无人机倾斜摄影测量在地籍测量中的应用

无人机倾斜摄影测量在地籍测量中的应
用
摘要：地籍测量工作量较大，如果工作人员在不了解地形整体情况下，盲目地进行工作，其生命安全可能会受到威胁。

因此，提高地籍测量的效率和质量成为了很多测绘企业的共同目标。

近年来，遥感地理信息系统迅速发展起来，无人机倾斜摄影测量技术等正在逐步被替代原有的传统测量方式。

从我国大尺度测量数据来看，通过无人机的计算可以较大程度提高安全性及计算精度，使用数字高程模型能够获取各式各样地形的基本形态，可以很好的为增强数字地貌信息的提取和探究提供一定的理论依据。

关键词：无人机；倾斜摄影测量；地籍测量；
作者简介：任文龙（1988—），男，河南省驻马店市汝南县梁祝镇，硕士，主要研究方向：无人机航测。

基金项目：公司级自立项目：基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图测量技术研究（GZEDKJ-2021-04）和无人机搭载LIDAR在高山林区送电线路断面测量关键技术研究（GZEDKJ-2021-05）E-mail:****************
引言
土地资源紧张的问题成为了社会各界关注的焦点，如何提高土地资源的使用效率，需要利用土地测量技术，为土地资源管理保护工作的开展，提供科学技术支撑，使土地资源开发管理更加科学。

在这一要求下，运用地籍测量技术来确保测绘效果，为后续土地资源管理开发应用提供数据保障。

当前，无人机摄影测量技术的快速发展，降低测绘过程中的技术成本，推动了无人机摄影技术在地籍测量中的应用。

1无人机摄影测量系统的组成
无人机摄影测量系统属于比较特殊的航空测绘平台。

其技术含量较高，同时
涉及多个领域，软件和硬件的组成均比较复杂。

动力装置、加工材料、姿态传感器、导航定位设备、通讯装置、航向和高度传感器以及遥感传感器均需要精心选
型和研制开发，甚至执行机构也要细心筛选。

获取高分辨率空间数据是无人机摄
影测量系统的应用目标。

而能够在较短的时间内完成测绘任务，获取大比例尺地
形图，测量精度完全满足相应比例尺误差要求等优点，是获取空间数据的有效工
具之一。

无人机飞行平台、飞行控制系统、传感器和地面监控系统，这四部分组
成无人机摄影测量硬件系统。

无人机航空摄影及影像处理相对于传统测量技术要
来的复杂许多。

为了让航摄质量得到保证，必须对航摄进行精准的规划，影像预
处理也要尽快完成。

无人机摄影测量系统软件主要有航摄任务的规划软件、航摄
质量的快速检查软件和影像快速预处理软件。

2无人机倾斜摄影测量技术优点
2.1地籍测量安全性高。

在应用无人机摄像测量技术时，测量人员无需深入
实地开展手工测量，全面提升技术应用的安全等级。

在确保技术安全的同时，能
够提升技术灵活性。

此外，在应用摄影测量技术时，不受自然因素与环境因素影响，测量精度比较高。

在技术应用期间，不论气候因素还是环境因素，都不会加
大测量结果的误差。

在此基础上，应用无人机摄影测量技术的优势在于测量区域
无限制，不管是偏远地区还是山区，都能够高效完成测量任务。

无人机系统包含
云计算服务系统，由无人机监控系统、航迹规划和传感器数据处理分析系统组成。

其中，监控系统能够实时显示出无人机设备状态，规划地籍测量路线和范围，以
此明确最佳测绘航线，同时确保无人机设备遭受危害时，能够快速做出响应，规
避危险障碍。

2.2地籍测量精度高。

随着无人机载重能力的提升以及无人机摄像技术的发展，使得无人机能够搭载更多的摄像器材，使得测绘精度逐步提升，在地籍测量
过程中应用更加便捷智能，结合当前无人机摄影测绘技术应用测量参数来看，其
精准度可达到亚米级别，已超越了传统人工地籍测量技术所需求的精度标准，可
高效完成地籍测量工作所需要的摄像技术要求。

