整個測區(qū)（用生產(chǎn)快視拼圖查看）是否存在漏片、錯拍、空洞等情況，發(fā)現(xiàn)后須及時進(jìn)行補(bǔ)拍。

本試驗設(shè)計航高為90 m，地面分辨率（GSD）為1.5 cm，按照常規(guī)地籍測量航向80%旁向重疊度70%進(jìn)行作業(yè)。航片地物輪廓清晰、色彩均勻，滿足項目的使用要求。

2.4 數(shù)據(jù)處理及模型效果

2.4.1 空三結(jié)果

將前端獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)Context Capture數(shù)據(jù)處理軟件整理后，輸入所布設(shè)的實測的像控點(diǎn)坐標(biāo)，在圖像上刺點(diǎn)，得益于相機(jī)出色的光學(xué)組件，空三解算一次通過，未發(fā)生分層等問題。

2.4.2 模型效果

本項目建立的模型效果較好，無拉花、破洞現(xiàn)象，墻面平直，邊角較為分明，適合后期DLG的生產(chǎn)。

模型效果如圖1所示。

圖1 模型效果

三維模型精度檢查如表1所示。

表1 三維模型精度檢查 單位：m

點(diǎn)位誤差值最大為4.0 cm，最小值為0.7 cm，X方向最大誤差是1.9 cm，Y方向最大誤差是4.1 cm。對模型進(jìn)行整體分析，模型整體精度較高，上述誤差均滿足規(guī)定項目精度需求和平面精度規(guī)范要求。

2.4.3 地籍圖繪制

基于項目完成的真三維模型，使用EPS軟件，以模型為基礎(chǔ)繪制了DLG，并進(jìn)行了精度驗證，驗證的結(jié)果滿足項目要求。地籍圖繪制如圖2所示。

圖2 地籍圖繪制

2.5 界址點(diǎn)點(diǎn)位精度結(jié)果統(tǒng)計

以最終繪制的DLG為基礎(chǔ)，檢驗界址點(diǎn)的實測精度與繪圖精度差值，精度校驗結(jié)果如表2所示。檢核點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差2.89 cm，滿足《國家基本比例尺地形圖更新規(guī)范》（GB/T 14268—2008）、《地籍調(diào)查規(guī)程》（TD/T 1001—2012）等規(guī)范中的不大于5.00 cm的要求，最大允許誤差≤10.00 cm的要求，故將傾斜攝影測量應(yīng)用到房地一體中具有可行性，滿足項目要求，充分彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單點(diǎn)式地籍測量作業(yè)的局限性。

表2 界址點(diǎn)點(diǎn)位精度統(tǒng)計 單位：m

3 結(jié)語

本項目采用無人機(jī)航空攝影測量作為技術(shù)手段，通過無人機(jī)外業(yè)航飛、像控測量、三維模型制作、線劃圖采集等流程，獲取農(nóng)村房屋不動產(chǎn)登記所需的地籍和房產(chǎn)測量數(shù)據(jù)。無人機(jī)加多鏡頭相機(jī)的組合模式，相較于傳統(tǒng)人工測圖方式，在效率方面大幅度提高，減小了測繪外業(yè)人員的工作強(qiáng)度，經(jīng)實地采集檢查點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)精度檢查，界址點(diǎn)成果精度完全滿足地籍測繪成果精度要求，成果數(shù)據(jù)可靠，將傾斜攝影測量運(yùn)用到不動產(chǎn)測量中，使用Context Capture軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，具有較好的可行性，未來將成為地籍?dāng)?shù)據(jù)獲取的重要技術(shù)方法。