發(fā)布時間： 2020-03-01 04:39
一、項目背景
1、項目背景
在農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地使用權(quán)確權(quán)登記發(fā)證數(shù)據(jù)成果資料基礎(chǔ)上，補(bǔ)充調(diào)查農(nóng)村范圍內(nèi)宅基地和集體建設(shè)用地等每一宗土地上的房屋等建筑物、構(gòu)筑物的基本情況，基本實(shí)現(xiàn)宅基地和農(nóng)房統(tǒng)一調(diào)查規(guī)范、統(tǒng)一軟件平臺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一作業(yè)要求、統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一檔案管理的目標(biāo)，為推進(jìn)農(nóng)村宅基地和地上房屋的不動產(chǎn)統(tǒng)一登記發(fā)證提供數(shù)據(jù)支撐。不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查（農(nóng)房補(bǔ)充調(diào)查）是開展不動產(chǎn)統(tǒng)一登記工作的重要基礎(chǔ)，對于完善不動產(chǎn)調(diào)查體系具有重要意義。
傳統(tǒng)不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查一般采用人工跑點(diǎn)的測量方式，采用全站儀+GPS RTK的技術(shù)進(jìn)行每個農(nóng)房的調(diào)查，其精度較高，但仍有一定的局限性，比如作業(yè)效率低、房屋密集不通視、數(shù)據(jù)成果單一等等。隨著無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的快速發(fā)展，利用傾斜影像建立的高精度實(shí)景三維模型生產(chǎn)大比例尺線劃圖已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。我公司在積累了相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在寶清縣五九七農(nóng)場農(nóng)房調(diào)查項目支撐下，利用飛馬多旋翼平臺D200傾斜系統(tǒng)對試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高分辨率傾斜三維數(shù)據(jù)的獲取與大比例尺測圖工作，并檢測成果其能否滿足不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查的高精度項目需求，為后續(xù)大面積的權(quán)籍調(diào)查項目新技術(shù)的應(yīng)用提供參考。
2、項目需求
1）測區(qū)范圍
本次試點(diǎn)區(qū)域隸屬五九七農(nóng)場，位于寶清縣境北部，七星河與撓力河相交的三角地帶。測區(qū)面積約0.4km²，地勢平坦，地面要素主要為居民地與道路等，測區(qū)范圍如下圖所示：
項目范圍線
2）項目要求
（1）精度指標(biāo)
宗地界址點(diǎn)測量主要精度指標(biāo)
（2）項目成果
測區(qū)實(shí)景三維模型一套（數(shù)據(jù)格式為.osgb）；
測區(qū)正射影像圖一套（數(shù)據(jù)格式為.tif）；
測區(qū)大比例尺地形圖測圖成果一套（數(shù)據(jù)格式為*.dwg）。
3）人員及設(shè)備
（1）人員投入
飛行技術(shù)人員與外業(yè)測量人員2人，內(nèi)業(yè)編輯人員4人。
（2）儀器設(shè)備
針對本項目的高精度項目需求，我們采用了飛馬D200多旋翼無人機(jī)搭載D-OP300傾斜測量模塊的方式進(jìn)行測區(qū)傾斜影像數(shù)據(jù)的獲取。飛馬D200配備高精度差分GNSS板卡，支持PPK/RTK及其融合作業(yè)模式，可大量減少外業(yè)控制點(diǎn)或一定條件下完全免像控的1:500航測成圖，配合“飛馬無人機(jī)管家”中精準(zhǔn)地形跟隨飛行功能，可保證所獲取影像分辨率的一致性。
飛馬D200飛行平臺參數(shù)
D-OP300傾斜模塊參數(shù)
（3）數(shù)據(jù)處理軟件
數(shù)據(jù)后處理采用飛馬無人機(jī)管家、ContextCapture、DP-Modeler三款軟件，對傾斜影像進(jìn)行差分解算、空三計算、實(shí)景三維模型生產(chǎn)及大比例尺測圖。以下為工作站硬件配置表：
二、技術(shù)路線
不同于常規(guī)1：500航測成圖精度（一般平面、高程中誤差要求為13cm以內(nèi)），權(quán)籍調(diào)查平面中誤差要求為5cm，精度更高，因此意味著其不管是影像分辨率、控制點(diǎn)布設(shè)、數(shù)據(jù)處理等都有著極為嚴(yán)格的要求.本文主要講述項目實(shí)施的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)生產(chǎn)等幾個階段，并對成果進(jìn)行精度檢核，最后通過投入的人力與生產(chǎn)周期對整個項目進(jìn)行效率分析，其詳細(xì)技術(shù)路線如下圖：
項目技術(shù)路線圖
三、項目實(shí)施
