海州区韩家店镇房地一体测绘研究与实现

翟丽

（阜新市生态空间勘测设计院有限公司，辽宁阜新 123000）

0.引言

近年来由于我国国民经济的不断进步和发展，与我国城市规划、地理环境、土地管理、交通建设等息息相关的测绘技术需求将会越来越多，对于测绘技术和服务质量的重视程度将会越来越高。无人机倾斜测量摄影技术是一种新型的倾斜测量摄影手段[1]，将获取地理信息的步伐推向了全天候、实时性，这种测量方法与日常工作的融合度也愈来愈紧密。

目前无人机航拍测量在我国被广泛采用。它因具有运行速度快、测量技术灵活、效果快等特点，深受广大测绘人员和工作人员的喜爱。农村“房地一体”是一项保障人民权益的政策，它既是相关部门了解土地和房屋建设现状的重要手段，也是未来规划土地利用与住房建设的基础数据来源之一。对于农民来说，房地产情况调查就是将每一位个人的宅基地所有财产都合法化、转换成为其他社会利益的一种有效方式。农村宅基地的调查主要是对于宅基地内住宅房屋所在位置、面积、楼层数、所有权、建筑材料和使用情况进行调查。

1.基本原理

倾斜式摄影测量技术作为一种全新的工程测量技术[2]，已经广泛地应用在了建立工程三维模型中，并且可以广泛地应用在各种工程测量的业务当中。倾斜式摄影的测量方法主要是依靠无人机实现了数据采集[3]，这样可以在根本上改善测量的准确性。同时，通过探索和应用这种全新的测绘方法，为我们的测绘工作者创造了一个方便快捷的测量场景。

摄影测量就是利用图像来研究信息的收集，提取，处理和表达[4]，通过对被拍摄物体大小、形态、特点及位置等方面的信息进行加工来获取。这也是我们在测绘过程中的一个核心主题，测绘的主要任务就是通过设计和建立各类比例尺的数字地面模型和测绘地形图，提供一些基本的数据，建立一个土地信息系统和各类地理信息系统，为我国在城市开发中的各种工作做出更有效的决策，具备了重要的指导意义和推动作用。

2.无人机数据获取

本次研究采用南方SF700无人机、T53五镜头，无人机参数设置为：航向重叠度80%，旁向重叠度75%，飞行高度100m。测区采用CGCS2000坐标系，高斯三度带投影，中央子午线121.5°。

2.1 像控点布设

目前虽然有免像控的设备，但是在实际测量中，仍然需要布设像控点。作为摄影测量中的一个控制加密及其测图工具的基本要求[5]，像控点布置的好不好将会直接决定最终成果质量。所以像控点布设应该能够包括整个测区的边缘区域，从而达到控制测区的位置精度。

像控点一般按照路线的整个区域来布置，选择点应固定、平整、清晰、易于识别，尽量无阴影、无遮挡区域。如斑马线角点、房屋顶角点，方便内业数据处理人员查找。（如无明显地标可人工喷油漆或撒白灰的方式设置地标，见图1）。

图1 设置地标

2.2 无人机数据获取

无人机倾斜摄影采集数据前要进行以下工作：

（1）事先收集好研究区域的地形地貌资料，观察当天天气情况是否适合无人机飞行。

（2）特别注意检查测量的区域里是否被列为禁飞地带，测量的区域里面是否存在着高层的建筑物，信号基站，高压线塔等会干扰到飞行安全的设施，之后才能确定一个无人机合理的飞行距离和高度。选择一个地形平坦，视野开阔的位置作为一架无人机的起飞点。向相关部门申请飞行空域，合法飞行。

