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倾斜摄影测量技术在地籍测绘中的应用研究曾兵

发表时间：2021/9/7 来源：《城市建设》2021年9月上17期作者：曾兵

[导读] 针对传统地籍测绘效率低、成本高等问题，本文提出采用倾斜摄影技术生产实景三维模型，利用CASS3D软件在模型上进行地籍图采集，利用检测点对地籍图精度进行检测统计，结果表明，采用倾斜摄影方式生产的地籍图，精度可以满足地籍三级精度要求，可为地籍测绘提供新的作业方式，从而提高生产效率，降低生产成本，为地籍测绘按时完成提供保障。

四川博达建筑勘察设计有限公司曾兵四川内江 641000

摘要：针对传统地籍测绘效率低、成本高等问题，本文提出采用倾斜摄影技术生产实景三维模型，利用CASS3D软件在模型上进行地籍图采集，利用检测点对地籍图精度进行检测统计，结果表明，采用倾斜摄影方式生产的地籍图，精度可以满足地籍三级精度要求，可为地籍测绘提供新的作业方式，从而提高生产效率，降低生产成本，为地籍测绘按时完成提供保障。
关键词：倾斜摄影测量；地籍测绘；精度分析
        0 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[1]。无人家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[2-3]。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[4-5]。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，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倾斜摄影技术概述
        1.1无人机倾斜摄影技术
        无人机倾斜摄影技术是近年来发展起来的一项高新技术!通过在无人机上搭载多台相机，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体的完整信息!并利用全自动化三维建模技术生成带有空间位置信息的实景三维模型。可真实反映地物的外观，位置，高度等属性，同时能输出等多种成果。
        1.2实景三维模型应用于地籍测绘的技术优势
        实景三维模型在三维数字测图软件中可以对模型进行放大、缩小、移动、多角度查看等操作，并且可以测量实景三维模型中的物体的参数，如长、宽、高、面积、体积等，与实地物体的数据信息一致。利用实景三维模型，可以获取界址点的坐标、宅基地的面积、房屋和附属设施的边长及相关的属性数据，将实景三维模型应用于房地一体确权登记，相较于传统的解析法数据采集，其主要优势有：
        （1）可以从多个角度观察房屋建筑物，掌握房屋的实际建设情况。
        （2）实现''非现场"测量地物要素，把原本大量的外业工作转移到内业完成，缩短了外业的劳动时间，降低了外业的工作强度。
        （3）实景三维模型精度高，地面分辨率达到1.5cm。
        （4）有效解决了入户测量困难的痛点问题。
        （5）实景三维模型与真实空间环境一一映射, 通过叠加已有的二维权籍数据，可以比较直观、清晰、生动地表达出房屋等不动产的外观现状。
        2案例应用及作业流程
        2.1外业流程
        （1）测区环境踏勘，仪器准备：本项目测区主要是行政村范围内的宅基地，在项目前期准备时，要对村庄周边环境勘察确认测区大小、地物的疏密、航测范围起伏及坡度、测区内最高地物等，并据此进行航线规划，确保航线囊括测区并外扩航高等距距离，对使用的大疆六旋翼M600 无人机和五镜头倾斜摄影云台要开展硬件搭设检查、通讯测试、磁罗盘校准等准备工作。
        （2）像控布设：像控点布设是为了保证空三的精度、确定地物目标在空间中的绝对位置，在本项目中，像控点布设以标志清晰、视野开阔、均匀分布、覆盖测区、位置固定为基本原则；像控点的间隔控制在100?150 m，像控点的标志采用交通标志线角点、明显清晰线性地物交点、靶标、地面红油漆箭头标志等。像控点的测量采用CORS网络RTK系统。
        （3）航线规划：航线规划主要以能获取到满足测绘需求和建模标准的测区影像为目的。倾斜摄影航线需在囊括测区的情况下外扩航高等距距离，以满足测区边缘建模效果。本项目航线规划以村庄为单位逐个设置，在实际航飞中，设置航高80-100m，航向重叠率、旁向重叠率都不低于80%，设计地面分辨率不低于1.5 cm，其他参数采用飞控系统软件自动计算的数值。
        （4）影像数据导出：航测结束后检查飞行数据质量，并拷取影像数据，导出无人机POS数据。
        2.2内业流程
        （1）影像数据、POS数据整理：将拷取的影像数据、POS数据、像控点数据导入预处理软件中检查测区范围内影像重叠度及照片质量、飞行质量检查等工作，对于重叠度不合格及照片质量不达标的架次及时重飞，确保数据无误。
        （2）空中三角测量：对预处理整理好的影像数据，进行像片内业刺点，即在多视角、多幅像片上精确标记出同名控制点的位置，内业刺点坚持虚实结合像素点、不刺过度曝光像片、不刺像片边缘、多镜头像片皆刺点的原则，然后通过建模软件Context Capture自动进行空中三角测量解算，将整体坐标纠正至本项目所用的平面坐标系。空三计算完成后要对运算的质量指标进行检查，主要包括：是否丢片？丢得是否合理？连接点是否正确？是否存在分层、断层、错位？检查点误差、像控点残差、连接点误差是否在限差以内。
        （3）实景三维建模：经过空三加密解算、区域网联合平差、多视影像匹配，各项质量指标符合要求后，通过建模软件设置三维模型构建的各项参数，可生成输出OSGB格式的实景三维模型、 DSM、DOM、DEM等产品。
        （4）实景三维模型的应用：本项目采用CASS3D进行立体测图，将Context Capture生成的OSGB格式的实景三维模型导入，进入三维编辑界面，辅助开展界址调查工作，进行矢量数据采集编辑，主要采集宗地界址线、居民地，建(构)筑物、道路、水系、植被、独立地物等要素及属性，制作满足登记发证要求的权籍图和不动产单元图。采集完成后对内业无法判读及遮挡的要素进行外业调绘和补测，调绘结束后对权籍图和不动产单元图进行更新。
        3精度检测与统计
        利用8个检测点检测地籍图成果精度，得到如下统计表格。

        从表1中可以看到，平面最大残差为8.1cm，高程最大残差为7.2cm，成果精度可以满足地籍三级精度要求。
        4结束语
        本文分析了倾斜摄影技术，并对倾斜摄影技术在地籍测绘中的内外业流程进行了详细说明，基于实景三维模型生产的地籍图，精度可以满足地籍三级精度要求，可为同行从业人员在生产地籍图时，提供新的作业方法。
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.
[3]蒋勤玉,丁兆连.基于机载GPS-IMU系统实现直接定向的研究[J].测绘与空间地理信息,2019,42(06):139-142.