2.3影像分辨率高。

无人机开展低空区地籍测量时，通过优化整合和处理影像资料获取数据，该类处理工作不会干扰和影响摄影工作。

无人机在低空摄影测量优势在于提升图像分辨率。

此外，应用无人机低空摄影技术时，地面高层建筑不会影响摄像资料获取，能够全面减少负面影响因素。

此外，应用无人机低空摄影技术，可以从不同角度拍摄建筑纹路，以此扩展技术应用范围。

3无人机倾斜摄影技术硬件简介
无人机摄影设备、无人机倾斜摄影系统分别如图1、图2所示。

图1无人机摄影设备
图2无人机倾斜摄影系统
3.1倾斜相机。

它通常情况采用5个方位进行数据采集，分为正摄、前视、后视、左视、右视。

3.2飞行器。

无人机倾斜摄影主要以固定翼,旋翼为主流。

①固定翼:一般以电动、油动为主要动力源,优点:续航时间长,效率高。

不足:由于固定翼航速较快配合的相机曝光间隔时间要求高,其次由于有安全航高的限制、载重的限制通常
能够获取的影像地面分辨率在8cm以上。

面对测绘行业对精度要求不断提高,受
众面变窄。

②旋翼机。

一般有三、四、六、八旋翼。

优点:可悬停﹑易操作、安
全性高,可以根据测区情况进行不同高度的飞行作业,使获取的影像地面分辨率达
到1cm以下。

现阶段采用八轴飞机为主流,其原因是八轴飞机可以支持断桨保护,
在失去一个机臂时可正常飞行,在失去不相邻的两个机臂时仍然可以安全回收。

在飞控的选择上作为航测用途的多选择双控制器,原因是无人机倾斜摄影在市区
作业较多,安全的保障是第一位的。

不足:续航时间有限,一般的无人机倾斜摄影
相机重量在2kg~5kg,续航在30min左右。

4地籍测量工作中存在的问题
首先，传统地籍测量工作，对于测绘人员的专业性要求，相对来说比较高，
由于地籍测量范围通常都比较广，作业人员的数量基数也都比较大，这在一定程
度上，对于城镇地籍测量工作的开展来说，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量工作
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。

5无人机倾斜摄影测量在地籍测量中的应用
本次地籍测量采用的无人机型号为塞斯纳208型，其主要参数包
括:DMCII250型数码相机，焦距为112mm，CCD尺寸为16768mm×14016mm。

由于
测绘区域地形地貌变化较大，为提高地籍测量精度，将测绘区域划分为两个测绘
子区。

其中，子区Ⅰ的基准面高程为1350m，绝对飞行高为4850m，相对飞行高
为3500m，航线之间的间距为1．74km；子区Ⅱ的基准面标高为1100m，绝对飞行
高为4850m，相对飞行高为3750m。

为确保影像拼接等精度，结合测绘区域地形
地貌等变化特征，确定本次的航向重叠度控制在55%～65%之间，旁向重叠度控制
在30%～35%之间，此时子区Ⅰ获得影像数据的地面分辨率优于0．18m，子区Ⅱ
的地面分辨率优于0．19m。

5.1前期准备工作。

结合倾斜测量摄影技术，在相关测量工作开展前，对应
的一线工作人员需要对当地的各项条件进行实时掌控，以确保相关测量工作精确
可靠。

例如气候条件、环境条件以及地质状况等，此类环境因素均会对测量结果
产生相应的影响。

因此，落实前期高效率的环境监测工作可以为后续的倾斜摄影
测量工作提供可靠的工作支持。

同时对应的一线工作人员在前期的工作准备期间，需要落实针对坐标系统、控制点位的选取，同时对高度基准参数，以及对应的地
形图成果进行有效的确认。

此外，对具体现场的测量活动进行细致的分析和策划，以确保相应的倾斜测量技术方案，能够有效的对飞行器具体的飞行线路进行规划，同时对测定的尺寸、比例进行选择，对于航空飞行器飞行高度，地面采集数据图
像的分辨率、重叠度进行选取，同时还需要对航空无人机的数码相机进行检验，
做到高质量、高效率的调试工作。

总体来说，在地籍测量工作中，结合倾斜摄影
测量技术，需要做好前期高效率的准备工作，无论是针对软件设施，还是硬件设施，都需要确保其能够满足对应的测量要求，同时积极的对各项参数进行合理的
调控，确保地籍测量工作能够得到科学有效的开展，提高对应的测量数据的精度。

5.2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。

5.3地籍图的坐标转换及纠正无像控的三维模型相对精度较高，但是由于无
人机自带的GPS精度不高，导致模型以及EPS绘制出的地籍图的坐标发生了一定
的偏移，并且无人机自带的POS数据就是WGS84坐标系统，而地籍成果数据坐标
系统为2000坐标系统，因此，需要对地籍图的坐标进行转换及空间纠正。

