無人機傾斜攝影測量在地籍測量中的應用

郝祥坤

(安徽省地質測繪技術院，安徽 合肥 230022)

地籍測量是第三輪全國國土資源調查的重要組成部分，是確定土地權屬的主要依據，同時也是查明我國土地資源類型以及利用現狀的基礎。因此，地籍測量是摸清我國土地基本國情的重要途徑。與第二輪全國國土資源調查相比，新一輪的國土資源調查向“自動化、精細化、全面化”發展，對測量精度和多方法的綜合應用提出了更高的要求，同時推進了測量成果的社會化服務[1]。無人機傾斜攝影測量技術是在垂直攝影測量技術的基礎上發展起來的，該方法實現了多角度、多方位獲取影像數據的目的，減少了測量“留白”問題，提高了測量精度，逐步推廣應用于大范圍測量領域。鑒于此，本文結合某地區地籍測量工作，分析該技術在地籍測量中的主要流程，為提高測量精度和推廣該技術提供參考。

1 基本概況及主要參數

無人機傾斜攝影測量技術是集圖像融合處理技術、實時動態定位技術、大數據處理技術和無人機技術于一體的現代化測量技術。與傳統的航空攝影測量技術相比，該技術可多角度、多方位獲取測繪區域影像數據，能全面地反映目標區域的側面紋理，為地籍測量的準確性和全面性奠定了基礎。同時，無人機傾斜攝影測量能夠在較短的時間內獲取大范圍的影像數據，提高了地籍數據的獲取效率。

本次地籍測量采用的無人機型號為塞斯納208型，其主要參數包括：DMC II 250型數碼相機，焦距為112 mm，CCD尺寸為16 768 mm×14 016 mm。由于測繪區域地形地貌變化較大，為提高地籍測量精度，將測繪區域劃分為兩個測繪子區。其中，子區Ⅰ的基準面高程為1 350 m，絕對飛行高為4 850 m，相對飛行高為3 500 m，航線之間的間距為1.74 km；子區Ⅱ的基準面標高為1 100 m，絕對飛行高為4 850 m，相對飛行高為3 750 m。為確保影像拼接等精度，結合測繪區域地形地貌等變化特征，確定本次的航向重疊度控制在55%～65%之間，旁向重疊度控制在30%～35%之間，此時子區Ⅰ獲得影像數據的地面分辨率優于0.18 m，子區Ⅱ的地面分辨率優于0.19 m。

2 無人機傾斜攝影測量關鍵步驟

2.1 原始數據信息的獲取

原始數據信息是地籍測量的基礎，也是制作各類地籍圖斑的主要依據。為提高原始數據信息獲取質量，結合本次工作實踐，總結出如下的操作流程：①編制航飛計劃，應充分考慮測繪區域的地形地貌等劃分飛行子區，同時選擇天氣晴朗、無風或者微風的時間段獲取影像；②影像數據拍攝過程中應嚴格按照航向重疊度、旁向重疊度等技術指標進行；③影像數據獲取后，應每天核查影像數據的質量，確保所獲影像數據的質量滿足基本精度要求，對于影像數據中“留白”區域多的，應重新獲??；④根據POS(Position and Orientation System,位置與姿態測量系統)數據對影像數據進行預處理，處理后的影像數據作為后續操作的基礎數據。

2.2 控制測量

控制測量是提高地籍測量精度的基礎，也是減少權屬糾紛的重要手段。地籍測量過程中的控制測量主要包括高程控制測量和平面控制測量兩個部分。但是，在實際測量過程中一般按照控制點的作用將其分為首級控制測量和圖根控制測量。本次實踐過程中按照后者劃分，故本文按照作用劃分方式進行論述。

由于測繪區域已經實現了CORS系統(Continuously Operating Reference Stations,連續運行(衛星定位服務)參考站)的全覆蓋，所以本次首級控制測量利用該系統的單基站RTK(Real-time Kinematic,實時差分定位)方式進行，進而與傾斜攝影測量方法獲得密集點云數據生成的三維坐標進行精度對比及校正。其中，首級控制測量過程中應注意以下幾點事項：①首級控制測量是地籍測量的基礎，其控制點數量相對較少，為減少測量成本及控制測量精度，可采用傳統的測量方法如三角高程測量、水準測量等；②為確保首級控制測量的精確度，應將首級控制測量網中最弱的高程中誤差的相對起算點控制在±20 mm以內；③首級控制測量是地籍測量精度的重要保障，其操作流程必須嚴格按照相應的規范要求進行。

