倾斜摄影测量在土地征收前期调查中的应用

倾斜摄影测量在土地征收前期调查中的应用

李海云

金乡县自然资源和规划局   山东省济宁市  272200

摘要：随着我国民用型无人机产业的不断升级、低空数字航空摄影测量技术的发展,以无人飞行器为代表的低空航空摄影测量技术得到各行业广泛应用。无人飞行器低空航空摄影测量具有反应速度快、操控方便、成本低、成图周期短等优势,能够大大提高建设用地报批工作效率。本文简要介绍了无人机航测系统的基本原理、技术路线和作业流程,阐述了建设用地报批过程中无人机倾斜摄影测量技术的具体应用,分析了无人机航摄的关键环节,为今后无人机航测系统在自然资源规划领域的运用提供生产实践经验。

关键词：倾斜摄影测量；土地征收；调查应用

引言

随着无人机倾斜摄影测量技术的发展，在各类地形图测绘中得到广泛的应用。本文介绍了无人机摄影测量的工作流程，分析了三维测图的基本方法，并以山西省2021年黄河流域及重点地区历史遗留废弃矿山环境修复治理项目某图斑为例，介绍了相关的技术路线。

1无人机倾斜摄影测量技术原理

无人机倾斜摄影测量技术通过在无人机上搭载5镜头相机，在飞行过程中从多个角度（正摄、前视、后视、左视、右视）持续获取具有一定重叠度的地面影像，同时借助POS系统获取影像的位置和姿态信息，在测区均匀布设一定数目的地面像控点并进行量测。采用专业的摄影测量数据处理软件导入所有影像及其POS信息，在影像上进行像控点刺点，通过SIFT等算子进行影像匹配得到影像的同名特征点，根据RANSAC算法进行核线约束，剔除误匹配点，通过联合平差解算所有影像的外方位元素和同名点的物方坐标。在空三解算的基础上，多视密集匹配技术进行影像的逐像素匹配，生成高密度高精度点云，进而得到数字表面模型（DSM）、数字正射影像（DOM）等产品。

2无人机倾斜摄影测量的基本流程

2.1无人机倾斜摄影测量的基本流程

无人机倾斜摄影测量的理论基础源于传统航空摄影测量,操作流程由航飞设计开始,采用“外—内—外—内”方式进行作业:首先,在无人机航空摄影完成后,通过外业进行像片控制测量;其次,内业利用像片控制测量成果和相应航摄资料进行空中三角测量、立体测图;接着,外业依据内业测绘成果完成外业调绘和补测;最后,根据外业调绘和补测成果完成最终成果,汇总成果提交。

2.2航线设计

无人机飞行的航线选择受到测区地形地貌以及天气状况的影响，同时还必须顾虑到航线的航向重叠度以及旁向重叠度，保证地面影像具有足够的重叠率，便于后期进行影像匹配并限制误差。航线规划设计一般先明确任务区域，确定航飞范围内是否有禁飞区域，利用谷歌地图等外部工具了解测区地貌，并进行合理的飞行架次划分，优化航飞方案，提升作业效率，避免撞机事故发生。航线设计一般应满足以下要求:①航线规则清晰，航向基本朝一个方向;②航向飞行高度相同;③有足够的航向重叠度和旁向重叠度，确保无漏片、空洞;⑤一般情况下航向与风向平行，当顺风情况下无人机地面速度高于地面站设定的飞行速度时，需判定航片重叠度是否仍然满足要求，否则应为航向添加抗风角度;⑤对于地形高差大于1/6航高的区域进行分区。

2.3建模成型

根据相机参数对影像进行校正，通过影像匹配、光束法平差进行空三解算，解算影像的位置和姿态参数和同名特征点的三维坐标；然后进行多视密集匹配，生成高精度高密度的影像点云，生成数字产品，构建三维模型。