（3）依据国家规定的无人机航飞规范及规定，合理设计航飞参数规划航飞路线。

（4）布设并测量像控点坐标，像控点应均匀布设在研究区域内（例如若研究区域为矩形范围，则应该在4个拐角以及区域中心布设像控点）。

（5）实施飞行，起飞前使用飞行软件连接无人机，同时检查无人机状态，剩余电量，以及镜头是否安装好，确认好后起飞无人机。

3.三维建模

本研究采用了法国 Acute3D公司的Smart3D软件进行三维建模，它的主要功能是根据航拍视频或者照片自动生成各种三维模型或者正射影像。Smart 3D功能丰富强大，能够处理大多数的无人机航拍画面，非常适合用于地形测绘等业务，相比其他建模软件，大数据的空三测量和建立模型的处理效率更高。

（1）打开Smart 3D新建工程，选择路径，路径一定要是英文路径，下方勾选创建新区块。

（2）创建完区块后，加载影像照片，添加照片时设置感应器尺寸以及焦距。

（3）添加POS数据，导入POS信息，空间参考系选择CGCS2000，其次将字段与相应的列一一对应。

（4）导入控制点，提交空中三角测量。

（5）3D View可看航拍成果，可以看到无人机航拍时的点位，如果航线不在同一平面上（见图2），则再跑一次空三测量，进行纠正。

图2 空三测量纠正

（6）导入像控点，将所有像控点全部刺点完毕后再次提交空中三角测量。

（7）空三测量结束后点击新建重建项目，点击空间架构，选择坐标系，设置完成后直接提交生产等待任务完成，完成后可看到建立完的模型（见图3和图4）。

图3 建立模型1

图4 建立模型2

4.EPS测图

EPS地理信息中心（以下具体简称EPS平台）是北京清华山维新技术开发有限公司自主研究开发GIS数据的生产、处理、数据库构建及更新的测量和地理信息系统方面的专门软件。它很好地解决了目前我国测绘行业GIS大规模数据采集和生产过程中普遍出现的数据格式、数据标准不统一，带来的大规模数据入库困难，更新困难，质量监督管理困难等一系列的问题。

（1）在使用三维测图时，首先要定制工作台面，必须要定制三维浏览模块，使用倾斜摄影制图还需要定制三维测图模块，生成实景表面模型DSM文件。

（2）生成DSM文件后，加载本地倾斜影像，同时加载超大影像（见图5）。

图5 加载影像

（3）绘图编辑。

1）房子采集。由于韩家店镇居民区多为四边形平房，因此我们可以采用采用五点房绘制（见图6，按顺序点）。

图6 房子采集

2）道路绘制。绘制道路时选择加线，选好道路的编号，沿着模型上道路的边界线进行绘制。

（4）成图结果。将在EPS软件绘制完成的矢量图输出CASS10格式，导入CASS中，加入图框等要素。完成后输出成果（见图7）。

图7 CASS成果

5.精度评定

为了评定无人机倾斜摄影成图的精度，本次研究将通过对像控点的精度分析评价此次成图精度。将已经测量好的像控点坐标，高程数据单独保存，在野外使用RTK测量出的像控点数据作为真值，然后在EPS测图成果上找出对应的点位，单击对应点位，显示的坐标值及高程作为计算值，两者之差算出真误差得到无人机摄影成果的精度如表1所示。

表1 精度成果

通过外业实测和内业采集的像控点的平面坐标与高程值的比较，计算出地形图中平面坐标与高程点的中误差。通过外业实测和内业采集的像控点的平面坐标和高程对比计算，本次研究区域点位平面中误差为0.02m，高程中误差为0.05m。

通过此次研究，可发现无人机摄影技术完全可以满足农村房地一体化测绘1:500比例尺地形图的精度要求。

6.结论

随着现代信息科技的不断进步和发展，无人机的应用范围和领域也变得越来越多，而在测绘行业中，无人机倾斜式摄影和三维建模已经成为研究的热点。如今随着影像处理软件与三维建模软件的不断研发与改进，先进的软件算法配上无人机，可以迅速得到高精度的三维模型，相比于传统的测量方法，在房地一体测绘中，使用无人机倾斜摄影技术更加省时省力。通过本次研究，可以发现在房地一体测绘中，由于无人机摄影技术的应用，房地一体测绘的效率比使用传统测量方法更高，同时测量精度也符合作业要求，无人机摄影技术适合应用于房地一体化调查。