无人机摄影测量技术在地籍测绘中的应用

摘要：无人机摄影测量是指采用多旋翼、固定翼的无人飞行器平台，搭载单镜头、多镜头的相机传感器，以及小型机载雷达等，进行无人机测量的一种先进测绘技术手段。无人机摄影测量是对传统航空摄影测量、摄影测量与遥感等测绘手段的有力补充，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。无人机摄影测量产品主要包括：航测4D产品、倾斜摄影测量等。近年来，相比传统测量，无人机摄影测量作业成本更低、效率更高、时效性更强，深受测绘行业的欢迎，在国土资源测绘中应用也越来越广泛。

Abstract： UAV photogrammetry refers to an advanced surveying and mapping technology which uses multi-rotor and fixed-wing unmanned aerial vehicle platform， is equipped with single-lens， multi-lens camera sensors and small airborne radar for UAV surveying. UAV photogrammetry is a powerful supplement to traditional aerial photogrammetry， photogrammetry and remote sensing and other surveying and mapping methods. It has obvious advantages in the rapid acquisition of high-resolution images in small areas and areas with difficult flight. UAV photogrammetry products mainly include aerial survey 4D products， tilt photogrammetry， etc.. In recent years， compared with traditional surveying， UAV photogrammetry has lower operating costs， higher efficiency and stronger timeliness， so it has been welcomed by the surveying and mapping industry and has become more and more widely used in land and resources surveying and mapping.

關键词：无人机摄影测量技术;地籍测绘;应用

Key words： UAV photogrammetry technology;cadastral surveying and mapping;application

中图分类号：P231;P271                                文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）28-0213-02

0  引言

近年来，无人机摄影因使用方便，数据获取效率高、成本低、速度快，在1：1000、1：2000等比例尺的地形图测绘、正射影像图制作等领域广泛应用。但是，对于1：500大比例尺的成图要求，特别是地籍精度的成图要求，无人机航摄技术需要在多个环节进行严格把关。

1  无人机摄影测量技术的优点

1.1 影像分辨率更高

在地籍测绘过程中使用无人机摄影测量技术，可以充分整合处理取得的影像数据而不会干扰到摄影机的摄取工作。目前，无人机上配备的专业摄像机的图像分辨率有了较大范围的提升，在使用无人机进行低空摄影过程中，一些地面上的高层建筑业不会对无人机拍摄获取影像资料产生负面干扰，可以有效提高数据的准确性。

1.2 摄影操作更为便捷

与其他地面测量技术相比，无人机空中导航技术的操作系统具有操作更加方便快捷、对操作人员技术水平要求不高的优点，适合大部分人群操作使用。与传统的人工地籍测绘相比，应用无人摄像成像技术加载成本较低，可以节约土地调查开发所需的成本。而且，无人机操作系统的维护也更加简单。与此同时，无人机的运行系统比较简单，降低了测量人员的实际工作强度。

1.3 地籍测绘工作更安全

在使用无人机进行摄像测量过程中，直接由操作员在地面远程遥控，大大加强了测绘工作的安全系数。并且这项技术的使用方式非常灵活使用过程中，可以有效避免各种外界因素的影响，保证测量精度不会降低。在实际操作过程中，不管是自然环境还是温度气候因素，都不会因此而出现测量结果误差过大的问题。在地籍测绘工作比较危险的山区或者高空作业，使用无人机摄影测量技术都能够大大方便测绘工作，可以出色地完成高质量测量任务。

1.4 测绘精度得到提升

提高我国土地测量数据参数的精度是其重要作用之一。虽然该技术本身可以使参数在具体测量过程中精确到亚米级，但在实际测量土地精度中，1∶1000标度的测量精度可以得到很高的满足。在城市测量中，绝大多數的地籍测绘都必须提高测量精度。此时，无人值守机摄影测量技术的研究，对于我国传统地籍调查准确性低的问题得到了有益的补充，使城市调查的质量得到提高。

1.5 联动优势

在传统测量测绘工作中，测量人员所得到的数据信息是不能第一时间传递给设计部门。当测量人员将测量的数据带回后需要先经过处理，汇总、总结然后才能传递给相关的部门用于进行接下来的工作。这样相关的设计部门无法拿到数据的第一手信息只能看到处理完成的数据，设计部门由于没有亲自去过测量地点得到的数据常常会出现某处数据不清楚或遗漏的情况，而一旦这样的情况发生就需要设计部门与测量人员进行确认，甚至是重新对测量的位置进行测量。反复测量的工作方式严重影响到了工作的效率和准确性。若是使用无人机技术来完成测绘工作，设计部门的人员便可以随时操作无人机在第一时间掌握准确的数据信息，同时无人机对地质信息的测量具有相当高的准确性，能发现是否有遗漏的区域，而且所用的时间也比人工测量所用的时间短，测量回来的数据可以反复观看，也提升了测量人员的安全。

