测绘新技术在不动产测量中的应用研究_胡文权.pdf

第 46 卷 第 1 期2023 年 1 月测绘与空间地理信息GEOMATICS&SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGYVol.46,No.1Jan.,2023收稿日期:2022-01-24作者简介:胡文权(1988-),男,浙江余姚人,工程师,本科学历,主要从事工程测量等方面的应用研究工作。测绘新技术在不动产测量中的应用研究胡文权,陆青弟(宁波市阿拉图数字科技有限公司,浙江 宁波 315042)摘要:为了提高地籍测量相关项目的作业效率、降低人力与投入成本,本文充分考虑测绘新技术在空间数据采集中的优势,提出将倾斜摄影测量技术与三维激光扫描技术相融合并应用于地籍测量的工作新模式。该混合作业模式在二维地籍成果的基础上,丰富了成果内容,使用三维激光扫描技术采集地面细节信息,使用倾斜摄影测量技术采集房高等建筑物信息,形成优势互补。最后将该混合作业技术应用于实际生产项目中,结果表明,相比于地籍测量中传统外业数据采集技术,本文提出的混合作业模式的数据采集速度更快,且满足不动产权籍测量精度要求,大大提高了生产作业效率。关键词:点云数据;倾斜摄影测量;不动产测量;精度验证中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-5867(2023)01-0107-04Application of New Surveying and Mapping Technology in Real Estate SurveyingHU Wenquan,LU Qingdi(Ningbo Almaty Digital Technology Co.,Ltd.,Ningbo 315042,China)Abstract:In order to improve the efficiency of cadastral survey related projects and reduce manpower and investment costs,this paper fully considers the advantages of new surveying and mapping technology in spatial data acquisition,and puts forward a new working mode of integrating oblique photogrammetry technology and three-dimensional laser scanning technology into cadastral survey.Based on the two-dimensional cadastral achievements,the hybrid operation mode enriches the contents of the achievements,uses the three-dimensional laser scanning technology to collect the ground detail information,and uses the oblique photogrammetry technology to col-lect the information of high-rise buildings,forming complementary advantages.By applying the hybrid operation technology to the ac-tual production project,the results show that compared with the traditional field data acquisition technology in cadastral survey,this paper proposes that the data acquisition speed of the mixed operation mode is faster,and meets the requirements of real estate cadastral measurement accuracy,which greatly improves the production efficiency.Key words:point cloud data;oblique photogrammetry;real estate surveying;accuracy verification0 引 言作为登记发证管理土地权属的基础,地籍测量是确定测区内所有土地的面积、权属等情况的工作。在地籍测量的基础上,充分利用已存在的不动产权籍调查等成果资料,采用内外业调查核实的作业方式对不动产进行测量与调查,称之为不动产权属调查与不动产测量1。传统的权籍测量方法包括 GPS RTK、全站仪测量方法,该类方法存在耗费人力、作业效率低等多种问题。从长远来看,随着测绘新技术的不断发展,寻求更加符合发展需求的生产作业方式尤为重要。作为近些年来兴起的测绘数据采集新手段,激光扫描技术及倾斜摄影测量技术在测绘行业中有着广泛的应用。测绘新技术的发展弥补了一些传统测量手段的不足2。结合地面激光扫描技术及倾斜摄影测量技术的优势,本文提出了一种融合激光扫描技术与倾斜摄影测量技术的混合作业新模式。相比于其他作业方式,地面激光扫描技术的数据采集效率更高,缺陷在于无法采集建筑物顶部信息。结合激光扫描技术与倾斜摄影测量技术在数据采集中的优势进行数据采集,不仅可以提高生产效率与成果精度,还能为测绘新技术在不动产权籍调查中的发展提供参考。1 技术介绍1.1 无人机倾斜摄影测量通过多镜头倾斜摄影相机进行数据采集,倾斜摄影测量系统可以实现地面实体位置数据与纹理数据的获取。