无人机倾斜摄影测量在地籍测量中的应用

郝祥坤

(安徽省地质测绘技术院，安徽 合肥 230022)

地籍测量是第三轮全国国土资源调查的重要组成部分，是确定土地权属的主要依据，同时也是查明我国土地资源类型以及利用现状的基础。因此，地籍测量是摸清我国土地基本国情的重要途径。与第二轮全国国土资源调查相比，新一轮的国土资源调查向“自动化、精细化、全面化”发展，对测量精度和多方法的综合应用提出了更高的要求，同时推进了测量成果的社会化服务[1]。无人机倾斜摄影测量技术是在垂直摄影测量技术的基础上发展起来的，该方法实现了多角度、多方位获取影像数据的目的，减少了测量“留白”问题，提高了测量精度，逐步推广应用于大范围测量领域。鉴于此，本文结合某地区地籍测量工作，分析该技术在地籍测量中的主要流程，为提高测量精度和推广该技术提供参考。

1 基本概况及主要参数

无人机倾斜摄影测量技术是集图像融合处理技术、实时动态定位技术、大数据处理技术和无人机技术于一体的现代化测量技术。与传统的航空摄影测量技术相比，该技术可多角度、多方位获取测绘区域影像数据，能全面地反映目标区域的侧面纹理，为地籍测量的准确性和全面性奠定了基础。同时，无人机倾斜摄影测量能够在较短的时间内获取大范围的影像数据，提高了地籍数据的获取效率。

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：DMC II 250型数码相机，焦距为112 mm，CCD尺寸为16 768 mm×14 016 mm。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1 350 m，绝对飞行高为4 850 m，相对飞行高为3 500 m，航线之间的间距为1.74 km；子区Ⅱ的基准面标高为1 100 m，绝对飞行高为4 850 m，相对飞行高为3 750 m。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0.18 m，子区Ⅱ的地面分辨率优于0.19 m。

2 无人机倾斜摄影测量关键步骤

2.1 原始数据信息的获取

原始数据信息是地籍测量的基础，也是制作各类地籍图斑的主要依据。为提高原始数据信息获取质量，结合本次工作实践，总结出如下的操作流程：①编制航飞计划，应充分考虑测绘区域的地形地貌等划分飞行子区，同时选择天气晴朗、无风或者微风的时间段获取影像；②影像数据拍摄过程中应严格按照航向重叠度、旁向重叠度等技术指标进行；③影像数据获取后，应每天核查影像数据的质量，确保所获影像数据的质量满足基本精度要求，对于影像数据中“留白”区域多的，应重新获取；④根据POS(Position and Orientation System,位置与姿态测量系统)数据对影像数据进行预处理，处理后的影像数据作为后续操作的基础数据。

2.2 控制测量

控制测量是提高地籍测量精度的基础，也是减少权属纠纷的重要手段。地籍测量过程中的控制测量主要包括高程控制测量和平面控制测量两个部分。但是，在实际测量过程中一般按照控制点的作用将其分为首级控制测量和图根控制测量。本次实践过程中按照后者划分，故本文按照作用划分方式进行论述。

由于测绘区域已经实现了CORS系统(Continuously Operating Reference Stations,连续运行(卫星定位服务)参考站)的全覆盖，所以本次首级控制测量利用该系统的单基站RTK(Real-time Kinematic,实时差分定位)方式进行，进而与倾斜摄影测量方法获得密集点云数据生成的三维坐标进行精度对比及校正。其中，首级控制测量过程中应注意以下几点事项：①首级控制测量是地籍测量的基础，其控制点数量相对较少，为减少测量成本及控制测量精度，可采用传统的测量方法如三角高程测量、水准测量等；②为确保首级控制测量的精确度，应将首级控制测量网中最弱的高程中误差的相对起算点控制在±20 mm以内；③首级控制测量是地籍测量精度的重要保障，其操作流程必须严格按照相应的规范要求进行。

