一、前言
乌鲁木齐是现代化高速发展的新兴城市,近几年,为了提高土地利用率,促进城市的持续发展,政府加强了土地收储工作,通过土地收储增加了财政收入,改善了城市基础设施建设。
2018年6月底,根据市政府要求,做好城南经贸合作区中某一片区的土地收储工作前期规划,要求以7月某日为征收时间节点,急需获取时间节点前该区域高分辨率影像图,作为该片区土地收储、征收补偿等的重要依据,概算统计出片区内建筑量。乌鲁木齐市城市勘察测绘院承担本项目,由于时间很紧,影像图分辨率、现势性要求高,传统航测无法满足工期要求,因此,本项目采用无人机低空航空摄影测量技术,快速获取影像图,并利用地理信息软件对片区内建筑物面积进行概算统计。
本文以乌鲁木齐首次在土地收储工作中应用无人机为案例,探讨快速取得土地收储前期规划需求成果的方法,以期在今后此类似工作中更好地发挥无人机航测系统的作用,为无人机在本地的应用提供实践参考。
二、测区概况
测区位于乌鲁木齐市城南,雅玛里克山南麓,东经87°27'-87°33',北纬43°40'-43°47',地貌以山地及丘陵地为主,海拔一般在1000-1200米。测区内建筑以村镇民居及厂房、库房为主,G216、G30穿过片区,分布有农田,植被较少。居住有汉族、回族、维吾尔族等居民。该区域属中温带大陆性干旱气候,处于城市南郊风口,常年风力4级以上。
三、软硬件投入
(1)飞马机器人科技有限公司的F300、F200固定翼电动无人机各一套,Leica GS12 RTK流动站一台,工作站2台。
(2)飞马 “无人机管家”一套,ArcGIS软件3套。
四、技术路线
结合测区特点,按照项目要求,提出了技术路线:采用F300、F200无人机获取影像数据,通过飞马无人机管家软件处理,生成数字正射影像图、数字表面模型,导入ArcGIS软件中,进行建筑物面积量算,计算建筑物高度,概算统计出片区建筑面积,技术路线如图1:
图1 技术路线
五、无人机航空摄影测量
在土地收储工作中影像图主要用于新增建筑的判别,要求现势性好,影像清晰,对数学精度要求不高,因此,为了提高外业航摄效率,在航摄时未布设像控点,后期需要高精度成果时,选择明显地物点,再测量像控点。
航测区域处于乌鲁木齐连续运行卫星定位综合服务系统(URCORS)范围内,测区控制可连接URCORS进行网络RTK测点完成。
5.1航空摄影
为提高效率,飞马F300、F200航空摄影采用PPK模式,都搭载了SONYDSC-RX1R II相机,7952*5304有效像素,35mm定焦,飞行高度为250-350米,影像地面分辨率为0.04m,航向重叠度80%,旁向重叠度60%,划分7个区块,区块航线如图2所示。
图2:区块航线规划
航测区域处于乌鲁木齐市南郊风口,飞行时间段选择至关重要,每日午后开始风力逐渐加强,11:30至16:00为最佳飞行时间,起飞降落区域选择南北各一处空地上,共飞行了13架次,获取了相片10990张,外业航飞现场如图3所示。
图3:外业航飞现场
5.2影像数据处理
影像数据处理软件采用飞马无人机管家专业版,分为智检图、智理图、智拼图软件,工作流程如图4所示。
图4:影像数据处理工作流程
(1)利用智检图,基于GPU的并行计算模式,快速提供质量报告,展示影像曝光点,脚印图,影像连接强度等信息,剔除冗余影像。
(2)航测期间有多云天气,相片颜色有差异,利用智理图,基于自适应的匀光匀色处理算法,消除了影像间色彩、光照不一致现象。
(3)空三加密是整个航测内业数据处理的核心部分,利用特征匹配和最小二乘匹配相结合的多级影像金字塔匹配算法,进行同名像点匹配。利用智拼图,一键式操作完成影像从空三到镶嵌出图的全部流程,本项目采用高精度 GPS 辅助空三直接定向成图的方法,空三计算过程如图5所示。
图5: 空三计算过程
(4)原始影像制作为1:8000比例尺影像图,为方便工作使用,将正射影像图(DOM)分幅为31幅,按1:3000比例尺喷绘,原始影像如图6所示,数字表面模型如图7所示,分幅成果影像图如图8所示。
图6: 原始影像
图7: DSM
图8: 分幅成果图
六、建筑量概算统计
为土地收储前期规划提供收储片区内建筑量概算数据,通过无人机影像数据处理获取了正射影像图(DOM)和数字表面模型(DSM),利用ArcGIS软件快速计算出单体建筑面积,概算统计出了片区内建筑总量,建筑物量算个数为10065栋,建筑物录入信息个数为9899条。主要生产过程:
(1)将DOM加载入ArcGIS中,按建筑物表面绘制成面状要素,由于规划要求概算建筑量,屋檐忽略不计。
(2)将DSM加载到ArcGIS中,量取建筑物顶部高程与底部高程,计算出高差,根据房屋性质判断层高,用高差除以层高得出层数(如图9所示,1为房屋高度、2为地面高度),民宅层高基本在3米厂房层高在5米,以此为阈值统计出建筑物层数。
图9: 建筑物层数计算
(3)将房屋层数、属性等数据录入ARCGIS。
(4)利用ArcGIS将建筑物单层面积以及建筑面积计算出来(建筑面积=单层面积*层数),将数据导出至Excel表格,提供成果图如图10所示。
七、成果评价
(1)正射影像图(DOM)及分幅图交付给市土地储备领导小组办公室、沙区征收办、市规划设计院,影像清晰,现势性好,得到市领导及使用单位认可。
(2)建筑量概算数据提供给市规划设计院,已用于土地收储前期规划中。
八、结语
(1)通过无人机航测系统在土地收储工作中应用实践,解决了快速获取土地收储片区高分
图10: 建筑量概算成果图
辨率影像图的问题,作为土地收储、征收等工作的重要依据,高效的进行了建筑量概算统计,满足了前期规划需要,获得了良好的社会效益、经济效益。
(2)通过项目的实施,充分发挥了无人机航测使用成本低、操作简单、机动快速、高分辨率的技术优势,满足了政府部门对地理信息的需求。乌鲁木齐市城市勘察测绘院2018年引入了飞马F300智能航测系统,进行了大比例尺地形图测绘、倾斜三维测量等生产实践,具备了无人机航空摄影测量生产能力,极大提高了乌鲁木齐地区测绘保障服务能力,示范效应显著。
(3)由于地窝堡国际机场离乌鲁木齐市城区较近,空域和航高协调难度极大,采用有人机进行高分辨率影像获取非常困难,无人机航测技术将成为乌鲁木齐市获取高分辨率影像的重要手段,应用前景广泛。
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原文标题:飞马智能航测系统在土地收储工作中的应用
文章出处:【微信号:feimarobotics2015,微信公众号:飞马机器人】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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