该系统的多镜头相机包括 4 个倾斜角度的高分辨率相机以及 1 个垂直角度的高分辨率相机,将 5 个方向采集的正片与斜片进行叠加,构建测区完整的倾斜摄影测量影像。联合地面控制点,同时通过外方位元素对正片与斜片的空间姿态进行恢复,最终构建真实的三维立体模型3。目前,倾斜摄影测量技术在城市管理、应急指挥、国土安全等领域已有广泛的应用。本文采用国内目前主流的自动化建模软件 Smart 3D进行测区实景三维模型的构建,采用分层显示技术(LOD)对实景三维模型的纹理及空间位置进行显示。基于 Samrt 3D 的倾斜模型制作无须人工干预,自动化输出满足生产条件的倾斜模型数据。1.2 三维激光扫描关键技术三维激光扫描技术的核心就是激光测距,通过激光扫描仪发射激光脉冲,计算被扫描物体与激光扫描仪之间的距离 R,并通过激光脉冲发射时的横向扫描角 与纵向扫描角 计算某一扫描时刻被扫描物体表面任意位置的三维坐标:X=RcoscosY=RcossinZ=Rsin(1)三维激光扫描系统的测量原理示意如图 1 所示。图 1 三维激光扫描技术测量原理Fig.1 Measurement principle of three-dimensional laser scanning technology结合地面三维激光扫描仪及倾斜模型的优势,将二者结合进行生产作业。其中地面三维激光扫描仪的精度与效率决定该作业模式的精度与效率,是最重要的部分。因此,本文采用高精度点云数据采集系统 RTC360 进行测区全景及点云数据的采集。2 不动产测量试验实现流程2.1 无人机倾斜摄影技术实现不动产测量2.1.1 航摄平台选择与航线设计按照类型划分,无人机可以分为旋翼与固定翼,分别适用于不用的作业需求。对于倾斜相机,当飞行高度越高,采集得到的影像分辨率就越低4,因此,针对测区环境选择合适的倾斜相机相当重要。AMC5100 镜头总像素能达到 5 亿,是市场上像幅较多的航摄仪之一。作为决定成果精度的关键因素,影像分辨率与重叠率至关重要。根据测区地形地貌特征进行合适的航线设计,影像重叠度通常要求航向、旁向重叠度大于 70%5。在建筑物较为密集区域,航线敷设时应加大重叠度。2.1.2 像控点布设对于地面控制点的布设,常规的低空数字摄影测量规范中有着详细的规定。相对于传统的摄影测量技术,倾斜摄影技术在影像重叠度上的要求更高,因此,常规的低空数字摄影测量规范中的控制点布设要求不完全适用于高分辨率无人机倾斜摄影测量。为了提高模型成果精度,结合测区地形地貌条件,在满足模型成果精度的前提下选择最优的像控点布设方案。2.1.3 倾斜空中三角测量倾斜摄影空三解算包括 2 个部分:一是连接点提取;二是光束法区域网平差6。解算过程中需采用 POS 辅助,其中连接点提取是将 POS 系统提供的外方位元素作为初始值,采用算法对多视影像进行特征匹配,得到影像连接点。光束法区域网平差加密精度高、算法理论严密,是目前空中三角测量的主流方法7。2.1.4 实景模型构建通过空三解算后,根据影像匹配算法、建模软件实现影像中同名点的自动匹配。通过特征点构建三角 TIN,完成白模的构建8。将影像中的纹理自动映射至相对应的白模上,最终实现实景三维模型的制作9。本文基于自动建模系统 Samrt 3D 进行实景三维模型制作,多达 20 多层的 LOD 分层显示可以快速流畅地加载地物模型。2.1.5 数据采集对测区的影像数据及对应的三维模型数据进行加载,使用的平台为清华山维 EPS 三维测图模块,该模块包括三维显示与数据采集、二维数据编辑与制作。2.1.6 外业补测由于受部分地物遮挡,模型成果会产生蜡融现象,因此,部分地物不能通过倾斜模型进行准确采集,需要进行外业补测。并且某些地物的属性信息无法通过倾斜模型采集,同样需要外业补测调绘完成。2.1.7 内业数据编辑及出图将外业补测及调绘成果作为内业的补充,对所有数据进行编辑与整理,最终完成完整的地籍图制作。2.2 三维激光扫描技术实现不动产测量2.2.1 外业数据采集数据采集前,对测区进行踏勘,可准确掌握测区地物地貌分布特征,为下一步实地数据采集做准备10。根据测区地物地貌分布特征,选择合适的控制点位置及标靶位置。通过布设控制点及标靶,为点云拼接提供数据基础。在测区内选择合适的位置进行扫描仪架站,为提高801 测绘与空间地理信息 2023 年作业效率,选择自由架站方式。采集数据包括点云数据与全景影像数据,其中全景影像数据用于内业作业时的参考。通过 RTC360 扫描仪自带 VIS 视觉追踪技术实现点云数据自动拼接。为防止数据采集遗漏,可在平板电脑上实时查看数据采集情况。对于一些 RTC360 激光扫描仪无法扫描的区域,如无法通视或扫描仪无法进入区域,使用倾斜模型进行数据采集。2.2.2 点云导入与拼接将外业采集点云数据通过工业级固态 U 盘导入点云拼接软件 Cyclone Register 360 中,基于 IMU 惯导技术及VIS 视觉追踪技术,Register 360 可以完成所有测站点云数据的自动拼接,具有速度快、精度高等优点。通过标靶坐标将点云数据转至具有绝对坐标的坐标系中。2.2.3 绘制成图将点云数据加载至清华山维 EPS 三维测图软件中,可对地物地貌的真实结构特征进行准确判读。通过软件自带点云裁切功能,可以获取建筑物所有层轮廓信息。基于点云数据可以准确捕捉所有界址,完成 1500 房屋地籍图的绘制,并且完成属性添加。2.3 2 种技术融合实现不动产测量充分发挥无人机倾斜摄影测量技术与 RTC360 三维激光扫描技术在三维空间数据采集中的优势,对二者进行优势互补并融合应用于不动产测量中。融合倾斜摄影测量技术与三维激光扫描技术的具体技术路线如图 2所示。图 2 融合斜摄影测量技术与三维激光扫描技术 进行不动产测量的技术路线Fig.2 Technical route of real estate surveying by integrating obliuqe photogrammetry technology and three-dimensional