无人机摄影测量技术在地籍测绘中的有效应用
时间：2023-02-11 11:45:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
郭旭
（广东省地质局第三地质大队，广东 惠州 516081）
初期使用的地籍测绘技术，包括全站仪、定位检测等，可高效获取测量数据，获取过程耗时费力、技术运行成本较高，难以顺应地籍测绘的数据需求。无人机航测工艺的形成，切实优化了高比例绘图流程，解决了精度不足的问题。倾斜摄影方式，可增加地理纹理信息的获取全面性，借助空三加密技术，形成多重绘图约束规则，显著增强了信息精度。
2.1 地面控制测量
地面控制测量方法，主要依赖于像片控制方法，保证测量精确性，以此提高无人机倾斜航测的准确性。像片控制测量的技术重点，主要是布设像控点。如果像控点设计不准确，会降低影像图画的航测质量。三角加密的航测效果，会受到像控点设计方案的干扰。然而，三角加密航测，对像控点布设方案的依赖性较小，主要取决于测绘地域内的地势特征。为此，积极加强无人机航测应用，获取优质的航测信息，在地形变动量较小的地域内，合理调整布控点的设计数量，在地形变动量较大的区域内，如高山、峡谷等，可适当增加布控点数量。像控点的布设方法如下：（1）像控点主要选择易于识别的地质实体，像控点设立应保持唯一性，回避布点争议问题，多数选择地形平缓的山头、田区等位置。（2）分布在测绘外侧的像控点，主要用于测绘整体环境。针对图幅边部位置设计的像控点，会添加在图框边缘线外侧。（3）航线两侧设计的测点，点位偏离半径不可超出基线长度的1/2。（4）植被发育的地域内，建筑项目较多，无法设立像控点，会存在高度差异形成的结构遮挡问题，难以保障地理方位信息更新的准确性。（5）像控点设计方位，需回避较大范围的水域，较高功率覆盖的区域内不可设立布控点。（6）多数情况下，像控点应添加交通便利、地理信息采集便捷的位置，保证控制测量顺利进行[1]。
2.2 测点设计
准确锁定无人机航测的像控点，无人机飞行至像控点方位后，需调整飞行速度，保证成像清晰性。成像点的把控方法，应保持周边运输线路的顺畅性，维持电磁点、辐射源间距的安全性，成像点与磁源方位处需增加不少于5°的重叠区。在像控点周边增加一定数量的区域网，以此保证航测质量，以正向航行视角逐一设定航测点，相邻两组成像点间距不小于200 m。像控点设计后，应选择相对宽阔的范围，使用彩色绘图形式，醒目标记定点方位。为加强空间方位与定点之间的匹配性，可使用RTK多次测量映射点，保证测点参数质量。
2.3 改进DL G精确性
地籍测绘各项事务中，无人机航测的合理使用，需有序确定外业航测点的位置，保证点位布设方位符合测绘要求。地籍测绘时，需合理使用外业点，运行立体模型，高效处理外业数据，以便于准确展示地面实物、航测点之间的关联关系，给测绘人员提供便利条件，为后续精准测绘、保证测绘信息精确性创建基础条件，合理降低航测误差。航测工作中运行DLG无人机，需消除光标切准形成的测量偏差，误差控制不超过8 cm，以此保障地籍方位确定的精准性。
2.4 空中三角加密
矿山地形多变，植被生长差异性较大。此种地貌类型，会增加无人机航测信息不全面的问题。航测资料会发生留白现象，此区域的航测质量无法符合1∶1000的地图绘制标准。对此情况，需给出空三加密处理方法，使用无人机设备内置的定位程序，进行POS数据的有效存储，保证方位信息测定的准确性，找出可能发生的遮挡位置，以此补充留白区域的地质信息，提升测绘结果的精确性。
2.5 三维测图
使用DP-Modeler程序，开展实景立体航测，获取地形测绘信息。倾斜航测可直接观测地质外貌，保证点状地质矢量测量的准确性。选择立体环境，规范校准屋檐结构、判断楼层信息的准确性，采集地质重要资料，针对部分遮挡建筑，给出补测处理[2]。
3.1 测区概况
以广东某地区地籍图测绘任务为例，测绘区域房屋数量较多，表现出建筑密集的特点。初期使用的测绘方式，具有测绘困难、测绘效率不高等特点。使用无人机开展测绘，可保证区域地籍测绘质量。参照地形、地籍图的制作规范，保证测定信息的精确性。无人机选型，以多旋翼类型为主，设备表层搭载5组航测相机，地面航测相机的清晰度参数设计为0.015 m，航向、周边重叠区域设计为85%。无人机飞行高度设计为80 m。航测区域内未设禁飞点，作为空域开放的测定区域。航测时选择晴朗天气，10点至14点进行2次航飞，共计获取12 230张航测图。航测区域约为100 hm2，依照200 m间隔长度，均匀设定布控点，共设30个航测点，信息采集点设计15个。图1是无人机航测的流程图。
