无人机倾斜摄影在地籍测绘中的应用研究

无人机倾斜摄影在地籍测绘中的应用研究

贾启鹏

内蒙古中评信房地产资源资产评估测绘有限公司

摘要：随着城市化的不断发展，国土空间难以容纳迅速增加的城市人口和城市功能，造成多种城市问题的发生，因此必然要向集约高效的土地立体化利用方向发展。地籍测绘是自然资源部门进行土地管理的基础，要求精度高、速度快、成本低。无人机倾斜摄影技术因其采用大量航空影像采集、空三测量加密、三维实景建模等关键技术，能真实有效地将测区的地物地貌高精度测量出来，故将其应用于地籍测绘项中能够发挥其高效、快速、便捷、精准的特点。

关键词：无人机；倾斜摄影；地籍测绘；应用

引言

随着我国地籍管理逐渐向信息化、现代化发展，对地籍数据的快速采集和更新有了新的要求。无人机倾斜摄影测量能够实现大面积地物影像快速获取，针对某些建筑分布较为零散的地区地籍测量项目，能够较好地解决传统测量方法的弊端。以无人机为基础平台，搭载倾斜摄影测量系统，能够实现大面积范围内的地籍要素的测绘工作，从而能够提高地籍测量效率，在地籍信息快速测绘更新中具有较大优势。

1地籍测绘

地籍测绘是通过测量地块图斑权属界线所有界址点坐标的方式，进行详细调查并核实数据。地籍测绘工作包括确定地块附着物位置、面积等具体情况，并使用仪器设备进行精准测绘，绘制图形并形成电子版资料。在进行地籍测量时，还会进行地籍图和控制点等内容的测绘。其中，地籍权属调查是该测绘工作的核心内容。在进行调查时，需要进行地基勘测、现场指界等内容的勘察，并需要查询已有的用地资料，完成签字盖章和数据库入库等一系列操作。

2无人机倾斜摄影测量

2.1航摄规划

在进行无人机倾斜摄影测量航摄作业前，需要结合航拍规范和测区实际情况对航摄过程进行合理规划，最大限度地保障所拍摄的外业影像满足规范和生产使用要求。航摄规划是无人机倾斜摄影测量的基础，包括航高设计、重叠度设置、航线规划等内容。无人机航摄高度即为相机与作业参考基准面间的垂直距离，通常航摄高度越高，地面分辨率越低，因此，在实际航摄作业过程中需要控制航摄高度，保障所获得航摄影像地面分辨率满足规范和应用要求。像片重叠度本质是相邻像片之间所拍摄的相同地面影像的重叠程度，分为航向重叠度和旁向重叠度。一般情况下，像片重叠度越高，建模效果越好，但实际航摄作业过程中，过高的影像重叠度往往会使得航摄过程较为复杂，因此，在满足规范和数据精度要求的前提下，结合测区实际地形地貌，设置合理的像片重叠度。无人机倾斜摄影作业的航线设计应在满足规范要求的前提下，坚持既能全面覆盖整个测区、又能缩短外业作业时间为原则，满足无人机续航需求，提高航摄外业作业效率。

2.2像控点布设与自动空三

像控点是整个航摄作业的基础，像控点的选择和量测精度直接决定了三维模型的构建精度，因此在布设像控点时，应尽量选择空旷地区布设标志，便于航摄识别；像控点布设密度和三维模型精度密切相关，通常情况下每平方千米不得少于１５个像控点，依据作业场地实际情况进行加密布设；布设完成后应及时采用高精度ＲＴＫ多次重复量测像控点坐标，剔除粗差后取均值作为像控点坐标成果，保障像控点量测精度。无人机倾斜摄影测量融合了空间定位、姿态测量、视觉还原等技术，实现了地物要素的高精度空间位置信息及精细化纹理特征同步采集，从而生成可量测的高还原度三维实景模型。空中三角测量作为倾斜摄影测量的关键技术之一，近年来逐渐向自动化方向发展，通过输入倾斜影像及地面控制测量数据，即可自动进行影像连接点自动匹配、粗差检测、自由网构建、区域网平差等，完成自动空三解算。