图根控制测量与各类地籍区块的测量精度息息相关，也是分析与校正无人机倾斜摄影测量精度的主要途径。因此，本次根据区域已覆盖的CORS系统进行RTK技术测量，进而与影像数据生成的密集点云数据产生的三维坐标进行精度对比。图根控制测量过程中应注意以下几点事项：①在使用RTK测量测绘区域的图根点时，应确保每一个图根点至少与一个相邻的图根通视；②为提高图根点的测量精度，每一个图根点至少应该有两个及以上的独立观测数据，且不同观测数据之间的平面坐标误差应控制在±30 mm以内，高程坐标的误差应控制在±50 mm以内；③若在图根测量过程中CORS系统的信号较弱或无法收到，可使用全站仪进行图根控制测量，其检测边长的水平距离相对误差应小于1/3000；④为保障图根控制测量精度，其操作流程必须严格按照规范要求执行。另外，图根导线测量也是图根控制测量中的重要组成部分，应注意以下几点内容：①图根导线测量的起算点一般以二级以上的RTK点、GPS点或者导线点为主；②在使用全站仪测量相邻的RTK图根点时，若不做高斯投影改正，则边长的相对误差应小于1/6000。

2.3 界址点测量

界址点测量是地籍测量的重要组成部分，其精度直接影响着地籍测量精度，同时也是减少权属纠纷的主要因素。界址点测量主要包括图解法和解析法两类，图解法通过标示界址、绘制宗地草图、界址点位说明及权属界线走向说明等方式描述界址点的位置，主要是依靠全站仪、钢尺等测量工具确定界址点的三维坐标及相邻界址点之间的间距[1]；解析法则是在空中三角加密处理后生成的正射影像图、数字化的地籍图、地形图或者土地利用现状图中表示界址点。

本次地籍测量过程中界址点的测量以倾斜摄影测量过程中获得的影像数据为底图，通过室内识别图斑的方式确定各个地籍图斑的界线、界址点等，再通过外业随机地验证图斑的准确性。因此，界址点的测量可以借助CORS系统平台，采用RTK-GPS联合测量的方式进行核查。由于界址点的测量精度是直接影响地籍测量精度的主要直接因素，因此对界址点的测量精度要求较高，其一级精度必须满足允许误差为±10.0 cm，二级精度的允许误差为±15.0 cm，三级精度的允许误差为±20.0 cm[2]。根据对研究区内的各类地籍测量中的界址点精度统计分析，结果表明：本次无人机倾斜摄影测量过程中识别出的界址点的一级精度误差为±7.6 cm，二级精度误差为±9.2 cm，三级精度误差为±11.3 cm，完全满足相应技术精度要求，说明使用无人机倾斜摄影测量技术进行地籍测量的方法是合理的，其测量结果是可靠的。

2.4 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±0.3 mm，限差取中误差的2倍[3]；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±0.6 mm，限差取中误差的2倍，山区放宽至1.5倍。

2.5 测量精度对比

为了分析无人机倾斜摄影测量方法所获影像数据中识别出的地籍界线、界址点的精度，结合首级控制测量、图根控制测量等成果，对无人机倾斜摄影测量方法的精度进行验证。其中，无人机倾斜摄影测量方法获取坐标的主要途径为：①影像数据经过空中三角加密处理后生成相应的正射影像图；②在正射影像图中识别地籍图斑；③通过生成的地籍界线读取三维坐标；④对于首级控制测量点、图根控制测量点等的坐标，根据影像数据生成密集点云数据，进而求取图根点周边点云数据三维坐标的平均值作为该点的坐标。在分析无人机倾斜摄影测量方法精度的过程中随机地抽取了部分坐标数据进行对比，其数据见表1。由表1可知：使用无人机倾斜摄影测量方法与RTK测量方法所获测量结果基本一致，其x误差为-0.14～0.36 cm，y误差为-0.51～0.21 cm，高程误差为-0.88～0.51 cm，平面误差为0.11～0.59 cm，说明使用无人机倾斜摄影测量方法所获地籍测量的精度满足技术要求。

表1 无人机倾斜摄影测量与RTK测量精度对比单位：cm

3 结束语

综上所述，使用无人机倾斜摄影测量技术在进行地籍测量时，其精度能够满足地籍测量精度要求，说明该方法所获数据是可靠的。此外，由于无人机倾斜摄影测量技术以影像数据为基础，识别出地籍信息，再经过外业核查就可完成大面积的地籍测量任务，显著地减少了外业工作量，提高了测量效率，降低了测量成本。另外，使用该方法所形成的地籍图是数字化的，提高了地籍图的使用效率，提高了测量成果的社会化服务效益。