倾斜摄影测量在房地一体权籍测绘中的应用

2023-06-04刘涛

黑龙江科学 2023年8期

刘涛

(三和数码测绘地理信息技术有限公司,甘肃天水 741000)

0 引言

房地一体确权登记项目外业工作量大,工期紧,作业成本高,传统方法是利用GPS-RTK与全站仪等设备进行界址点坐标采集,利用钢尺进行界址线距离量测,但这种地籍测绘方法已无法满足项目需求[1-3]。而无人机倾斜摄影测量已被广泛应用于各行业。为了减少外业工作量,缩短作业周期,降低生产成本,基于倾斜摄影作业原理,提出采用无人机搭载5镜头倾斜相机获取倾斜影像数据,外业均匀采集适量像控点及检查点进行成果坐标系转换及精度检测。利用倾斜摄影建模软件进行空中三角测量解算与三维模型制作,利用地籍图生产软件完成地籍图测绘,并对成果精度进行检测。以某项目为例,从界址点、界址线两方面对本方法生产的地籍图精度进行检测,结果表明,地籍图成果满足地籍精度指标二级要求,可以为房地一体权籍测绘提供参考。

1 倾斜摄影技术及房地一体权籍测绘作业流程

倾斜摄影测量是一种全新的空中摄影测量技术,其在飞行平台上搭载多台传感器,可获取多角度、全方位的影像,较传统的垂直摄影测量倾斜摄影角度多,获取的影像有用信息更加丰富,在数据解算环节增加了约束条件,提高了数据解算精度[4-5]。以5镜头倾斜相机为例,其由1个下视相机和4个侧视相机组合而成。下视镜头主要从垂直地面的角度获取影像数据及被摄物体的侧面信息。虽然获取的影像数量大,冗余数据较多,但有用信息更加丰富,盲区更少,这为高精度测绘产品的生产提供了保障[6-8]。目前,倾斜摄影测量技术已获得数字表面模型、数字正射影像、数字高程模型、数字线划图及实景三维模型等成果。

房地一体权籍测绘作业流程主要包括任务区实地勘探、已有资料收集、像控点布设测量、无人机航线规划、影像数据采集、空中三角测量解算、实景三维模型生产、地籍图测绘、精度检测等,具体作业流程如图1所示。

图1 基于倾斜摄影技术的房地一体作业流程Fig.1 Work flow of integrated property based on oblique photography

2 案例分析

为了验证本方案的可行性,以某村庄为研究对象展开作业。任务区地势平坦,树木遮挡少,采用无人机从空中对地面进行影像数据采集可获得更加丰富的影像信息,因此决定采用无人机搭载5镜头相机进行航空摄影测量作业。

2.1 像控点布设与采集

在垂直摄影测量中,像控点的布设需考虑重叠度,因此布设点位时要参考航线。而在倾斜摄影测量中,由于多视角覆盖、重叠度很高,布设点位时只需考虑间隔距离。在地籍测绘中按照500 m间隔布设点位,并在精度薄弱区域布设一定数量的检查点,用来检测地籍图成果的精度。为了提高内业像控点转刺精度,像控点靶标采用红白油漆等边三角形喷涂,喷涂形状如图2所示,三角形边长为60 cm。

图2 像控点靶标Fig.2 Image control point target

每个点位采集3次,要求采集状态为固定解,且同一点多次采集坐标值平面与高程较差均小于2 cm,对于不符合要求的点必须重新测量,直到采集成果符合要求为止。对采集成果求取平均值,作为最终的测量成果。为了便于内业对点位进行准确判断,对每个点位采集实地照片,照片要能够准确反映现场状况,一般要求采集3张远景,1张近景。

2.2 无人机航线规划

地籍测绘精度越高越好,在航线规划中选择下视焦距35 mm、侧视焦距50 mm的长焦相机。设置地面分辨率为1.5 cm,以下视35 mm为标准进行航线规划,航向、旁向设置重叠度均为85%,选用WapPointMaster软件。航线规划完成后,将规划好的航线导出,上传飞控。本次规划共获得POS数据1 585个,5镜头影像共计7 925张。

2.3 影像数据采集

5镜头搭载在SH-60X旋翼无人机上,任务区面积不大,选用该无人机可以1个架次完成影像数据采集。起飞前,需完成各项检查,包括电池电量、内存卡读写、相机曝光等检查。在确保飞行环境安全的前提下完成无人机起飞及影像数据采集。影像数据采集时,飞控手通过地面站对无人机飞行状态进行监测,无人机严格按照规划好的航线进行影像数据采集。采集完成后,完成无人机降落与拆卸装箱等工作,并对航摄成果质量与数据的完整性进行检查。航摄成果对比度明显,质量好,POS数量与影像相对应,航摄成果可用。

2.4 空中三角测量解算

本次航飞获取的影像数不多,可采用Context Capture软件完成空中三角测量解算。由于无人机只记录了下视镜头的POS,因此工程创建时侧视镜头的POS用下视镜头来代替。影像数据及POS输入导入后,结合相机检校报告完成相机参数的录入,提交空三任务,完成空三加密解算。空三加密完成后,其坐标系与POS坐标系是一致的,缩放系数是任意的。为了得到大地测量坐标系下的成果,将像控点导入并完成像控点的转刺与平差。通过软件自带的平差报告可知,空三成果精度良好,所有像控点较差均符合相关规范要求,空三加密成果可直接用于后续数据的生产。

2.5 实景三维模型生产

本次生产成果主要用于地籍图测绘,结合集群电脑配置,设置瓦片切片方式为规则格网,瓦片大小为100 m的正方形,平面简化设置为“0”m,影像分辨率设置为1.5 cm,输出格式选择O SGB,纹理贴图质量选择100%,其余参数默认,提交建模任务,开启集群电脑引擎,完成实景三维模型的生产。

2.6 地籍图测绘

本次地籍图测绘以内业为主,外业为辅。对于因模型拉花等原因造成的三维模型精度损失的区域,需外业进行补充测绘。对于模型完整的区域,将模型导入到EPS软件中,完成地籍图测绘。对于规则的房屋,借助EPS中的五点房命令进行快速绘制。对于不规则的房屋,采集墙面较为平整的区域,以点代面完成采集。为了便于外业快速准确的修补测,内业完成地籍图后将其打印在纸张上,提供给外业,以快速完成地籍图修补测。