農(nóng)村地籍測(cè)繪中傾斜攝影測(cè)量影響因素初探

Summary：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是指利用安裝在同一飛行平臺(tái)上的多個(gè)傳感器，從垂直、傾斜等不同角度獲取圖像，從而實(shí)現(xiàn)地形測(cè)繪的技術(shù)。作為近年來(lái)地形測(cè)繪的一種新技術(shù)方法，它不僅突破了傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量只能獲取垂直角度圖像的局限，而且能夠充分反映和呈現(xiàn)真實(shí)的地面物體。在先進(jìn)定位技術(shù)的支持下，可以獲得更準(zhǔn)確的地理信息和更豐富的影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遙感影像技術(shù)在地形測(cè)繪中的進(jìn)一步發(fā)展和深入應(yīng)用。Keys：地籍測(cè)繪;傾斜攝影測(cè)量;影響因素;引言近年來(lái)，為了執(zhí)行農(nóng)村復(fù)興戰(zhàn)略和促進(jìn)農(nóng)村社會(huì)發(fā)展，對(duì)可建設(shè)和集體土地使用權(quán)的登記和發(fā)放日益受到重視。農(nóng)村地區(qū)可建設(shè)用地使用權(quán)的登記是這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)，其特點(diǎn)包括面積小、土地獨(dú)特、分布廣泛、地域分散、住房密度高和缺乏基本數(shù)據(jù)。為了提高經(jīng)認(rèn)證的地籍測(cè)繪和居民住房保有權(quán)登記的效率和質(zhì)量，應(yīng)特別注意無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的合理應(yīng)用。1傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)用于物理制圖應(yīng)用程序，以利用傾斜的航空相機(jī)獲取、分析和處理地形圖圖像數(shù)據(jù)，以滿足地形圖的需要。其中，在地形圖的拍攝和圖像采集上傾斜的航空相機(jī)是使用一定的傾斜角度參數(shù)進(jìn)行拍攝和測(cè)量的。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的主要特點(diǎn)可以從以下幾個(gè)方面加以分析:(1)這是一種在綜合、發(fā)展和應(yīng)用傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的測(cè)量技術(shù)，在具體測(cè)量分析中，可以實(shí)現(xiàn)快速采集和采集②在制圖應(yīng)用中，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)GSD、DLG、DOM、TDOM等多種測(cè)量分析結(jié)果的采集。，獲取多視圖圖像和視角圖像，充分收集測(cè)量分析地物的外觀、高度和位置等信息，并取代傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用；③傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在攝影測(cè)量中具有較高的攝影分辨率和較大的視野角度；④傾斜攝影測(cè)量技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)同一地物的多分辨率圖像采集在實(shí)際制圖應(yīng)用中，并為相關(guān)制圖工作提供充分支持。2傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)2.1確定測(cè)量范圍作為農(nóng)村住房權(quán)調(diào)查的一部分，主要任務(wù)是確定繪圖工作的范圍，這是提高調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性和完整性的先決條件。根據(jù)制圖項(xiàng)目的要求，確定進(jìn)行這種制圖所需的具體措施的范圍。為了便于今后收集數(shù)據(jù)，在進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)時(shí)，主要參考資料是利用全球定位系統(tǒng)在邊界上建立幾個(gè)參考點(diǎn)(數(shù)目可以合理地與試驗(yàn)區(qū)的地形復(fù)雜性結(jié)合起來(lái)選擇)。使用定義的參考點(diǎn)，可以封閉測(cè)量范圍，生成測(cè)量地形圖，并在地圖中包括明顯的地理要素，例如道路、河流、樹木等。(b)促進(jìn)攝影數(shù)據(jù)收集后的快速幾何校正，縮短數(shù)據(jù)收集與結(jié)果繪圖之間的時(shí)間間隔，并提高系統(tǒng)本身的效率。2.2無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)需要依托計(jì)算機(jī)視覺(jué)原理實(shí)現(xiàn)了圖像的三維重建，技術(shù)可以自動(dòng)恢復(fù)曝光瞬時(shí)相機(jī)中的方位元素、相機(jī)位置和測(cè)量區(qū)中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而無(wú)需提供相機(jī)位置、相機(jī)位置、相機(jī)檢查等信息。特定應(yīng)用程式需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際座標(biāo)轉(zhuǎn)換3d資料。因此，必須在飛行前在實(shí)地設(shè)立檢查點(diǎn)，以便使用當(dāng)?shù)貙?shí)用坐標(biāo)系和RTK采購(gòu)檢查點(diǎn)的坐標(biāo)。參考底圖可以利用下載的影響繪制測(cè)量區(qū)域圖、輸入飛行參數(shù)和生成飛行點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以完成路徑生成，并且通過(guò)下載無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中規(guī)劃的路徑，可以完成數(shù)據(jù)的外部世界。2.3圖形修正處理基本數(shù)據(jù)采集完成后，進(jìn)入采集數(shù)據(jù)校正處理階段。