2.3影像密集匹配

影像密集匹配是以Ｓｈｉｆｔ算法为基础原理，通过构建符合要求的数学模型，计算需进行匹配的特征点之间的欧氏距离，以欧氏距离为参考匹配测度，对获取的航摄影像特征点进行匹配处理。但Ｓｈｉｆｔ算法自身具有一定的局限性，匹配效率略低，适用范围较为有限，因此可采用将影像分块方法对Ｓｈｉｆｔ算法进行辅助，确保在视差范围相对较大的条件下，Ｓｈｉｆｔ算法依然可具有较高的匹配速度。

3无人机倾斜摄影在地籍测绘中的应用

3.1获取航摄影像及测绘数据

航摄影像及测绘数据的获取即为飞行任务，飞行任务由飞行和数据获取两部分组成。首先在地面控制站无人机配套软件规划飞行参数，根据无人机搭载的相机内在参数设置飞行高度为200m。由于测区面积不大，采用手动导航模式。拍摄过程中根据地面控制站显示的关于无人机的姿态、速度、高度、电池状态等参数实时对无人机的航行状态进行调整。无人机航向重叠85%;旁向重叠65%，地面分辨率为5cm，测绘精度为0．01m。无人机所拍摄的数码像片实时传输至地面站。

3.2航摄镜头畸变的校正

无人机摄影采像设备分为专业测量相机和非专业普通相机，非专业普通相机的性价比远远优于专业的测量相机，被越来越多地用于无人机倾斜摄影测量系统中。但是高性价比是相对于专业摄影测量相机的昂贵的价格而言的。非专业普通相机本身存在镜头的机械加工误差和装配系统误差，这使得在航空摄影测量过程中存在一定程度的线性镜头畸变误差，对地形图测绘的精度产生影响。线性镜头畸变误差分为径向和偏心两类误差，必须纠正。根据已知校核点的坐标和高程与挑选出对应的控制点的坐标和高程联立方程组，由校核点坐标高程推导出控制点坐标高程，从而完成由镜头畸变导致的线性误差的校核。线性畸变差修正需在空中三角测量加密之前进行。

3.3空中三角测量

采用光束法进行空中三角测量。光束法区域网平差是以一张像片组成的一束光线作为平差的基本单元，以中心投影的共线方程作为平差的数学模型，以像点坐标为观测值，根据相邻像片公共交会点坐标相等、控制点的加密坐标与地面坐标相等为条件，解求出每张像片的外方位元素和加密点的地面坐标。操作方法如下:首先，选择坐标系，将校核点测量数据转换成空三测量任务选择的坐标系下的数据，提交平差计算任务;其次，将航测结果虚拟坐标系，从而完成校核点平差任务，利用平差报告校核空三测量成果。由于光束法是采用共线条件方程式作为数学模型进测量数据行平差，精度高，计算严谨可靠。

3.4实景三维模型建立

空中三角测量完成后，才可以进行三维实景模型建立。三维实景模型建立的过程中最关键的环节是航摄影像的匹配工作。航摄影像的匹配方式分为:有特征点(明显的几何图案)时采用特征点匹配;特征点不明显时采用灰度匹配，作为地籍图测绘，测区在城乡接合部，故采用特征点匹配方式。由于航摄过程中航向重叠85%，旁向重叠65%，就导致同一个物点存在于多张像片上，并且由于航摄过程中姿态、速度、倾角的不同，更加造成了大量冗余的像点，这对航摄影响的匹配造成了一定的干扰。

3.5绘制地籍图

地籍测绘的成果之一为地籍图，在完成实景三维模型制作之后，利用软件将实景三维模型转换为地籍图绘制软件能够识别的数字表面模型成果，然后利用EPS软件加载数字表面模型成果，同时导入测区边线数据以及航摄影像。手动调整与测区边线数据误差较大的数据，即可完成地籍图绘图任务。

结束语

无人机倾斜摄影测量能够在较短时间内采集大量的地物特征信息，尤其是某些房屋建筑分布较为零散的地区，采用无人机倾斜摄影测量，可以大大提高地籍测绘效率，降低作业强度。以无人机倾斜摄影测量技术进行地籍测量，可以大大提升地籍测绘效率，且数据成果较为可靠，对实现我国地籍管理基础数据的快速更新，具有较强的现实意义。

参考文献

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［３］邹志鸿，周银朋，王兵．无人机航空摄影测量技术在第三次全国国土调查中的应用［Ｊ］．地矿测绘，２０２１，３７（２）：３８－４２．