2  地籍测绘工作中存在的问题

首先，传统地籍测绘工作，对于测绘人员的专业性要求，相对来说比较高，由于地籍测绘范围通常都比较广，作业人员的数量基数也都比较大，这在一定程度上，对于城镇地籍测绘工作的开展来说，难以进行统一的工作人员的管理，并且工作强度普遍都非常的高，工作时间拉的比较长。其次，由于人工作业的专业性能难以保持一致的水平，人工测量的精确度不够，与实际情况存在或大或小的偏差，这不仅加大了相关测绘工作进行的难度，亦造成了人员与资源上的不必要浪费。另外，由于人工作业更容易受天气、温度、地形危险等一些非可抗因素的干扰，对测量工作的正常运行，产生了极大的阻碍，从而对于城镇地籍测绘工作的进度，难以进行有效的掌控，进而使得相关测绘工作的效率与质量大大的降低，其对于不同区域的影像资料的摄影要求来说，更是一项巨大的挑战。

3  无人机摄影测量技术在地籍测绘中的应用

3.1 摄影控制点测量与布置工作

在对目标地区进行无人机摄影测量过程中，首先要选择地势较为平缓且没有高层建筑物遮挡的区域作为摄像的控制点，这样可以减少环境因素导致降低摄像精度。需要注意的是，选择的摄像控制点不能够影响到周围交通系统的运行，如果周围有强电磁辐射源，一定要保证控制点与辐射源的距离要大于标准的安全距离，确保超出五度重叠区域。如果是在乡镇或者是山区进行地籍测绘工作，一定要设置好相应的区域网来辅助摄影工作，准确有效地将控制点设置工作真正落实到具体航拍区域内。在无人机进行航拍摄像过程中，应该沿着航线前进方向依次设置摄像控制点，每两个相邻的摄像控制点的间隔距离尽量保持200m。在确定好控制点位的具体位置之后使用颜色比较容易辨识的油漆进行标记，一般选择比较醒目的红色或者蓝色。然后使用借助于CORS网络的RTK系统，对不同测绘点摄像出来的像素点进行反复测量，最终要求地籍测绘工作的测绘参数值低于3cm，然后计算出平均值，这样才能够保证点位的空间位置测绘工作能够落实到准确的具体位置。

3.2 对DLG精确度进行优化

在地籍测绘工作中使用无人机摄影测量技术，首先要完成的工作是有效收集外业作业点，保证其具备相关的测绘特征。在进行地籍测绘期间，地籍测绘工作站内部应该积极引进此类外业点，然后使用立体模型对数据进行处理工作。这样可以有利于将地面物质与摄像点位两者之间存在内在的联系更好的展现出来，以方便测绘人员进行观测，为后续地籍测绘工程的进行测绘数值计算提高精确度打好基础，从而有效降低计算误差。完成这些工作之后就可以进行DLG的无人机摄影测量工作，在测量过程中一定要将控制光标切准相应的误差，将误差的标准控制在8cm以内，提升地籍测绘图像的定位精准度。

4  实例分析

某项目区域面积为8km2，要求满足1∶500地籍测绘精度要求，平面精度高，环境较为复杂。采用无人机技术进行房地一体化作业可提升综合效率5～6倍，其作业过程如图1所示。

①布设像控点。按照倾斜摄影做地籍测绘的作业规范，像控点的布设间距在100～150m，结合测区的实际情况，最终在测区布设了有效像控点29个。

②外业飞行。采用某型号的无人机，搭载了五镜头摄影测量设备。无人机飞行简单，一键自主起降，上手快，安全性高。如果飞行区域较大，单架次无法完成所上传航线的情况，航测支持断点续飞功能。

③内业处理。航拍影像图的处理采用ContextCapture软件，实现三维建模。通过数据处理软件，将五镜头的航拍数据进行三维建模，实现三维场景切换，避免了后期在采集和输出数字线划图时存在较大的误差情况。如房地一体化需要量测出房角的精确位置，需要确定房檐的宽度、阳台面积、房屋高度及层数等属性信息，这些内容在DOM正射影像图中不宜精确获取，或不宜于平面影像图上量测。而构建三维模型可以很好实现这一点。后期生产数字线划图等4D产品可以采用清华山维的EPS、MapGis或Arcgis等一些地理信息系统软件进行处理，可以直接实现在三维模型上进行数字线划图的生产，并实现房地一体化的数据管理。

④无人机房地一体化工程应用总结。无人机外业操作过程简单方便、工期短、效率高、安全性可靠，且降低了人员要求，内业门槛低，工程成本低。当然，在房地一体化外业过程中，也存在某些问题。如由于某些区域的房子存在严重遮挡的情况，或者在模型边缘区域存在较大的变形，这时仅靠内业数据处理无法有效完成地籍测绘工作，或者提取地物的精度无法满足地籍测绘要求，这时就需要采用传统的测绘模式如全站仪、GPS等仪器进行补测工作。

5  结语

无人机摄影测量在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、智慧城市建设国土监察、新农村和小城镇建设、应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。在未来，无人机摄影测量在自然资源测绘中的应用会更加深入、更加全面，会创造更大的社会效益和经济价值。

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作者简介：赵波涛（1990-），男，河北保定人，本科，助理工程师，研究方向为地籍测绘。