在應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)時(shí)，由于飛行高度和設(shè)備飛行速度等因素，所收集的某些應(yīng)用數(shù)據(jù)可能與實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)有所不同，需要通過(guò)科學(xué)手段加以修改，以提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的效率。一般用軟件附帶的功能進(jìn)行處理，選擇地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)字6~10，并參考這些數(shù)據(jù)構(gòu)建圖像偏差校正模型。調(diào)整偏差后，專員小組將其替換為其他應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，以獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。在進(jìn)行圖形校正處理的同時(shí)，還需要改進(jìn)數(shù)據(jù)信息的處理，如根據(jù)村內(nèi)不同地理要素的分布特征處理某些殘馀點(diǎn)數(shù)據(jù)，用不同顏色標(biāo)記地理要素，以及提高內(nèi)容的效用。2.4三維重建與真正射生成在數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，利用SIFT算法匹配圖像特征點(diǎn)，利用隨機(jī)抽樣一致性方法進(jìn)行粗差檢測(cè)。這個(gè)過(guò)程可以結(jié)合相對(duì)定向模型和五點(diǎn)法。如果兩個(gè)模型之間存在三度重疊點(diǎn)，則應(yīng)采用向前相交的計(jì)算方法來(lái)消除粗差點(diǎn)，從而可以連續(xù)選擇具有足夠連接點(diǎn)的圖像，并依次完成相對(duì)定向。旋轉(zhuǎn)矩陣和方向線元素可以順利計(jì)算。判斷單元陣列作為方位的正確性，應(yīng)使用旋轉(zhuǎn)矩陣乘法和線元向量。波束法可以與三維測(cè)量結(jié)合使用，從而獲得畸變消除后的圖像和優(yōu)化后的高精度外方位元素，為后續(xù)的紋理提取和三維模型創(chuàng)建提供依據(jù)。為了創(chuàng)建立體圖像，需要進(jìn)行多視圖、多圖元的密集圖像匹配，并輔以基于塊的多視圖匹配方法?？臻g平面可以劃分成規(guī)則的網(wǎng)格作為基礎(chǔ)，可以綜合利用物元、圖像特征點(diǎn)和多視角圖像的特征信息和成像信息。為了對(duì)多視點(diǎn)圖像進(jìn)行密集匹配，可以采用不固定圖像的匹配策略。通過(guò)并行算法可以完成多視點(diǎn)圖像同名點(diǎn)坐標(biāo)的快速計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)高密度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。坐標(biāo)變換模型的建立需要經(jīng)過(guò)圖像控制點(diǎn)，從而進(jìn)行地理配準(zhǔn)和坐標(biāo)變換，可以對(duì)三維點(diǎn)云進(jìn)行變換，實(shí)現(xiàn)局部坐標(biāo)系下的DSM生成，然后進(jìn)行真實(shí)投影校正和紋理映射，從而可以順利獲得真實(shí)投影圖像和全要素三維模型。3不同影響因素的精度分析3.1不同傾角對(duì)建模效果的影響當(dāng)其他設(shè)置相同時(shí)，相機(jī)的傾斜角度越大，目標(biāo)視線相對(duì)于墻面的角度越高，目標(biāo)相對(duì)于墻面的水平程度越高。收集建筑信息時(shí)，可以收集有關(guān)墻的更多信息，創(chuàng)建更有效的模型和更清晰的紋理。坡度和視線之間的關(guān)系以及墻面之間的角度，使得隨著坡度的增大，圖像會(huì)收集更多有關(guān)墻面的信息，反之亦然。為了增加地面信息，需要擴(kuò)大飛行區(qū)域以滿足建模需要。隨著傾斜角度的增加，圖像將顯示更豐富的構(gòu)造細(xì)節(jié)和零件的小間隙。理論上，當(dāng)相機(jī)的傾斜角度達(dá)到90時(shí)，圖像中包含的建筑信息最豐富，建模效果最好。由于實(shí)際生產(chǎn)、其他建筑受到阻礙，以及增加傾斜等問(wèn)題的影響，導(dǎo)致道路擴(kuò)大，傾斜相機(jī)通常使用45度作為傾斜角度，并計(jì)劃將道路延伸到很遠(yuǎn)的地方，以便進(jìn)行實(shí)際操作。3.2不同地物分辨率（航高）對(duì)地物點(diǎn)精度的影響根據(jù)攝影測(cè)量原理，地面分辨率GSD、相機(jī)焦距f、像元大小a及相對(duì)航高H關(guān)系如式（1）所示。其中，a=L1/l(2L1=COMS長(zhǎng)邊尺寸，單位mm；L2=COMS的長(zhǎng)邊分辨率)。本實(shí)驗(yàn)配置的五鏡頭A5100相機(jī)均采用定焦鏡頭，其中垂直鏡頭焦距f=25mm，傾斜鏡頭焦距f=35mm，像素大小a=0.0043mm..從公式(1)可以看出，其他因素不變，分辨率確定為相對(duì)高度。為了測(cè)試地面物體在5厘米、3厘米、2厘米和1.5厘米四種不同地面分辨率下的誤差，相應(yīng)的高度分別為290米、174米、116米和87米。為了控制不同影像控制點(diǎn)方案對(duì)精度的影響，本次試驗(yàn)將影像以100m左右的距離均勻布設(shè)，通過(guò)不同分辨率的航拍照片，分別對(duì)模型進(jìn)行建模，并與地面物體特征點(diǎn)的實(shí)際全站儀測(cè)量進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其精度。結(jié)束語(yǔ)隨著傾斜攝影技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，傾斜三維測(cè)量地圖的優(yōu)勢(shì)更為突出，將逐步取代傳統(tǒng)的立體地圖。確保在城市規(guī)劃、土地調(diào)查和緊急保護(hù)中更廣泛地使用坡度測(cè)量技術(shù)。有關(guān)研究人員應(yīng)利用不斷更新的技術(shù)，深入研究?jī)A斜攝影技術(shù)的問(wèn)題，提高傾斜攝影技術(shù)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)傾斜攝影技術(shù)的積極發(fā)展。Reference[1]許南海,劉曉文.傾斜攝影技術(shù)在農(nóng)村房屋權(quán)籍調(diào)查測(cè)量中的應(yīng)用[J].智能城市,2021,7(01):61-62.[2]張凱,呂志慧,赫春曉,時(shí)斐.傾斜攝影測(cè)量“精準(zhǔn)測(cè)繪”研究與實(shí)現(xiàn)[J].江蘇科技信息,2021,38(01):26-30+45.[3]趙福