陳春生

摘 要： 通過(guò)無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)在房地一體測(cè)繪中應(yīng)用，分析研究其關(guān)鍵技術(shù)，解決無(wú)人機(jī)航攝成圖精度不足，為該技術(shù)推廣提供參考。

關(guān)鍵詞： 房地一體;像點(diǎn)位移;空三

【中圖分類號(hào)】P273???? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A???? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.052

0 引言

隨著自然資源調(diào)查工作的逐漸深入，房地一體項(xiàng)目已在多省市逐一展開(kāi)。農(nóng)村房地一體中的常規(guī)1：500地形圖測(cè)繪，工作量大，投入成本高。而采用傾斜攝影代替常規(guī)測(cè)量，可以大量減少工作量、降低成本，一直深受測(cè)繪單位青睞。但航攝的精度相對(duì)偏低，需要嚴(yán)格的技術(shù)干預(yù)和改進(jìn)。本文就如何提高傾斜攝影成圖精度，結(jié)合舒城縣房地一體項(xiàng)目的實(shí)操情況，進(jìn)行探究和分析。

1 傾斜攝影誤差根源分析

1.1 硬件造成的誤差。

無(wú)人機(jī)的輕便是優(yōu)點(diǎn)，但也給傾斜攝影的精度帶來(lái)了影響。為獲得高精度數(shù)據(jù)，在舒城測(cè)區(qū)，盡可能選擇晴好天氣，內(nèi)置RTK的無(wú)人機(jī)，是提高精度最直接的條件。傾斜攝影相機(jī)常為多鏡頭全畫幅相機(jī)，鏡頭畸變大，尤其是邊緣部分。雖可通過(guò)畸變參數(shù)糾正，但也會(huì)產(chǎn)生誤差，且越往像片邊緣，誤差越大。為了提高精度，應(yīng)加大像片重疊度。

1.2 像控、空三造成的誤差。

目前，無(wú)人機(jī)基本沒(méi)有配置高精度慣導(dǎo)裝置，普通RTK主要進(jìn)行定位導(dǎo)航。因此在獲取相機(jī)曝光時(shí)間戳并記錄位置時(shí)數(shù)據(jù)的誤差就較大，需通過(guò)足量的像控測(cè)量后，經(jīng)空三加密來(lái)進(jìn)行誤差改正。為減少像控測(cè)量工作量及后續(xù)工序的誤差累積，應(yīng)盡可能提高曝光瞬間像片的外方位元素精度。像控點(diǎn)的布設(shè)，一般通過(guò)噴漆劃“十”字或“L”型符號(hào)。如使用黑白相間的標(biāo)靶板，使得內(nèi)業(yè)刺點(diǎn)更加精準(zhǔn)，空三加密的精度也能提高。

1.3 像片分辨率和影像質(zhì)量造成的誤差。

無(wú)人機(jī)航攝成圖，航控、像對(duì)、定向、采集等誤差，都會(huì)傳遞并積累，影響圖形精度。而諸多誤差都與像片分辨率和影像質(zhì)量有關(guān)。分辨率越高、影像質(zhì)量越好，判讀越準(zhǔn)確，誤差也越小。

2 提高成圖精度的重要環(huán)節(jié)

提高航攝精度，需要通過(guò)減小誤差，消除誤差傳導(dǎo)的根源來(lái)實(shí)施。在舒城縣房地一體的試點(diǎn)區(qū)，通過(guò)減少鏡頭的畸變量影響、控制航片的外方位元素精度、增強(qiáng)航片像素質(zhì)量、提高分辨率等來(lái)完成。

2.1 通過(guò)省網(wǎng)實(shí)時(shí)差分或架設(shè)基站事后差分。

考慮到實(shí)時(shí)差分信號(hào)的不穩(wěn)定，在試點(diǎn)區(qū)采用架設(shè)基站，在無(wú)人機(jī)上搭載GPS，并標(biāo)定好天線與相機(jī)中心位置的改正參數(shù)。在連續(xù)攝影同時(shí)記錄相機(jī)每一幀照片曝光時(shí)間點(diǎn)，航飛結(jié)束后，通過(guò)差分解算出準(zhǔn)確的位置，獲取每張像片曝光時(shí)的高精度時(shí)空數(shù)據(jù)。盡管通過(guò)相機(jī)參數(shù)改正，曝光時(shí)間與GPS測(cè)量時(shí)間終究會(huì)有些誤差，這也需要采用技術(shù)方法盡可能減小誤差，使得兩者能同步。

2.2 提高航攝像片質(zhì)量。

像片的質(zhì)量直接決定了地物點(diǎn)的判讀準(zhǔn)確性，尤其對(duì)于高精度的地形測(cè)量，必須選擇成像清晰的高質(zhì)量相機(jī)，晴好的航飛時(shí)間段。還需對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確保獲取高質(zhì)量像片。

2.3 提高影像地面分辨率。

像片的分辨率越高，在影像的匹配和判讀時(shí)，精度就越高。但隨著像片分辨率提高，航攝效率就會(huì)下降。根據(jù)試點(diǎn)區(qū)經(jīng)驗(yàn)，在本次房地一體測(cè)繪中，地面分辨率應(yīng)不大于1.5cm。因此，為保證測(cè)量的高精度，只能通過(guò)犧牲效率，贏得高精度。

