摘要:针对传统地籍测绘效率低、成本高、费时费力问题,本文提出利用倾斜摄影建模,然后利用EPS软件在模型上直接采集地籍图的作业方式。首先从多方面对倾斜摄影进行讲解,然后以实际生产项目为例,对整个作业流程进行了详细说明,并利用检测点对地籍图精度进行检测,结果表明:本文的方法生产的地籍图可以满足地籍二级精度需求,可为同行从业人员提供一种新的作业方式,具有一定的实用性。
关键词:无人机;无人机倾斜摄影;倾斜摄影测量;地籍测绘
引言
传统地籍测绘采用全站仪、GPS-RTK等设备,虽然可以获得高精度的测绘成果,但是效率低、长期外业风险高、入户困难。为了解决以上面临的问题,可采用垂直摄影,基于虚拟环境下的立体像对对房屋进行采集,但是屋檐改正无法实现,且通过实践证明,此种方法生产的地籍图成果精度达不到规范要求。但是“农村房地一体项目”、“美丽乡村建设项目”等大型惠民项目工作量大、工期紧、质量要求高,寻求一种高效的生产作业方式迫在眉睫。无人机倾斜摄影技术是一项新的测绘技术,它和传统的垂直摄影相比较,增加了多个侧视相机,正好可以解决屋檐改正等问题,且多角度对同一地物进行拍摄,增加了地物信息的冗余度,有利于剔除不靠谱的加密点,提升空中三角测量的精度。鉴于此,本文以某一任务区地籍测绘项目为例,对测区进行像控点布设与采集,利用地面站软件完成航线的规划与影像数据采集,通过预处理、空三加密、实景三维模型生产等环节完成影像数据建模。利用专业的裸眼测图软件进行地籍图的采集与编辑,利用全站仪采集的检测点,按照高精度中误差计算公式计算检测点中误差,结果表明,本文提到的作业方法生产的地籍图可以满足地籍测绘规范要求的精度,可作为生产地籍图成果的主要作业方式,也可有效提高作业效率,减少潜在的风险,节约成本,缩短工期。
1倾斜摄影测量技术基本原理
倾斜摄影测量技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项新型测绘高新技术,它打破了以往正射影像只能从垂直角度航拍的局限,通过基于同一飞行平台上搭载多台不同方位传感器设备,同时从1个垂直、4个倾斜等5个不同的方位角度采集影像数据,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观的场景世界。开展倾斜影像数据航摄时,同时获取三维地理空间位置、航摄高度、影像旁向重叠度数据、影像航向重叠度等相关姿态数据,内业处理基于多张倾斜像片和基础控制点数据,通过解析空中三角测量方法,计算出倾斜像片数据任意目标点位的三维地理坐标,同时采集相应目标点的颜色信息数据,最后形成真实、丰富的点云数据集。
2生产软件介绍
2.1Context Capture建模软件
Context Capture是本特利的一款自动化建模软件,具有高精度、高效率、高质量的特点,是目前使用最多的一款软件,但是软件的空三解算通过率较低,本文在这方面也做了优化,可以提高空三解算的成功率,提升空三的质量。
2.2EPS软件
EPS软件是一款综合地理信息工作站软件,具有模块较多,基本上涵盖地理信息各个行业的应用,可根据客户需求定制开发,本次主要使用其三维测图模块完成地籍图的采集与编辑。
3项目验证
3.1倾斜影像数据航摄
倾斜摄影测量新型测绘获取外业影像数据,利用空中飞行平台设备搭载专业倾斜摄影测量仪器设备,空中航摄倾斜影像数据,同时获取空间地理位置数据、航摄高度数据、航片航向重叠度、航片旁向重叠度、旋偏角、飞行姿态等相关参数数据,然后基于获取的倾斜航摄影像数据布设像控点,并通过GPS卫星导航定位系统、全站仪等测绘仪器设备,开展外业实地像控点测量,完成前期外业倾斜航空影像获取及相关准备工作。