这就
需要在外业采集一些高精度的均匀分布的界址点，通过这些高精度的界址点对
EPS测绘的地籍图进行坐标转换及纠正，即可完成地籍图的测绘。

由于测区周边
相片的重叠度比较低，以及相机自身硬件设备精度不是很高，导致建出的三维模
型会出现少量的变形。

橡皮页变换的方法常用于对矢量数据进行小型的几何校正，它是将一个图层与另外一个与之十分靠近的图层对齐，调整源图层以适应更精确
的目标图层，并且橡皮页变换可以进行局部的校正，通过精度的对比可将几何精
度较低的局部进行再次校正。

因此，对地籍图的坐标转换和几何校正采用的是变
换方法进行校正。

5.4地籍图测绘.地籍图测绘是地籍测量的最终表达形式。

本次地籍图测绘是
以无人机倾斜摄影测量获得的影像数据为基础，通过室内识别图斑、界线点等的
方式绘制地籍地理底图，进而以CORS系统为基础平台，采用RTK-GPS等测量技
术方法对图根点进行核查及控制测量，为倾斜摄影测量精度分析及校正提供基础
依据。

本次地籍核查测量中，对于符合CORS系统或者RTK测量条件的区域，多
使用CORS或者ＲTK定位方法；对于不符合该类型基本测量条件的地形区域，一
般采用全站仪进行测量。

在地籍图测量中，为确保精度，应重视以下几个方面的
内容:①若界址点测量过程中使用解析法时，相邻控制点的平面中误差应为图上
的±0．3mm，限差取中误差的2倍；②若界址点测量过程中使用图解法时，其相
邻界址点的平面中误差应为底图上的±0．6mm，限差取中误差的2倍，山区放宽
至1．5倍。

5.5改进DLG精确性。

地籍测量各项事务中，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。

地籍测量时，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8cm，以此保障地籍方位确定的精准性。

5.6空中三角加密处理。

由于在地籍测量过程中，无人机摄影技术通常使用的拍摄相机为测量相机，会存在一定的光学畸变情况，影响整体拍摄效果，对数据测绘结果的准确性产生一定的偏差，因此需要严格把控。

为解决这一情况通常使用通信技术以及多媒体技术立足于载波相位实时动态差分定位技术构建服务系统，来解决上述问题。

主要是通过连续运行的卫星定位系统，对无人机飞行进行快速定位和记忆，对三维数据以及全面数据实现动态测量测绘，为数据提供24小时的准确数据信息、空间信息满足数据信息策划整理的要求。

使用连续卫星定位系统，可有效减少测绘过程中的人力物力支出，提升了无人机测绘技术的工作效率。

5.7三维测图。

三维测图主要使用DP-Modeler完成地形图测绘。

该技术在数据信息采集过程中减少了佩戴立体眼镜的环节，可通过数据模型直接对当地地物特点地物轮廓进行矢量测绘，并且可以在测绘过程中完成对测绘数据的修改。

例如，对于城市复杂地域过程中，可针对重要点位建筑物的外形楼层等地标性建筑要素，地形数据信息进行采集，提升了测绘的准确性以及测绘效果，并且以直观的形式进行体现。

对于城市建筑中遮挡建筑物的部分内容，或未能确定数据属性的信息可进行外业调绘和补测工作。

无人机摄影测绘技术的发展，对我国国土资源测绘管理工作开展有着重要的促进作用。

特别是无人机测绘技术的应用，使得土地资源规划管理中，将测绘技术准确、及时、高效的优势进行发挥，无人机摄影测绘技术能够与遥感技术、GPS技术进行互补，拓宽了应用功能，有效提升了工作效率和成本支出是传统测绘技术所不具备的。

5.8精度评定结果分析。

为确保界址点点位精度检验的科学性和准确性，本次研究按照“均匀分布”的原则，在测区范围内共选取不同地物类型的界址点进行地籍图成果精度评定。

在无人机地籍测量成果上提取对应的界址点坐标，与
GPS-RTK测量成果进行差值计算；同时采用全站仪、激光测距仪以及精密钢卷尺
等测绘仪器对相邻界址点之间的平距进行精确测量，取3次独立测量结果的平均
值作为真值，将其测量结果与矢量化地籍图上量测的边长进行综合比对，检验矢
量化地籍图的地物相对精度。

结语
综上，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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