倾斜摄影测量在农村不动产测绘中的应用.pdf
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1、第4 6卷第6期2 0 2 3年1 1月现 代 测 绘M o d e r nS u r v e y i n ga n dM a p p i n gV o l.4 6,N o v.,2 0 2 3 项目来源:南京市规划和自然资源局江宁分局政府采购项目(N J D X Z C-2 0 1 9 1 9 4)第一作者简介:崔秀峰,注册测绘师,研究方向为测绘管理。倾斜摄影测量在农村不动产测绘中的应用崔秀峰,孟庭伟(南京市测绘勘察研究院股份有限公司,江苏 南京2 1 0 0 1 9)摘 要 农村不动产权籍调查包括权籍调查和房地测量,传统的全野外数字化测图技术工作效率低、成图周期长、人员投入量大。为满足加快
2、推进农村不动产权籍调查的工作要求,提高房地测量效率,缩短项目周期,降低项目成本,采用了无人机倾斜摄影测量方法获取调查需要的高精度三维模型和地形图基础数据。通过对测量成果的检测和分析,测量成果的数学精度和地理精度均满足国家规范要求。结果表明,无人机倾斜摄影测量方法能够生产出满足农村不动产权籍调查要求的地形图成果。关键词 无人机;倾斜摄影测量;三维模型;农村不动产中图分类号:P 2 3 1;T U 1 9 8 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 2-4 0 9 7(2 0 2 3)0 6-0 0 1 0-0 50 引 言近几年全国各地陆续开展了农村不动产权籍调查工作,一些地方的宅基地数量大、房屋
3、建筑密集,部分隐蔽界址点人员无法到达,还存在一些长期无人居住的房屋,数据成果为二维表现形式,对三维空间的不动产信息难以做到精细、准确、直观的管理1。目前农村不动产测绘主要采用的测量方法有全解析法、三维激光扫描法和倾斜摄影测量法。全解析法具有成图精度高的优点,但在一些人员无法到达的隐蔽处,很难进行测量2,该法需全野外实地测量,要开展大量的外业工作3,工作效率低、成图周期长,不能满足快速成图的时间和成本要求;三维激光扫描法具有数据获取速度快、测量精度高、主动性强、全天候工作等优势4,模型数据和点云数据也可在项目后期辅助检查工作,但人工勾绘过程会有局部地形精度损失且设备价格高,技术难以普及5;倾斜摄
4、影测量法具有数据密度大、测量精度高、外业采集高效、地物信息丰富、易于数据检查的优点6-8,但也存在一些不足,如建筑物在倾斜影像中几何变形、数据冗余等,在建筑物密集区域会存在地物遮挡现象。本文以“南京市江宁区农村不动产权籍调查项目”为研究对象,利用无人机倾斜摄影测量技术,快速获取测区实景三维模型,并基于模型进行内业立体采集,短时间内得到高精度地形图。有效解决了项目工期短、任务量大的问题,且成果精度满足了技术设计要求,符合国家规范。1 倾斜摄影测量1.1 倾斜摄影测量技术倾 斜 摄 影 测 量 技 术(O b l i q u e P h o t o g r a p h yT e c h n i q
5、 u e)是指利用多台传感器从不同的角度对测区进行数据采集,快速、高效获取可真实反映地面客观情况的海量数据信息,满足人们对三维信息的需要9。目前多采用5镜头的倾斜摄影相机,从1个垂直、4个倾斜的多个角度同时拍摄获取影像。利用影像和P O S数据,实现三维实景模型的重建,立体还原地形、地物的原貌,通过内业数据采集,得到测区的高精度数字地形图,大幅减少了外业人员的工作量,提高了工作效率1 0。倾斜摄影测量的关键技术要点是根据不动产测绘的精度要求设置航测设备的技术参数,即根据测区的地形地势信息、影像地面分辨率、飞行区域管制调度信息、倾斜数字航摄仪的技术参数等信息,设定航高、像片重叠度、飞行速度等指标
6、,以实现影像所需的地面分辨率1 1。1.2 总体技术路线1.2.1 测区概况以淳化街道新兴社区农村建设用地范围为研究区域,区域内农村宅基地和集体建设用地共计14 5 0宗,面积约0.9 3k m2,主要包括房屋、道路、耕地和池塘等,村庄内建筑物密集、错综复杂,呈集中连片分布,多为12层房屋(图1)。1.2.2 倾斜摄影测量技术路线本项目的总体技术路线如图2所示。图1 测区部分影像图图2 总体技术路线图1.3 关键技术流程1.3.1 野外像控点布设为保障数据成果质量,满足点位精度要求,像控点 的 布 设 密 度 应 满 足 每 平 方 公 里 内 不 少 于1 0 0个,特殊地区要相应的加密像控