图1 无人机航测的流程图
3.2 测量软件
1）Context Capture系统。此平台作为实景立体模型制作的关键平台，表现出成像高效、集群制作、高精度成模等平台优势。此平台功能更新频率高、程序功能较全。
2）EPS软件。用于高效处理地理信息的线上平台，含有多个功能模块，可进行各类地理资料的处理。结合客户需求，可进行定制生产。此次地籍测绘，主要运行平台中的立体测图单元，以此保障地籍图的整编质量。图2为EPS程序的系统功能图。
图2 E P S系统功能图
图2的EPS系统由山维科技提供，可用于处理点云资料、立体测图，能够顺应用户的地质绘图需求，功能全面、操作简单。
3.3 整合外业数据
1）测区勘察。高效勘察目标区域的地形特点，把握地域特点，保证航测工作进展顺利。
2）空域申请。如果勘测区标记为“禁飞”“空域监管”两种情况，需依据空域申请规范，发起航测申请。未获取航测申请前期，严禁违规航飞，以此有效回避航测意外。航飞获得空域认可后，会结合批准文件的各项要求，如航测时间、航测区域等，保证航飞质量。案例区域是开放区，无须进行航测空域申请。
3）查看现有资料。有效整合目标航测区域的测绘成果，航测活动可采集数字影像图，用作测绘底图。采集周边区域的高精度埋石点位，用作定位精度复核的固定点。
4）航线规划。使用地面站程序，添加航线参数。比如，航行方向、85%航测重合度、地面测绘信息的清晰度设定为0.015 m。参数设计完成，提交航线参数。无人机参照前期设定的参数方案，进行航测。
5）采集影像信息。参照前期设定完成的航线，有序查看地面站无人机的飞行状况，保证影像采集质量，防止采集信息不全面、飞行路线不规范等问题发生。正式航测采集各类信息前期，全面检查相机拍照功能，确保相机功能完好，保证内存卡能够正常存储航测信息。
6）整合像控点。依据200 m间距设计规则，参照目标检测区的外观特点，均匀设置30个像控点，使用红色油漆醒目标记像控点位，以此保障数据采集质量。使用定位技术采集现有的埋石点，利用准确坐标参数，开展坐标与埋石点的对比，保证误差不超过2 cm。仪器功能检查完成，采集像控点坐标资料。每个坐标点位采集次数不少于3次，采集误差小于2 cm。坐标点信息的采集过程，需从多个方位拍摄像控点位。坐标信息采集完成，取多次采集结果的平均数，按照像控点次序，整合采集信息。
3.4 分析内业数据
1）数据前期处理。需去除2架次无用航测信息，去掉POS信息，高效整理POS参数，剔除无用信息，保留摄影设备曝光状态的参数值，如坐标参数、航测高度等。使用后空三算法，会增加解算失误，需去除姿态角，保证各影像空间信息的解算质量。使用EPT程序，匀色校准初期航测图片，以此保障影像的航测质量。运行重命名程序，重新设定2架次采集的信息图，保证命名不重复。变更POS影像名称，保持POS与影像处于准确匹配状态，尝试一次完成POS数据的载入处理[3]。
2）空三测量。无人机航测期间，主要使用共线方程进行航测。此种方程是使用地面垂直航测的思想建立形成，加之侧视相机会改变影像结构，空三算法无法准确解算倾斜航测信息。为保证倾斜航测信息的空三解算质量，使用部分航测信息，开展空三测量，获取5组相机的确切参数，逐步进行影像解算，以此保障空三检测的有效性。案例区域航测的空三报告如表1所示。
表1 案例区域航测的空三报告
由表1空三报告可知，航测信息反馈的像控点精度较高，平面方向的位置偏差仅为0.008 m，竖向高程位置的偏差仅为0.006 m，符合案例项目的航测要求。
3.5 数据精度检测
航测完成，选择15个航测点进行精度检测，检测结果如表2所示。
表2 案例区域航测的精度检测结果
结合表2内容可知，案例项目航测信息的精准性，符合各地籍绘图标准，具有较高的绘图精准性。
综上所述，无人机航测具有一定的技术专业性，在实践测绘任务中，需采取外业资料，合理处理内业信息，利用像控点，提高地籍图测量的精确性，参照误差控制方法，减少测量偏差。以实际航测需求为出发点，获得具有较精确的航测结果。此结果符合地籍精度的控制标准，证明此种航测精度控制方法可行。地面控制、测点设计、空山加密等精度测量过程，有助于完善精度航测体系，能够切实保障地籍图数据展示的精确性。
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