CN108692710B - 一种公路宗地测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路宗地测量方法及系统。该方法根据距离阈值获取待测公路的控制点；获取待测公路的航空图像；获取航空图像中控制点的三维坐标；根据航空图像中控制点的三维坐标，计算航空图像中每个位置点的三维坐标；获取待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据；根据激光点云以及360度三维全景影像数据，提取待测公路的界址点坐标信息；根据航空图像中每个位置点的三维坐标以及界址点坐标信息，绘制待测公路的宗地图，完成待测公路的宗地测量。本方法或系统把高速公路宗地图测量大量野外测量工作转化为内业数据处理工作，减少了高速公路用地区内宗地测量野外作业的工作量，提高了高速公路用地区野外作业安全性，并提高测量效率与准确性。

Description

一种公路宗地测量方法及系统

技术领域

本发明涉及宗地测量领域，特别是涉及一种公路宗地测量以及系统。

背景技术

宗地测量是指以宗地为基本单位，对其位置、面积、权属界线、界址点、建筑物和构筑物、土地利用类型等为内容所进行的地籍测绘工作。随着测绘技术的发展，GPS RTK全野外作业方式是现今主流的宗地测量方法。近年来，高速公路建设迅速发展，建成的高速公路随着不动产统一登记制度的实施急需开展宗地测量以完成确权登记。高速公路宗地呈线状分布，带宽窄，跨度大，界址点及构筑物位于已运营的高速公路区域，对全野外测量工作人员的人生安全造成了很大威胁。常规GPS RTK作业模式难度大，安全系数低，效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种公路宗地测量方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种公路宗地测量方法，所述方法包括：

根据距离阈值获取待测公路的控制点；所述控制点表示所述待测公路上具有标志信息的位置；

获取所述待测公路的航空图像；

获取所述航空图像中控制点的三维坐标；

根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标；

获取所述待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据；

根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息；

根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。

可选的，所述距离阈值为3-5千米。

可选的，所述根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标，具体包括：

根据所述航空图像中控制点的三维坐标，通过空中三角测量的方法计算所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态；

根据所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态，确定所述航空图像中每个位置点的三维坐标。

可选的，通过车载三维激光移动测量系统获取所述航空图像中控制点的三维坐标。

可选的，所述根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息，具体包括：

识别所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据中界址点的要素信息；

根据所述要素信息提取所述待测公路的界址点坐标信息。

一种公路宗地测量系统，所述系统包括：

设置模块，用于根据距离阈值获取待测公路的控制点；所述控制点表示所述待测公路上具有标志信息的位置；

航空图像获取模块，用于获取所述待测公路的航空图像；

第一获取模块，用于获取所述航空图像中控制点的三维坐标；

计算模块，用于根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标；

第二获取模块，用于获取所述待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据；

提取模块，用于根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息；

绘制模块，用于根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。

可选的，所述距离阈值为3-5千米。

可选的，所述计算模块包括：

计算单元，用于根据所述航空图像中控制点的三维坐标，通过空中三角测量的方法计算所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态；

确定单元，用于根据所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态，确定所述航空图像中每个位置点的三维坐标。

可选的，第二获取模块通过车载三维激光移动测量系统获取所述航空图像中控制点的三维坐标。

可选的，所述提取模块包括：

识别单元，用于识别所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据中界址点的要素信息；

提取单元，用于根据所述要素信息提取所述待测公路的界址点坐标信息。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标；然后根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息；最后根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。本发明将低空无人机航空摄影测量与车载三维激光移动测量相结合，互为补充，把高速公路宗地图测量大量野外测量工作转化为内业数据处理工作，减少了高速公路用地区内宗地测量野外作业的工作量，提高了高速公路用地区野外作业安全性，同时提高测量效率与准确性

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公路宗地测量方法的流程图；

图2为本发明实施例公路宗地测量系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例公路宗地测量方法的流程图。如图1所示，一种公路宗地测量方法包括以下步骤：

步骤101：根据距离阈值获取待测公路的控制点；所述控制点表示所述待测公路上具有标志信息的位置。所述距离阈值为3-5千米。

步骤102：获取所述待测公路的航空图像。

步骤103：获取所述航空图像中控制点的三维坐标。

步骤104：根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标。

具体的，根据所述航空图像中控制点的三维坐标，通过空中三角测量的方法计算所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态；

