應(yīng)用無人機傾斜測量技術(shù)的農(nóng)村房地一體調(diào)查研究

張庭

摘? 要：為加快新農(nóng)村建設(shè)，實現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)的科學(xué)規(guī)劃，各個農(nóng)村地區(qū)都開展了房地一體測量。但是，由于傳統(tǒng)的測量技術(shù)相對落后，在宅基地與房屋調(diào)查方面，難以保障測量任務(wù)的順利完成。而無人機傾斜攝影測量技術(shù)具有較高的靈活性、適用性等特征，在房地一體測量中的應(yīng)用具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。該文結(jié)合某工程實例，探討了無人機傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村房地一體調(diào)查中的技術(shù)流程，結(jié)果表明，該技術(shù)大大提高了農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)成圖的速度，有效節(jié)省了人力、物力和財力，獲取的數(shù)據(jù)精度完全滿足相關(guān)規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：無人機? 傾斜攝影測量? 農(nóng)村? 房地一體

中圖分類號：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）01（c）-0074-03

Abstract： In order to speed up the construction of new countryside and realize the scientific planning of rural areas， all rural areas have carried out the integrated measurement of housing and land. However， due to the relative backwardness of the traditional measurement technology， it is difficult to guarantee the smooth completion of the survey task in terms of homestead and housing survey. The UAV tilt photogrammetry technology has the characteristics of high flexibility and applicability， and has obvious technical advantages in the application of integrated measurement of buildings. In this paper， combined with an engineering example， the technical process of UAV tilt photogrammetry technology in rural real estate integrated survey is discussed. The results show that the technology greatly improves the speed of rural real estate mapping， effectively saves manpower， material and financial resources， and the accuracy of data obtained fully meets the requirements of relevant specifications.

Key Words： UAV; Tilt photogrammetry; Rural area; Real estate integration

2019年，中央1號文件明確提出，要加快推進農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)確權(quán)登記頒證工作，力爭在2020年底完成[1]。農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)確權(quán)登記，是國家推進農(nóng)村宅基地“三權(quán)分置”改革的一項具體措施，對振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟、推動農(nóng)村改革、優(yōu)化城鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)布局具有重要意義。不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪作為確權(quán)登記的一項基礎(chǔ)性工作，為查清農(nóng)村集體建設(shè)用地和宅基地使用權(quán)的界址、權(quán)屬、面積、用途、等級等基本情況，最終形成具有法律效應(yīng)的數(shù)據(jù)、圖件、表冊等調(diào)查資料提供了重要的數(shù)據(jù)支撐[2]。

當前，不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪存在一些問題：（1）房屋測量難入戶，空關(guān)戶很多;（2）連片房屋難以分辨，容易漏測、漏畫，且隱蔽點難以測量;（3）公示階段-勘誤澄清-權(quán)利人質(zhì)疑等情況的反復(fù)核實與修正工作繁重[3]。采用傳統(tǒng)儀器如全站儀、GPS-RTK等進行作業(yè)，工作效率較低、制約因素較多，難以滿足不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪的需求[4]。近年來，無人機傾斜攝影測量技術(shù)因以高效率、高精度、高清晰的方式全面感知地面復(fù)雜場景，形成的數(shù)據(jù)成果能直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性而備受關(guān)注，成為測繪領(lǐng)域研究和應(yīng)用的一項重要課題。

1? 無人機傾斜攝影測量技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

無人機傾斜攝影測量技術(shù)的原理是通過在無人飛行平臺上搭載多種傳感器，從1個垂直和4個傾斜共5個不同角度來同步拍攝地面物體的影像，其中一組垂直于地面的正片用于制作傳統(tǒng)的DOM、DEM、DSM、DLG產(chǎn)品，另外4組斜片可用于獲取地物的紋理信息，同時借助于全自動高性能后處理系統(tǒng)，快速構(gòu)建具有地物準確位置和清晰紋理的高分辨率真三維場景，將大眾帶入貼合人眼視覺感官的真實世界[5]。

1.2 技術(shù)流程

無人機傾斜攝影測量的技術(shù)流程主要有影像獲取、像控測量、數(shù)據(jù)預(yù)處理、空中三角測量、三維模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)采集、精度檢查（見圖1）。

1.3 應(yīng)用優(yōu)勢

將傾斜攝影系統(tǒng)搭載在無人機上進行攝影測量獲取地物信息即是無人機傾斜攝影，傾斜攝影技術(shù)三維數(shù)據(jù)可真實反映地物的外觀、位置、高度等屬性，借助無人機，可快速采集影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全自動化三維建模，具有成本低、數(shù)據(jù)獲取準確、操作靈活方便的特點[6]。具體如下。

（1）突破了傳統(tǒng)航測單相機只能從垂直角度拍攝獲取正射影像的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺影像傳感器，同時從垂直、傾斜多個不同角度采集帶有空間信息的真實影像，以獲取更加全面的地物紋理細節(jié)，更加真實地反映地物的實際情況。（2）通過無人機搭載傾斜攝影相機進行地形測繪，配合自動化的影像匹配、建模系統(tǒng)可以減少人工干預(yù)，提升工作效率。（3）節(jié)約人力、效率高，能極大地縮短測繪外業(yè)的協(xié)同工作，解決了由于天氣等外因造成的工作延誤，把原本大量的外業(yè)工作轉(zhuǎn)變成內(nèi)業(yè)工作，極大地縮短了測量人員的勞動時間，降低了外業(yè)勞動強度。（4）傾斜影像能為用戶提供豐富的地理信息產(chǎn)品，實現(xiàn)二三維的數(shù)據(jù)疊加和展示，為相關(guān)地籍管理信息系統(tǒng)提供輔助決策分析。