1、數(shù)據(jù)采集
1）測區(qū)踏勘
踏勘的目的是了解測區(qū)的交通情況、行政區(qū)劃、控制點(diǎn)分布、地形地貌等情況。通過對測區(qū)的踏勘，了解測區(qū)內(nèi)建筑物最大高度，以便我們規(guī)劃航線，制定飛行方案，保證飛行作業(yè)的安全。
2）航線設(shè)計
據(jù)傾斜的數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗來看，基于控制點(diǎn)約束，傾斜攝影的模型精度一般是地面分辨率的2~3倍，因此為了滿足權(quán)籍平面5cm精度需求，傾斜影像應(yīng)獲取地面分辨率優(yōu)于2cm的影像數(shù)據(jù)，且為保障三維模型的生成效果，其航向，旁向重疊度一般建議優(yōu)于60%，而當(dāng)測區(qū)存在高樓時，則應(yīng)加大重疊度，保證樓頂?shù)闹丿B度。對于地形起伏較大的區(qū)域，則應(yīng)根據(jù)地形變高飛行，保證測區(qū)內(nèi)大部分地物的分辨率都優(yōu)于2cm，以此來保證三維模型的效果及精度。
結(jié)合測區(qū)踏勘的情況，設(shè)計地面分辨率為1.7cm，航高為108m，航向重疊度為75%，旁向重疊度為70%，預(yù)計飛行時間為60分鐘。將測區(qū)kml范圍線導(dǎo)入飛馬無人機(jī)管家“智航線”模塊，根據(jù)測區(qū)的地形起伏和影像要求，軟件自動生成最佳航線。
航線設(shè)計
3）像控點(diǎn)布設(shè)
為滿足平面中誤差5cm的精度需求，通常情況下建議1km²布設(shè)25-35個控制點(diǎn)，同時布設(shè)部分檢查點(diǎn)，如若太密既浪費(fèi)人力，物力，也影響后期處理速度，而疏于這個密度的話則可能損失精度。因控制點(diǎn)要應(yīng)用于后期數(shù)據(jù)處理，其測量精度須優(yōu)于2cm，一般需要多次測量取均值，控制點(diǎn)位置一般應(yīng)選擇在地面起伏不大的地面，盡力避免選擇房角點(diǎn)或帶有高程起伏的角點(diǎn)，以免造成內(nèi)業(yè)人員在刺點(diǎn)時因判斷失誤刺偏導(dǎo)致數(shù)據(jù)不滿足精度要求。對于飛馬D200-OP300平臺來說，其具備的五相機(jī)獨(dú)立打標(biāo)能力及RTK/PPK的融合作業(yè)模式，可實(shí)現(xiàn)免像控的1：500航測成圖，雖不能滿足5cm精度需求，但可極大減少控制點(diǎn)的布設(shè)，軟件通過少量控制點(diǎn)和高精度POS的聯(lián)合平差，實(shí)現(xiàn)項目高精度數(shù)據(jù)的獲取需求。
本項目測區(qū)為五九七農(nóng)場居民區(qū)，多為水泥路面，沒有明顯地面目標(biāo)和標(biāo)志物，故采用布設(shè)事前像控的方式。結(jié)合高精度差分優(yōu)勢，僅需在測區(qū)拐點(diǎn)處布設(shè)少量地面控制點(diǎn)即可，一般300m左右布設(shè)一個點(diǎn)即可。地面標(biāo)志使用白色油漆噴涂L形標(biāo)志，要求拐角清晰可見，與地面有明顯色差，易于內(nèi)業(yè)人員判刺。
使用RTK連接黑龍江省網(wǎng)CORS，并采用平滑采點(diǎn)功能測量像控點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)值，為保證精度控制在2cm以內(nèi)，每組像控點(diǎn)采集3個測回，每個測回采集10個點(diǎn)，最后計算平均值，每測回完成后應(yīng)重啟接收機(jī)。每組像控點(diǎn)進(jìn)行拍照記錄，要求照片能夠反映像控點(diǎn)的地形特征，并做好點(diǎn)之記整理工作。
地面像控點(diǎn)
4）航飛情況
現(xiàn)場航攝作業(yè)時，飛機(jī)組裝完成后，要根據(jù)飛馬無人機(jī)管家的提示進(jìn)行一系列嚴(yán)格的檢查，在確保安全的情況下才能升空作業(yè)。飛機(jī)升空作業(yè)后，飛手應(yīng)在地面站對飛機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，時刻關(guān)注電池電量、飛機(jī)的飛行姿態(tài)、航高及速度等指標(biāo)。航攝完成后應(yīng)在現(xiàn)場下載POS數(shù)據(jù)并對航攝影像進(jìn)行檢查和整理，確保POS信息無遺漏，影像清晰。
飛馬D200作業(yè)現(xiàn)場圖
2、數(shù)據(jù)預(yù)處理
1）差分解算
利用飛馬無人機(jī)管家“智理圖”模塊，對飛馬D200獲取的差分POS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行融合差分GPS解算，得到五組相機(jī)的精確POS，再通過七參數(shù)將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為控制點(diǎn)所在的坐標(biāo)系，保證坐標(biāo)系的統(tǒng)一，才能發(fā)揮高精度POS的作用。
2）空三加密