根据所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态，确定所述航空图像中每个位置点的三维坐标。利用每一张照片的位置与姿态信息，每两张照片即可组成一个“立体像对”，(“立体像对”即利用人目视的立体效应可在计算机系统上使用人眼观察时形成立体效果，通常为左右两张航空影像形成一个“立体像对”)。通过一个“立体像对”，利用摄影测量中的共线性方程，即可计算出照片上任意一个位置的三维坐标值，目前主要利用的软件为全数字摄影测量软件系统；在计算机上通过恢复航空影像拍摄时候的准确位置，利用人的双目立体视觉以及相应的坐标采集设备，获取相片上要素的具体三维坐标信息。

步骤105：获取所述待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据。通过车载三维激光移动测量系统获取所述航空图像中控制点的三维坐标。

步骤106：根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息。

具体的，识别所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据中界址点的要素信息；

根据所述要素信息提取所述待测公路的界址点坐标信息。

地面激光点云和全景影像是经过坐标系统统一的、具备一定数学基础数据，即点云数据具有三维坐标信息，全景影像也是可量测的。

由于航空影像分辨率较地面三维点云和全景影像较低，在空中不能全部看到道路边界要素，如高速公路周边的铁栅栏，护坡等。

利用地面全景影像和三维激光点云数据可准确观察到道路四周的代表道路边界信息的栅栏和边坡等要素信息，利用三维移动测量系统测量软件，即可在计算机上提取界址点位置的坐标数据。

步骤107：根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标；然后根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息；最后根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。本发明将低空无人机航空摄影测量与车载三维激光移动测量相结合，互为补充，把高速公路宗地图测量大量野外测量工作转化为内业数据处理工作，减少了高速公路运营区野外作业的工作量，提高了高速公路运营区野外作业安全性，提高测量效率与准确性。

具体实施

某山区高速公路位于某省境内，全长143.3千米，双向4车道，路基宽度21.5米，呈东西走向，途径瓮安县、黄平县、余庆县、石阡县和江口县，于2015年底建成通车。贵州安江高速公路宗地测绘范围为主线、连接线、匝道、沿线管理、养护、服务区、停车区等，呈带状分布，界址点密集，公里桩、桥梁、隧道、变电设施、地下通道、排水沟渠等建筑物构筑物实施繁杂。

利用低空无人机航空摄影，获取测区高分辨率航空影像。无人机采用YS500固定翼无人机系统，单架次飞行时间为60分钟以上，高速公路带状飞行采用双航线往返飞行，单架次覆盖高速公路10-20千米；搭载相机采用索尼公司生产的DSC-RX1RM2相机，焦距35毫米，有效像素4200万，相机经过专业检校。

采用往返飞行设计航摄航线，通过10个架次，完成全线150千米以上0.1米分辨率航空影像数据采集。实际航摄面积92.6平方千米，3天完成全部区域的航空摄影任务。

相片控制点测量使用GNSS静态测量方式获取地面高精度三维坐标，地面选取高速公路周边设施交汇处或道路地面标志；控制点按照3-5千米间隔测量一对地面控制点，测量控制点可用于后期精度对比与地面控制点选取分析使用。

相片控制点施测在无人航飞后开展，利用无人机影像快速拼接软件制作项目区快速正射影像，在单一架次正射影像起始位置各选取一对地面控制点，中间按照设计的间隔布设地面控制点。

宗地测量项目中对宗地图内地理实体的高程精度不高，经过空中三角测量试验，在保证平面精度的情况下，采用减少相片控制点便可完成航测空三加密计算，通过测试，在一个飞行架次首位布设一对控制点后，在架次内再布设一对地面控制点即可满足精度要求。

本测区平均1个架次使用4-6个控制点，整个测区共用相控点26个。

通过低空无人机航空摄影、少量外业像控测量、立体采集(或正射影像采集)，充分发挥低空无人机航摄灵活机动、航空摄影测量技术成熟的优势，可高效完成宗地图测量中地物要素的数据采集和编辑。但是，高速公路宗地界址点、公里桩、桥梁及隧道等建筑物名称、服务区及收费站名称等诸多要素信息却不能通过航空摄影测量方式获取，需要采用地面测量方式进行有效补充。

利用中海达iScan车载三维激光移动测量系统对高速公路双向完成激光点云及三维全景影像数据的采集。iScan车载三维激光移动测量系统采用集成化设计，激光测程500米；扫描仪频率36-108kHz；扫描角分辨率0.01度；扫描角度360度；车载全景相机拍摄照片尺寸为5400×2700像素；系统测量精度±10cm；本次数据采集采用往返采集共采集数据300千米，采集时间为2天。