2.4 減小像點(diǎn)位移，提高判讀精度。

航攝的像點(diǎn)位移加大，會(huì)降低解析影像能力，最終影響判讀精度。規(guī)范要求，像點(diǎn)位移最大不應(yīng)大于1.5個(gè)像素，由公式 δ=vxt/GSD可知，像點(diǎn)位移和飛行速度、曝光時(shí)間正相關(guān)。所以需要在確保影像質(zhì)量不下降的前提下，縮短曝光時(shí)間或減小航速。

2.5 提高航片重疊度。

航片重疊度越高，越有利于減少對(duì)像片邊緣的利用，降低畸變糾正造成的的誤差。規(guī)范要求，航向重疊度為60%～65%，旁向20%～30%?？紤]到本項(xiàng)目中航攝俯仰、側(cè)傾影響，航向、旁向重疊度均不小于70%。建筑密集區(qū)，可設(shè)計(jì)為80%～90%。當(dāng)建筑高度大于航高1/4時(shí)，需采取交叉飛行增加冗余觀測(cè)。

2.6 增加構(gòu)架航線。

構(gòu)架航線的布設(shè)有利于高程控制作用，也有利于減少像控點(diǎn)布設(shè)，可增強(qiáng)模型間連續(xù)性，提高空三精度。適當(dāng)增加構(gòu)架航線，也能夠解決像控點(diǎn)的不足時(shí)的空三解算。

3 試點(diǎn)區(qū)情況總結(jié)及精度檢查

3.1 試點(diǎn)區(qū)選擇

本試點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為舒城縣柏林鄉(xiāng)，面積約0.8平方公里。區(qū)域內(nèi)高差約5米，測(cè)區(qū)內(nèi)主要是居民地、水系、道路等，是縣域內(nèi)具有代表性的丘陵地區(qū)。

3.2 無(wú)人機(jī)及相機(jī)配置和數(shù)據(jù)采集

選擇自帶RTK的多旋翼無(wú)人機(jī)，飛行較穩(wěn)定，能保證像點(diǎn)位移在1個(gè) 像素以內(nèi)。相機(jī)選用4240萬(wàn)像素全畫幅 Sony 機(jī)身，搭配成像質(zhì)量較好的蔡司FE35mm 定焦鏡頭。

設(shè)計(jì)重疊度航向75%，旁向70%，構(gòu)架航線位于主航線兩端，東西方向?yàn)橹骱骄€。

通過(guò)差分解算軟件對(duì)基站坐標(biāo)數(shù)據(jù)、機(jī)載POS數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，最終得到精確的影像POS數(shù)據(jù)，坐標(biāo)系為2000國(guó)家坐標(biāo)系，因房地一體不需要準(zhǔn)確高程，故直接使用橢球高。

空三加密選用 Smart 3D 軟件。經(jīng)過(guò)原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入、相對(duì)定向、絕對(duì)定向、平差和最終輸出結(jié)果。

3.3 精度檢測(cè)

①檢測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)檢查。將解算好的空三結(jié)果導(dǎo)入三維建模軟件系統(tǒng)，通過(guò)立體量測(cè)檢查三維坐標(biāo)，再通過(guò)RTK野外實(shí)采檢測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。

②精度統(tǒng)計(jì)。通過(guò)隨機(jī)選擇測(cè)區(qū)內(nèi)156個(gè)均勻分布的地物點(diǎn)進(jìn)行精度檢測(cè)。點(diǎn)位平面位置中誤差為0.072m，最大誤差為0.141m;小于2倍中誤差的檢查點(diǎn)有19個(gè)，小于1倍中誤差的檢查點(diǎn)有132個(gè)。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，采用傾斜攝影測(cè)量方法，界址點(diǎn)、房角點(diǎn)精度可參照二類，平面精度均滿足相關(guān)規(guī)范要求。因房地一體項(xiàng)目對(duì)高程數(shù)據(jù)不做要求，故本次精度檢查未涉及高程數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的飛速發(fā)展，其在大比例尺測(cè)圖中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其在全國(guó)各地的房地一體項(xiàng)目中，優(yōu)勢(shì)明顯：（1）通過(guò)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行房地一體測(cè)量，成本低、數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確。（2）傾斜攝影測(cè)量節(jié)約大量的外業(yè)人員，作業(yè)效率高，能極大地調(diào)節(jié)內(nèi)、外業(yè)工作者協(xié)調(diào)配合，同時(shí)也解決了天氣等因素造成的工作延誤，把大量的外業(yè)工作量轉(zhuǎn)化為內(nèi)業(yè)工作量，極大地解放了外業(yè)工作者的勞動(dòng)時(shí)間和工作強(qiáng)度。（3）房地一體項(xiàng)目需要逐宗地測(cè)繪，但農(nóng)村很多家庭常年出外打工，家中無(wú)人值守，常規(guī)儀器無(wú)法入戶測(cè)量，而傾斜攝影就解決了此類麻煩。

綜上所述，只要對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜攝影關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真探索研究，提高成圖的精度，在房地一體項(xiàng)目應(yīng)用中一定會(huì)達(dá)到事半功倍效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚金石.基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)景三維建模及精度評(píng)估[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2015，38（5）：9-13.

[2] 朱慶.傾斜攝影測(cè)量技術(shù)綜述[J].測(cè)繪與空間信息，2015，34（3）：178-182.