利用飛馬無人機(jī)管家“智拼圖”模塊，對傾斜數(shù)據(jù)進(jìn)行基于高精度POS 的空三加密。設(shè)置好傾斜影像與POS數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系后，對每張影像進(jìn)行特征點(diǎn)檢測和匹配。之后導(dǎo)出xml格式的空三文件，導(dǎo)入ContextCapture軟件中，加入控制點(diǎn)，手動調(diào)整控制點(diǎn)位置，將控制點(diǎn)與空三網(wǎng)聯(lián)合平差，優(yōu)化至合格數(shù)值?？杖瓿珊?， ContextCapture軟件進(jìn)行自動化建模作業(yè)。
空三加密
空三點(diǎn)云成果
3、數(shù)據(jù)生產(chǎn)
1）高精度實(shí)景三維模型生產(chǎn)
ContextCapture軟件經(jīng)過格網(wǎng)切塊、構(gòu)建TIN網(wǎng)白模、自動紋理映射等流程，生產(chǎn)出測區(qū)的高精度實(shí)景三維模型成果。常規(guī)的三維測圖方式，是基于實(shí)景三維模型進(jìn)行的地物采集，若房屋模型結(jié)構(gòu)不完整，幾何精度有問題，則后續(xù)測圖成果很難滿足權(quán)籍精度要求，因此三維成果的效果及精度檢查至關(guān)重要。三維模型成果要求紋理清晰，房屋結(jié)構(gòu)尤其是墻體完整，且墻面應(yīng)盡可能平整，才能保證后期進(jìn)入測圖軟件采集的房屋邊線及房屋角點(diǎn)準(zhǔn)確，而對于房檐下未拍攝到的結(jié)構(gòu)（如陽臺里面的構(gòu)造），則可不關(guān)注，因其不影響墻體的采集。然后采用布設(shè)的檢查點(diǎn)進(jìn)行三維模型的精度檢查，精度合格則進(jìn)行下一步作業(yè)。
測區(qū)實(shí)景三維模型成果
模型細(xì)節(jié)圖
2）正射影像圖制作
根據(jù)實(shí)景三維模型與空三成果文件，以Tile為單位進(jìn)行格網(wǎng)正射與貼圖匹配處理，制作測區(qū)正射影像圖（DOM），也可用于后期測圖參考。
測區(qū)正射影像圖
3）內(nèi)業(yè)測圖
采用DP-Modeler軟件進(jìn)行測圖作業(yè)，將測區(qū)高精度實(shí)景三維模型、空三成果、糾正畸變差影像導(dǎo)入軟件，制作工程文件，由作業(yè)員通過三維模型及多視角傾斜影像進(jìn)行點(diǎn)、線、面等矢量信息繪制，并按照國標(biāo)要求賦予要素屬性信息，采集房屋時可完成房檐改正、房屋層數(shù)等屬性錄入。
DP-Modeler測圖軟件
測區(qū)測圖成果
4）精度檢核
測圖工作完成后，需對數(shù)字線劃圖的要素精度進(jìn)行檢驗，檢查采取人工實(shí)測的方式對比精度。經(jīng)檢驗，平面中誤差為0.034m，高程中誤差為0.037m，滿足不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測量5cm精度要求。
5）效率對比
為了能準(zhǔn)確的計算出項目成本，我們從人員投入、外業(yè)作業(yè)時間及內(nèi)業(yè)測圖時間三個方面，對兩種不同技術(shù)手段的作業(yè)效率進(jìn)行了對比統(tǒng)計（如下圖），由此可看出本項目采用的基于傾斜的三維測圖技術(shù)較傳統(tǒng)人工測圖來說有很大的優(yōu)勢，可極大降低人員投入，提高作業(yè)效率。
效率統(tǒng)計
四、應(yīng)用案例
在驗證基于傾斜的三維測圖技術(shù)可滿足權(quán)籍調(diào)查精度要求后，我公司即將該技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際的工程項目中。2018年7月，我公司接到福建省地籍項目需求，由于該測區(qū)地形復(fù)雜，房屋密集，通視情況差，無法使用全站儀或RTK進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，傳統(tǒng)地籍測量方法不能按時提交成果，因此我公司采用飛馬智能航測系統(tǒng)D200搭載D-OP300傾斜模塊進(jìn)行傾斜影像數(shù)據(jù)獲取。到目前為止，已經(jīng)完成有效測圖面積約為24.5km²的數(shù)據(jù)采集及生產(chǎn)，均滿足地籍精度要求。
測區(qū)成果圖展示
五、總結(jié)
本項目采用飛馬D200多旋翼無人機(jī)搭載D-OP300傾斜測量模塊的方式進(jìn)行測區(qū)傾斜影像數(shù)據(jù)獲取，能夠在較短的時間生產(chǎn)高質(zhì)量、高精度的模型成果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大比例尺測圖工作。此方式可減少大量外業(yè)控制點(diǎn)，將以往需要全野外測繪的測圖工作轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)業(yè)加部分外業(yè)調(diào)繪，大大減輕外業(yè)人員勞動強(qiáng)度，提升作業(yè)效率，外業(yè)采集更自主、更高效，可為不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查、數(shù)據(jù)庫建設(shè)等工作提供更加豐富、真實(shí)、時效性強(qiáng)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，整體效果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)測繪方式。