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摘要:农村房地一体测绘的工作对象是一些不动产单元区域与结构,这些区域的实际形状与地形情况较为复杂。使用传统测量测绘方法难度较大,也容易出现人工误差,采用无人机倾斜摄影技术能够有效提升不动产区域内各位置的精度与测绘工作的效率。无人机倾斜摄影技术是通过不同角度摄影信息的收集以及相应坐标、航速等参数的统一结合与分析来对测量区域的房地体表征三维进行重建的技术。本文对倾斜摄影测量技术应用于农村不动产权籍调查进行分析,以供参考。
关键词:倾斜摄影;测量技术;农村不动产权籍调查
引言
我国自2014年开始实行不动产统一登记,目前国有土地不动产数据整合工作已接近尾声,农村地区不动产登记成为当前及今后一段时期不动产登记中的一项重要工作。全国各地已陆续开展农村地籍和房屋一体化不动产权籍调查,自然资源部明确力争到2020年底前基本完成农村“房地一体”确权登记发证工作。
1倾斜摄影测量技术原理
倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近十几年发展起来的一项高新技术,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(当前常用五镜头相机),同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像,分为正摄、前视、后视、左视、右视,配合IMU/DGPS获取高精度的姿态和位置信息,通过特定的数据处理软件进行数据处理,将所有影像纳入到统一的坐标系统中,获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片(一组影像),镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片(四组影像)。将倾斜摄影测量技术应用到无人机上,实际就是在做一个三维模型,利用专业软件进行纹理自动贴图,还能利用专业的软件实现解译和测量级的量测。
2无人机倾斜摄影在房地一体测绘工作中的应用优势
1)由于无人机倾斜摄影在实际应用中可以通过视点移动以及视角转变来获得同一物体的不同影像,能够实现全方位真实地对不动产结构多信息进行三维重建,这一技术在应用中能够有效弥补传统摄影测绘技术获取的信息单一性等缺点,因此,近年无人机倾斜摄影技术在测绘市场取得了长足发展。2)由于无人机设备的运用能够最大限度地节省人力,并且提升测绘工作效力,所以能够更好地协调农村房地一体测绘工作的内外业协同关系,防止因为天气等因素导致的测绘工作推延问题。并且由于无人机外业摄影测绘效率更高,很多外业工作的时间节省下来也能够更好地提升内业测绘效率,从而降低人工误差对测绘工作的影响。如正射影像和三维模型成果的利用,也使这农村房地一体测绘成果可以在很多方面进行转化与应用。
3技术路线
3.1技术路线设计
①布设地面控制点,一部分作为精度检测时的参考控制点,另一部分用作倾斜摄影测量的像片控制点;②利用倾斜摄影测量技术开展覆盖试验区的倾斜航空摄影;③对影像数据进行预处理;④利用立体测图技术解算加密点的平面坐标和高程,即自动空中三角测量;⑤利用Smart3DCapture平台构建试验区三维空间模型;⑥利用三维模型成果作为工作基础,进行界址点和界址线信息采集工作;⑦将模型数据与全站仪实地采集的数据进行对比验证,分析模型精度和地籍成果精度。
3.2数据采集
在测区内布设足够密度的相片控制点,并测绘相片控制点的CGCS2000坐标,使用多旋翼无人机搭载5镜头数据采集设备对已布设好的航飞线路进行低空飞行,采集大树村各房地一体不动产单元的影像数据工作,获取具有一定重叠度的航摄单片影像。
3.3数据处理
(1)飞行数据准备导出影像,写入POS,先检查采集数据的完整性与可靠性,删除废片。检查像片的航向、旁向重叠度是否符合要求,对重叠度不达标的区域,考虑进行补飞补拍。对影像进行匀色匀光处理。
2)倾斜三维矢量测图基于倾斜三维模型数据直接对建筑物边角及独立地物进行测量,还可以对高程点进行提取,量测和提取成果直接输出成图。利用倾斜三维模型数据进行数据采集,对同一地物进行量测时,可以参照该地物不同视角的多张影像,从不同角度借助十字与垂直辅助线进行点与线的量测。相较于传统立体像对测图方式,倾斜三维模型测图可以360°无死角,因而无须进行房檐改正,直接采集建筑物墙勒脚,提高了工作效率和测图精度。
3.4精度检查
为了确保项目整体坐标系统的准确性,本项目使用天宇网络RTK连接到徐州本地CROS,控制点的收集遵循GB。T18314-2001全球定位系统GPS测量规范确保了项目整体的精度。为了尽量消除包括测量仪、大气和人为在内的一系列误差,检查点在当天飞行任务开始前,与控制点的配置同时进行,使用相同的RTK和所有车站计收集检查点相关的数据。根据本项目技术设计书的精确度检验技术要求和房地产权书测定的精确度检验标准,本项目的检查点主要分布在标识物和房角,总共选择20个检查点。经过精确度检查,本项目平面位置误差0.045m,满足TD/T1001-1011《土地调查规程》容许差±0.1m、中误差±0.05m的精度要求。
4难点设计解决方案
(1)统筹兼顾精度控制、精度验证和航摄需要,从整体到局部,逐级控制。均匀布设覆盖全部试点区的四等GNSS控制网作为首级控制网,根据试点区内村落、建筑分布特点合理布设二级控制网和图根控制网。对于建筑物密集、通视条件不佳的区域适当加密布设控制点,同时考虑到无人机航摄和精度验证需要,布设一定数量的像控点和精度检测控制点,将控制点网与空三网联合平差。(2)提高空三加密质量和精度。分析空三残差报告,在加密点不稳定、精度不高的格网中进行人工干预处理,手动去掉残差较大的错点,在空三格网正确率大于80%后,通过条件过滤、设定优化步长等操作,将空三结果控制在约束范围内(平面最大误差小于4像素,平面中误差小于0.4像素,平均偏差趋近于0)。
5实验与分析
采用哈瓦4轴8旋翼无人机一台,搭载双IMU、双模GPS和双磁罗盘工业级飞控系统。在试验区内共布设49个四等控制点、565个二级控制点和2186个图根控制点。基于Smart3DCapture处理软件平台进行数据处理,构建三维实景模型。采用基于GPU(GraphicsProcessingUnit)并行运算的影像密集匹配技术和三维建模技术进行模型构建及纹理映射,建立初步三维实景模型。最后,对模型进行系统的质量检查和优化修补。试验证明,在获取基础数据的效率方面,本文的技术方法相对于传统数字测图提升近2倍,且能够同步获得试验区的三维实景模型,而三维建模效率是传统3DMax建模方法的30倍。
结束语
在此前提下,无人机倾斜摄影获取的三维模型成果,实现了能让内业生产工作者通过传统测绘无法获取的视角对房屋进行绘制,保证了地籍测量中对于宗地、房屋的精细化需求,同时这一点很好地解决了传统外业工作中,由于无法入户,或无法获取高层房屋信息的痛点,较大的提升了作业效率,缩短了项目周期,并通过将大量外业工作转至内业,改善了传统测绘外业从业人员受天气和环境影响的严苛工作环境。
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