高速公路宗地在建成后通常会设置护栏网，护栏网是高速公路宗地的基本界线，高速公路护栏网桩则是高速公路宗地界址点的主要体现形式。由于大部分高速公路护栏网桩时常被灌木植被掩盖，因此航空摄影测量方法难以采集其准确位置，而通过车载移动测量系统获取的激光点云和三维全景影像数据处理，则可以轻松采集到高速公路宗地的界址点坐标信息。同样，高速公路宗地需要的公里桩、桥隧名称、建筑物名称也可以采用全景采集获取。

本次利用海达点云处理软件(HD Scene)采集了护栏网桩(界址点)、公里桩、桥隧名称、桥梁中心线等宗地图信息，弥补了航空摄影测量方式难以完成的信息采集工作。然而，车载三维激光移动测量系统同样有其局限性，例如路基以下的地理实体由于遮挡形成数据采集的盲区，地理信息无法获取，又可以通过上航空摄影测量方法得到解决。

图2为本发明实施例公路宗地测量系统的结构框图。如图2所示，一种公路宗地测量系统包括：

设置模块201，用于根据距离阈值获取待测公路的控制点；所述控制点表示所述待测公路上具有标志信息的位置。所述距离阈值为3-5千米。

航空图像获取模块202，用于获取所述待测公路的航空图像。

第一获取模块203，用于获取所述航空图像中控制点的三维坐标。

计算模块204，用于根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标。

所述计算模块204具体包括：

计算单元，用于根据所述航空图像中控制点的三维坐标，通过空中三角测量的方法计算所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态；

确定单元，用于根据所述拍摄图像的拍摄位置以及拍摄姿态，确定所述航空图像中每个位置点的三维坐标。

第二获取模块205，用于获取所述待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据。第二获取模块205通过车载三维激光移动测量系统获取所述航空图像中控制点的三维坐标。

提取模块206，用于根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息。

所述提取模块206具体包括：

识别单元，用于识别所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据中界址点的要素信息；

提取单元，用于根据所述要素信息提取所述待测公路的界址点坐标信息。

绘制模块207，用于根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种公路宗地测量方法，其特征在于，所述方法包括：

根据距离阈值获取待测公路的控制点；所述控制点表示所述待测公路上具有标志信息的位置；

获取所述待测公路的航空图像；

获取所述航空图像中控制点的三维坐标；

根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标，具体包括：

根据所述航空图像中控制点的三维坐标，通过空中三角测量的方法计算所述航空图像的拍摄位置以及拍摄姿态；

根据所述航空图像的拍摄位置以及拍摄姿态，确定所述航空图像中每个位置点的三维坐标；

获取所述待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据，通过车载三维激光移动测量系统获取所述航空图像中控制点的三维坐标；

根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息，具体包括：

识别所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据中界址点的要素信息；

根据所述要素信息提取所述待测公路的界址点坐标信息；

根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。

2.根据权利要求1所述的公路宗地测量方法，其特征在于，所述距离阈值为3-5千米。

3.一种公路宗地测量系统，其特征在于，所述系统包括：

控制点获取模块，用于根据距离阈值获取待测公路的控制点；所述控制点表示所述待测公路上具有标志信息的位置；

航空图像获取模块，用于获取所述待测公路的航空图像；

第一获取模块，用于获取所述航空图像中控制点的三维坐标；

计算模块，用于根据所述航空图像中控制点的三维坐标，计算所述航空图像中每个位置点的三维坐标，具体包括：

计算单元，用于根据所述航空图像中控制点的三维坐标，通过空中三角测量的方法计算所述航空图像的拍摄位置以及拍摄姿态；

确定单元，用于根据所述航空图像的拍摄位置以及拍摄姿态，确定所述航空图像中每个位置点的三维坐标；

第二获取模块，用于获取所述待测公路的激光点云以及360度三维全景影像数据，通过车载三维激光移动测量系统获取所述航空图像中控制点的三维坐标；

提取模块，用于根据所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据，提取所述待测公路的界址点坐标信息，具体包括：

识别单元，用于识别所述激光点云以及所述360度三维全景影像数据中界址点的要素信息；

提取单元，用于根据所述要素信息提取所述待测公路的界址点坐标信息；

绘制模块，用于根据所述航空图像中每个位置点的三维坐标以及所述界址点坐标信息，绘制所述待测公路的宗地图，完成所述待测公路的宗地测量。

4.根据权利要求3所述的公路宗地测量系统，其特征在于，所述距离阈值为3-5千米。