2.4飞行质量控制

航摄中，根据遥控器实时检查飞机的飞行质量；航飞任务结束后，将影像数据拼接，查看有无航摄漏洞，同时检查影像数据的表征质量[2]，查看影像是否清晰，有无云影、反光。由于本项目测区高差大（测区最大高程约790m，最小高程约680m，最大高差110m左右），本次航摄旁向重叠度为80%，航向重叠度为85%。实际相对航高为200m，航摄照片地面分辨率为2.5cm。飞行中像片旋偏角不超过10°；航线弯曲度最大为2%。

3数据处理

3.1数据预处理

由于相机镜头光学畸变等因素的影响，影像不可避免地存在一定程度的变形，对摄影测量成果的精度产生不利的影响，因此在数据处理之前需要先对影像进行几何校正。量测型相机在出厂时会进行专业的相机检校，获取镜头的内方位元素和畸变参数，随着时间的推移，这些参数也会发生变化，需要进行定期检校以保证校正结果的准确性。为了保证空三解算的效率和结果的精度，根据检校报告中的畸变参数对影像进行纠正，恢复影像中各光束的正确形状。

3.2影像数据采集

1)航线规划:航线规划使用飞马无人机管家中的智能航线功能自动实现,结合本次项目的特点,考虑无人机由A点进入,D点飞出,沿道路走向南北向直线飞行,共计航线19条,作业实际覆盖面积约为1.18km2,预计里程为75.293km。2)航摄飞行:航摄飞行使用飞马无人机管家中的智飞行模块,其中包括任务信息、POS数据信息、飞行日志等,智飞行模块包含无人机安全起飞自检功能,能实现无人机全自动起飞、作业和降落。考虑到作业范围内有高层建筑,为保证作业安全,航高预留60m的安全高度,无人机按200m高度作业,地面分辨率为3.1cm。为保证重叠度,航向重叠度设置为80%,旁向重叠度为75%。默认速度为14m/s,预计航时93min,飞行架次4次。

3.3数字正射影像图（DOM）数据制作

DOM制作采用立体建模微分纠正法。1）正射影像参数设置，影像重采样采用双三次卷积内插法。2）正射纠正。根据DEM及像片内外方位元素，对影像进行微分纠正重采样。3）影像检查。对纠正后的单模型影像进行检查，不存在失真、变形的情况。4）影像匀色。对纠正后的单模型结果进行匀色。5）影像拼接。匀色后对影像进行拼接。6）成果输出。7）质量检查。整张影像清晰，色调均匀，反差及亮度适中，拼接处色调一致，无斑点划痕等引起的信息缺失现象。

3.4三维建模

多视密集匹配技术可以综合利用多视影像的信息特征，对影像的二维信息进行检索，通过逐像素前方交会计算，得到目标区域的高精度密集点云，是倾斜摄影测量的关键环节，直接影响数据成果生产的效率和质量。采用ContextCaptureMaster软件对数据进行多视密集匹配，生成调查区的数字表面模型并导出，导出的结果为OSGB格式的文件，将其导入到CASS3D软件中，通过人工处理勾画出房屋的线画图，导出房屋面积和宅基地面积等信息。

结束语

无人机倾斜摄影测量技术凭借成本低、效率高、精度可靠等优点，广泛应用于不动产权籍调查和测绘等领域。在征迁调查中，倾斜摄影测量方案进场效率高，无需与业主或征收户直接接触，可以避免现场的人为干扰，减少突击抢建违章建筑现象，降低地方政府的征收成本。与传统测绘方案相比，倾斜摄影测量方案从多视角采集数据，盲点范围小，减少了人为因素造成的误差，信息化成果也有利于数据的保存和管理。

参考文献

[1]蒋新华,李向新.倾斜摄影测量技术在土地开发中的应用[J].中国水运(下半月),2020,20(11):147-148.

[2]袁玉勇.无人机倾斜摄影测量在土地综合整治中的应用[J].工程技术研究,2020,5(09):255-256.

[3]邓江明.基于倾斜摄影测量的不动产登记技术研究[D].昆明理工大学,2020.

[4]肖祖亮.基于无人机倾斜摄影测量的土地平整验收技术[J].测绘标准化,2020,36(01):44-46.

[5]左美蓉,张教权.第三次全国土地调查中倾斜型摄影测量技术的应用研究[J].东西南北,2019(17):244.