7、点。全区共布设像控点1 2 6个(图3)。图3 部分像控点分布图1.3.2 无人机倾斜摄影项目采用大疆经纬M 6 0 0 p r o作为航空摄影平台,搭载徕卡R C D 3 0倾斜数字航摄仪进行航摄。根据摄区地形特点,利用S R TM9 0 m D TM计算航摄分区内最低点高程,取该点高程作为航摄分区基准面高程,由于地面分辨率越大,模型精度越差;地面分辨率越小,模型精度越高1 2。为满足精度要求,要确保摄区内最低点分辨率优于0.0 1 5m。使用航摄仪自带的航线设计软件M i s s i o nP r o进行航线设计,使其满足航向重叠度8 5%,旁向重叠度7 5%的设计要求。使用航摄仪自带的后
8、处理软件,完成航摄数据的下载、解压、格式转换、P O S数据解算、E O生成以及航摄数据的检查工作,为后续三维建模提供标准化数据。1.3.3 空三加密与三维建模先通过C o n t e x t C a p t u r eC e n t e rM a s t e r多角度空三加密系统自动进行空三区域内的点匹配,再根据匹配结果和初始外方位元素进行区域网平差,利用外业像控点进行约束空三,恢复模型间的空间位置关系,建立三维模型,检查模型质量。1.3.4 不动产测绘(1)多窗口真立体采集环境考虑到裸眼三维采集精度不足的难题,本项目将三维模型转换为立体点云,并以计算机、立体显示器、立体眼镜等设备为基础自主
9、研发,搭建多窗口真立体采集环境,点云窗口下利用截面法高精度采集地形、地籍与房产要素,2.5维窗口下精确判断房屋楼层、材质、附属结构类型、面积计算系数等属性信息,实现不动产权籍调查要素的高精度获取。以L i d a r F e a t u r e计算机、立体显示器、立体眼镜等设备为基础自主研发,搭建多窗口真立体采集环境,具有以下特点:A.包含立体、矢量、2.5维、立面等多个窗口,采集作业时,可多窗口联动作业;B.可通过指定高程值来过滤显示点云,完美展现建筑物等目标轮廓;C.采集作业时,可自动捕捉点云中心,提高测图效率和精度;D.软件中嵌入了属性表、符号库,可实现采编一体化。将倾斜模型o s g
10、b格式的数据转换成m y l a s和i n d e x格式的数据,再导入真立体环境进行采集作业,具体操作分为居民地及设施采集和地形要素采集。(2)居民地及设施采集选取要采集的房屋范围,在立体窗口平面模式下显示点云数据,打开2.5维视图判读房屋的形状和结构(图4)。11第6期崔秀峰等:倾斜摄影测量在农村不动产测绘中的应用图4 2.5维视图在立体窗口下过滤出点云,将房子横切到墙体高程面,即可滤去此高程面上下的点云,只显示当前高程的数据。过滤到墙体时,按点云数据用规定的层码逐边采集绘出房边线(图5)。图5 过滤后的墙体样图对难以准确判断的部分(隐蔽点、阴影部分、模型变形等),需绘出部分轮廓线,在辨
11、别困难处做出标记,予以说明,由外业进行补测、定位。(3)地形要素采集对水田、道路、池塘等地物,利用正射投影,用相应的层码沿影像上的地物边线逐个采集。(4)外业巡视和补测将内业立体采编的地形图打印输出,到实地进行巡视检查,重点检查图上标记部分。对内业采集中因影像不清、判断错误、遗漏、三维模型变形和航摄后新增的地物进行补充测量。最终形成高精度1 5 0 0比例尺地形图(图6)。图6 部分1 5 0 0比例尺地形图2精度统计和效率分析2.1 界址点平面位置精度采用全站仪采集界址点平面坐标,与图上坐标进行比对,计算界址点平面位置中误差。共生产地形图1 6幅,分一个批次抽样,样本量为3幅,检测界址点坐标
12、2 0 5个,发现粗差7个,其中采集超限点4个,变形点3个,粗差率为3.4%,由式(1)计算得到界址点平面位置中误差为3.2 5 c m。满足 地籍调查规程(T D/T1 0 0 1-2 0 1 2)明显界址点中误差5.0c m的精度要求。M检=ni=12i2n(1)式中,M检为检测中误差,n为检测点(边)总数,为较差。经统计,界址点平面位置精度误差分布区间如表1和图7所示。表1 界址点平面位置精度误差统计表误差区间(M0为允许中误差)界址点平面位置精度误差频数频率01/3M02 80.1 3 71/3M01/2M02 70.1 3 21/2M03/4M04 30.2 13/4M0M03 80
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