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基于无人机摄影测量的地籍测绘技术研究

2023-01-04

中国科学探险 2022年8期
关键词:测绘摄影测量

王 晨

寿光市测绘有限公司

地籍测绘工作通常在确定土地权属之后开展,以往的测绘工作通常需要依靠人工操作各类笨重的仪器进行,而无人机摄影测量技术则大大简化了测绘工作,使得测绘人员在远程操控无人机的情况下完成对目标区域的快速测绘,高精度地测得目标单位的纹理、尺寸相关信息,还可以在建模、定位相关技术的支持下形成直观的三维模型,相对传统测绘结果具有较强的数据体验感。当前,无人机摄影测量技术在国土测绘、房产税收、应急指挥等多种领域得到广泛应用,展现出较强的实用价值和应用发展潜力。

1 在地籍测绘过程中应用无人机摄影测量技术的意义

1.1 无人机摄影测量技术的分辨率和精度高

在应用无人机摄影测量技术进行地籍测绘时,无人机通常在低空区域飞行,测绘人员能够快速通过无人机加载的高清摄像头收集测绘所需的各种影像数据,并通过数据处理系统将高分辨率的图像转化为有效的三维模型。相对而言,空中摄影的无人机能够规避各种干扰因子,相对传统测绘更加高效,还可以多角度完成对建筑信息的采集测绘工作,大幅度提升地籍测?绘的精度。

1.2 地籍测绘工作难度大幅度降低

传统地籍测绘需要专业人员操作各种专业设备,工作难度大且相对复杂,而无人机摄影测量技术应用期间,测绘人员能够很容易地掌握无人机的操作注意事项,快速完成地籍测绘工作,这也使得地籍测绘单位在人力成本方面的支出大幅度减少。同时,无人机摄影测量技术应用的各种设备维护难度相对较低,售后服务也比传统测绘设备更加完善,使得该技术的应用难度降低,有效避免了人为操作失误影响测绘精度的问题。

1.3 无人机灵活度和机动性较强

无人机相对有人机的操作难度更低,具有较强的机动性和灵活性,能够在各种区域进行随意升降,内部装设的多角度摄像头还可以使得无人机同时完成倾斜角度以及垂直角度的摄影测量工作[1]。此外,测绘人员可以结合实际情况对航拍点进行合理规划,自动完成对航拍点数据的全面摄测,具有较高的地籍测绘效率。

1.4 降低了地籍测绘的安全风险

无人机设备的存在使得测绘人员能够在远程操作的情况下完成地籍测绘工作,测绘人员即使在恶劣环境中也可以保证自身的安全,也可以避免因外界干扰影响测绘效率和精度。同时,在部分地势复杂的山区进行地籍测绘时,测绘人员也无需携带笨重的测绘设备开展各种现场测量工作,能够在保证自身安全的情况下快速完成地籍测绘工作。

2 无人机摄影测量在地籍测绘中技术应用情况分析

2.1 结合地籍测绘目标情况对飞行计划以及航线进行合理规划

地籍测绘之前,测绘人员需要做好对区域环境的初步探测工作,结合道路交通、地物覆盖、气候条件、建筑密集程度、海拔高度、信号干扰等多种情况对无人机飞行计划进行合理安排,按照分块探测的方式为各个区域安排相应的无人机摄测装置,并确保各设备的起降等不受干扰[2]。同时,为了确保拍摄效果,测绘人员需要尽可能将摄影测量的时间控制在白天光线充足的时间段。多台无人机设备配合摄影时,测绘人员需要合理设计航线。在航高方面,测绘人员需要结合分辨率需求以及无人机配置的相机质量对航高进行合理控制,通常需要根据镜头焦距、地面分辨率以及像元参数等求得最优的航高参数。为了避免摄影区域存在缺漏,测绘人员需要做好重叠度规划工作。一般而言,无人机摄影测量装置的航向重叠度需要控制在60%~80%,旁向则在15%~60%,具体设计时需要考虑实用效果。