圖根控制測量與各類地籍區塊的測量精度息息相關，也是分析與校正無人機傾斜攝影測量精度的主要途徑。因此，本次根據區域已覆蓋的CORS系統進行RTK技術測量，進而與影像數據生成的密集點云數據產生的三維坐標進行精度對比。圖根控制測量過程中應注意以下幾點事項：①在使用RTK測量測繪區域的圖根點時，應確保每一個圖根點至少與一個相鄰的圖根通視；②為提高圖根點的測量精度，每一個圖根點至少應該有兩個及以上的獨立觀測數據，且不同觀測數據之間的平面坐標誤差應控制在±30 mm以內，高程坐標的誤差應控制在±50 mm以內；③若在圖根測量過程中CORS系統的信號較弱或無法收到，可使用全站儀進行圖根控制測量，其檢測邊長的水平距離相對誤差應小于1/3000；④為保障圖根控制測量精度，其操作流程必須嚴格按照規范要求執行。另外，圖根導線測量也是圖根控制測量中的重要組成部分，應注意以下幾點內容：①圖根導線測量的起算點一般以二級以上的RTK點、GPS點或者導線點為主；②在使用全站儀測量相鄰的RTK圖根點時，若不做高斯投影改正，則邊長的相對誤差應小于1/6000。

2.3 界址點測量

界址點測量是地籍測量的重要組成部分，其精度直接影響著地籍測量精度，同時也是減少權屬糾紛的主要因素。界址點測量主要包括圖解法和解析法兩類，圖解法通過標示界址、繪制宗地草圖、界址點位說明及權屬界線走向說明等方式描述界址點的位置，主要是依靠全站儀、鋼尺等測量工具確定界址點的三維坐標及相鄰界址點之間的間距[1]；解析法則是在空中三角加密處理后生成的正射影像圖、數字化的地籍圖、地形圖或者土地利用現狀圖中表示界址點。

本次地籍測量過程中界址點的測量以傾斜攝影測量過程中獲得的影像數據為底圖，通過室內識別圖斑的方式確定各個地籍圖斑的界線、界址點等，再通過外業隨機地驗證圖斑的準確性。因此，界址點的測量可以借助CORS系統平臺，采用RTK-GPS聯合測量的方式進行核查。由于界址點的測量精度是直接影響地籍測量精度的主要直接因素，因此對界址點的測量精度要求較高，其一級精度必須滿足允許誤差為±10.0 cm，二級精度的允許誤差為±15.0 cm，三級精度的允許誤差為±20.0 cm[2]。根據對研究區內的各類地籍測量中的界址點精度統計分析，結果表明：本次無人機傾斜攝影測量過程中識別出的界址點的一級精度誤差為±7.6 cm，二級精度誤差為±9.2 cm，三級精度誤差為±11.3 cm，完全滿足相應技術精度要求，說明使用無人機傾斜攝影測量技術進行地籍測量的方法是合理的，其測量結果是可靠的。

2.4 地籍圖測繪

地籍圖測繪是地籍測量的最終表達形式。本次地籍圖測繪是以無人機傾斜攝影測量獲得的影像數據為基礎，通過室內識別圖斑、界線點等的方式繪制地籍地理底圖，進而以CORS系統為基礎平臺，采用RTK-GPS等測量技術方法對圖根點進行核查及控制測量，為傾斜攝影測量精度分析及校正提供基礎依據。本次地籍核查測量中，對于符合CORS系統或者RTK測量條件的區域，多使用CORS或者RTK定位方法；對于不符合該類型基本測量條件的地形區域，一般采用全站儀進行測量。在地籍圖測量中，為確保精度，應重視以下幾個方面的內容：①若界址點測量過程中使用解析法時，相鄰控制點的平面中誤差應為圖上的±0.3 mm，限差取中誤差的2倍[3]；②若界址點測量過程中使用圖解法時，其相鄰界址點的平面中誤差應為底圖上的±0.6 mm，限差取中誤差的2倍，山區放寬至1.5倍。

2.5 測量精度對比

為了分析無人機傾斜攝影測量方法所獲影像數據中識別出的地籍界線、界址點的精度，結合首級控制測量、圖根控制測量等成果，對無人機傾斜攝影測量方法的精度進行驗證。其中，無人機傾斜攝影測量方法獲取坐標的主要途徑為：①影像數據經過空中三角加密處理后生成相應的正射影像圖；②在正射影像圖中識別地籍圖斑；③通過生成的地籍界線讀取三維坐標；④對于首級控制測量點、圖根控制測量點等的坐標，根據影像數據生成密集點云數據，進而求取圖根點周邊點云數據三維坐標的平均值作為該點的坐標。在分析無人機傾斜攝影測量方法精度的過程中隨機地抽取了部分坐標數據進行對比，其數據見表1。由表1可知：使用無人機傾斜攝影測量方法與RTK測量方法所獲測量結果基本一致，其x誤差為-0.14～0.36 cm，y誤差為-0.51～0.21 cm，高程誤差為-0.88～0.51 cm，平面誤差為0.11～0.59 cm，說明使用無人機傾斜攝影測量方法所獲地籍測量的精度滿足技術要求。

表1 無人機傾斜攝影測量與RTK測量精度對比單位：cm

3 結束語

綜上所述，使用無人機傾斜攝影測量技術在進行地籍測量時，其精度能夠滿足地籍測量精度要求，說明該方法所獲數據是可靠的。此外，由于無人機傾斜攝影測量技術以影像數據為基礎，識別出地籍信息，再經過外業核查就可完成大面積的地籍測量任務，顯著地減少了外業工作量，提高了測量效率，降低了測量成本。另外，使用該方法所形成的地籍圖是數字化的，提高了地籍圖的使用效率，提高了測量成果的社會化服務效益。