3.2数据预处理
只要是删除2架次的无效影像和POS,整理POS数据,删除无用的参数,只保留相机曝光时的经纬度坐标值和高程值。无人机由于姿态较差,引入姿态可能对后续空三解算带来不便,因此这里对姿态角也进行删除,利用软件空中三角测量解算,来计算每张影像的空间位置和姿态。利用EPT软件,对原始影像进行匀色处理,提高影像的质量。利用重命名软件对2架次影像进行重命名,确保2架次影像无重名。更改POS的点号名,使之与影像一一对应,确保可一次性引入POS数据。
3.3空中三角测量
提交空三任务,利用多视空中三角测量技术和低精度POS,完成复杂关系下的特征点提取与基于POS的平差调整。空三一次性完成,选择坐标系,导入像控点成果并完成像控点的转刺。再次提交平差任务,将虚拟坐标系转到像控点坐标系下,完成带像控点的平差,结合平差报告查验空三成果的可用性,成果可用。空中三角测量涉及到的主要有影像金字塔的创建、特征点的检测与提取、特征点的匹配与调整。
3.4倾斜摄影实景三维模型生产
倾斜摄影测量新型测绘内业数据处理,基于大量倾斜航摄影像、外业基础控制测量等数据,通过解析立体空中三角测量方式,利用专业倾斜摄影测量内业数据处理软件解算出倾斜航摄影像任意场景目标点位的空间三维坐标数据,同时采集相应场景目标点的颜色信息数据,直至形成真实直观的实景三维模型数据、丰富的实景三维点云数据集,最后进行实景三维模型优化等处理工作。
3.5地籍图采集
在清华三维EPS软件中,在三维测图模块下,对OSGB格式的模型进行转换并加载,然后加载正射影像。这里主要以实景三维模型和数字真正射影像为参考,进行地籍图的采集。在采集无屋檐的房屋时,利用真正射影像直接采集;在采集需做屋檐改正的房屋时,利用实景三维模型,在建构筑物的主体结构上进行采集,直接对屋檐进行了改正。在采集道路上时,可利用正射影像为底图,直接在正射影像上进行道路采集。对门墩、围墙等按照地形图要求进行采集。在采集完成后,对由于模型问题内业未采集的,可通过外业进行补充采集,确保最后地籍图成果完整可用。
4精度检测与评定
利用全站仪采集15个房角点,将采集的坐标与地籍图上对应的坐标进行比对,得到每个检测点在X方向和Y方向上的残差,残差单位为米,横轴代表检测点号,纵轴代表残差值得绝对值。利用高精度中误差计算公式,对15个检测点的中误差进行计算,得到本次拟实验区域检测点的平面中误差为0.044米,可以满足地籍一级精度要求,说明本文的方法可以用来实现地籍图的采集。
结语
利用倾斜摄影测量新型测绘技术手段开展地籍测绘,能够自动化解析空三与进行模型生产,并在较短时间内生产高质量、高精度的实景三维模型和真正射影像成果,在此基础上开展地籍专题要素采集和地籍图编制工作,大量减少外业测绘工作成本,内业数据处理高效、判读准确性高,提升了测绘技术服务整体工作效率。同时亦可获得真实、直观再现的实景三维模型与真正射影像等测绘级产品,为政府辅助决策和行业应用提供测绘技术服务保障和支撑。鉴于倾斜摄影实景三维模型能够为用户提供更丰富的地理空间位置信息和更直观的场景用户体验,该技术在国内乃至国外等发达国家已经广泛应用于自然资源管理、公共安全、城市综合管理、军事演练模拟、基础设施监测等行业领域,具有较高的应用推广价值。
参考文献:
[1]魏军,曹琴.基于倾斜摄影采集立面图方法的研究[J].数字技术与应用,2020,38(1):46+48.
[2]乔天荣,马培果,许连峰,等.基于无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用分析[J].矿产勘查,2020,11(12):2698-2704.