2.2 布置及测量像控点

像控点的布置情况对于影像数据的质量具有较大影响,直接关系到摄影测量的精度是否满足需求,测绘人员需要按照一定的原则对像控点进行合理布置。一般而言,像控点应具有较强的识别性,测绘人员需要避免在复杂、难以识别的区域进行布设工作,确保设备能够有效识别相应点位;部分像控点布设在测绘目标所处区域的外围,相应点位多用于对测绘区域进行整体测量;当像控点在航线两端布设时,测绘人员需要结合基线程度对偏离半径进行合理控制;密集的建筑区或植被区域不适宜布设像控点,相应区域的遮挡问题影响了定位、摄测精度;测绘人员需要尽可能在保存便利、交通便利的区域布置像控点,以此来降低后续工作难度[3]。

在布设像控点的过程中,地籍测绘人员需要充分考虑现场环境、航线以及航高等相关内容,合理规划像控点的位置和数量。测绘人员可以根据Smart 3D算法、空三特征点等将布设距离控制在150~200 m之间,并结合现场地物地形状况对控制点进行合理增减。例如,植被密集、地形波荡起伏程度大等区域需要对控制点数量进行适当增加[4]。在实际操作时,地籍测绘人员可以应用谷歌地图影像进行像控点定位工作,采取内部布设少数点位并均匀地在周边布设点位的方式开展像控点布设工作,在现场标记时可以采用油漆等较为明显的材料。此外,测绘人员在测量的过程中,需要尽可能避免像控点频繁更换,应该在不同分辨率的摄影测量工作中确保像控点的一致性。

2.3 空三加密解析影像数据

空三加密的目标在于对空中三角测量结果进行解析,其工作质量对于地籍测绘的最终成图效果具有较大影响。在解析之前,测绘人员需要确保所规划的航高、航线等能够将目标区域整体情况全面、高质量地拍摄完成,规避像控点布设不规范等情况,确保摄影结果的精度和全面性。在此基础上,测绘人员可以依靠EPT以及PS软件对摄录的影像数据进行调色处理,确保空三加密的解析计算效果。在空三加密过程中,测绘人员可以通过系统算法自动进行,依靠光束法区域网平差进行相应的计算[5]。在该算法中,每个平差单元都是单张相片形成的单束光线,平差单元方程为共线方程(中心投影),在空间区域里对各个光线束进行平移和旋转,使得模型公共光线的交会程度达到最优,进而在坐标系中将区域嵌入,将地物的空间关系还原。在实际操作过程中,初始值可以是POS系统中的多方位元素,特征点匹配工作可以依靠SIFT与ASIFT算法进行,确保多影像连接点的准确获取。

2.4 建立三维模型

在空三加密解析相应数据结果之后,测绘人员可以通过CGS2000坐标系建立目标三维的三维模型。通过软件(Context Capture)算法对影像中的特征点位进行匹配提取,在特征点大量提取的情况下形成密集点云。基于之前的影像关系将不规则三角网(TIN)建立起来,并在TIN的基础上形成白模。此时,Context Capture则可以对模型纹理进行自动计算并在白模中进行映射,形成相应的实景三维模型。相对而言,无人机摄影测量技术获取的三维模型在色调、色彩方面具有较优异的效果,不会存在明显的扭曲、空洞等问题,能够对目标单位各立面的纹理情况进行还原,这与高分辨率的摄影设备、科学合理的飞行计划、合理的像控点布设以及高效的软件算法等存在关联。

2.5 倾斜三维数据采集

在数据采集过程中,测绘人员可以依靠易绘软件开展工作,结合多视角影像数据依靠辅助线量测相应的点线。相对而言,倾斜三维测图的效率和精度更高,能够完全消除死角,测图人员需要结合高度位置采集数据,规避测量误差。

3 结语

综上所述,地籍测绘人员应用无人机摄影测量技术能够高精度、高效率地完成测绘工作,测绘人员需要在操作过程中加强对航线、航高、飞行计划相关工作的重视,避免因规划不合理、操作不到位等影响摄影质量;像控点的布设位置、布设密度等对精度具有较大影响,测绘人员需要结合地形、信号、交通等因素对像控点进行合理设置;在空三加密、三维模型建立以及倾斜数据采集等工作开展过程中,测绘人员需要合理应用软件、算法,确保最终地籍测绘图纸的质量。

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