2? 應(yīng)用實例

2.1 項目概況

某農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)確權(quán)登記項目需要開展不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪工作，測區(qū)以丘陵地貌為主，地勢高差在25～35 m之間，面積約為3.5 km2，沒有軍事和機場等禁飛區(qū)，適合開展無人機航測作業(yè)。項目應(yīng)用無人機航測系統(tǒng)獲取地面高分辨率傾斜影像數(shù)據(jù)，再利用Context Capture軟件構(gòu)建三維模型，最后利用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData 3D快速制作不動產(chǎn)圖件。

2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

此次作業(yè)采用了南方測繪儀器公司的天鴻T610 六旋翼無人機進行執(zhí)飛，這款無人機具有操作靈活、飛行性能穩(wěn)定、續(xù)航能力持久等優(yōu)勢，搭載5個SONYILCE-QXl 數(shù)碼相機，航飛參數(shù)設(shè)置為：同一航線上最大與最小航高的高差小于30 m，航向重疊80%，旁向重疊75%，傾斜像頭的前后傾角小于40°，左右傾角小于35°。選擇良好的天氣進行外業(yè)航飛，共獲取8 234張符合規(guī)范要求的地面傾斜影像。像控測量根據(jù)測區(qū)地形、地貌情況開展，外業(yè)人員在測區(qū)選取108 個點位作為像控點和檢查點，像控點和檢查點坐標采用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK實地采集。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

2.3.1 實景三維立體模型構(gòu)建

對航攝獲得的所有影像進行勻色勻光、校正畸變差等預(yù)處理。從POS系統(tǒng)中提取外方位元素，采取多視角聯(lián)合平差方法，自動匹配各級影像上的同名點，完成空中三角測量。通過Context Capture軟件自動分析，選取能夠匹配的影像單元，進行點云密集匹配和特征匹配，自動化完成紋理映射，最后輸出測區(qū)實景三維立體模型數(shù)據(jù)（見圖2）。

2.3.2 數(shù)據(jù)采集

采用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData 3D采集內(nèi)業(yè)地形地籍要素，并按照國標要求賦予圖層與屬性信息，再利用CASS 9.1軟件對采集的矢量數(shù)據(jù)進行編輯，制作成1∶500地籍圖。這種數(shù)據(jù)采集方式不需作業(yè)人員佩戴立體眼鏡，可以同時使用平面和立體視窗，具備地形測量經(jīng)驗的作業(yè)員均能快速上手，降低了作業(yè)人員門檻。與傳統(tǒng)的解析法地籍測圖相比，利用傾斜航測法的工作效率顯著提高。利用傳統(tǒng)解析法，每組2人每天最多只能調(diào)查20戶左右;而利用傾斜航測法，平均每人每天能夠調(diào)查60戶以上。

2.4 精度檢查

為了檢測此次1∶500地籍圖成果精度，選取圖形內(nèi)具有明顯特征的30個房角點，利用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK和全站儀實地測量其坐標，與從圖形上測量的坐標比對進行精度評估，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

參照中誤差計算公式：

（1）

公式中：Ms為平面位置中誤差，Δ為測量值與真實值的差值，n為檢查點的個數(shù)。根據(jù)公式計算得出30個檢查點的平面位置中誤差為±0.041 m，滿足《地籍測繪規(guī)范》中一級界址點的精度要求。

3? 結(jié)語

實踐證明，無人機傾斜攝影測量技術(shù)具有高效快捷、成本低廉、操作簡單、機動靈活等應(yīng)用優(yōu)勢，大大提高了農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)成圖的速度，有效地節(jié)省了人力、物力和財力，獲取的數(shù)據(jù)精度完全滿足相關(guān)規(guī)范要求。實踐中也發(fā)現(xiàn)，局部房屋密集區(qū)域的三維模型存在拉花、變形現(xiàn)象，無法判讀出準確的界址點和地籍要素點，對于此類情況，可以采用常規(guī)儀器到實地補測，或者現(xiàn)場丈量部分房屋的邊長。相信隨著硬件和軟件的不斷升級和完善，無人機傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)確權(quán)登記中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 丁波.消費級無人機傾斜攝影空中三角測量及三維模型精度分析[D].北京建筑大學(xué)，2020.

[2] 萬麗娟.無人機傾斜攝影三維建模及大比例尺地形圖繪制精度研究[D].江西理工大學(xué)，2019.

[3] 惠偉.無人機傾斜攝影云臺傾角與三維模型詳細度的關(guān)系探討[J].測繪地理信息，2020，45（5）：162-164.

[4] 馮增文，李珂，李梓豪，等.低空無人機的傾斜攝影測量技術(shù)在城市軌道交通建設(shè)中的應(yīng)用[J].測繪通報，2020（9）：42-45.

[5] 馮洋，張昕，李琦.多旋翼無人機在南極中山站地區(qū)傾斜攝影測繪項目的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息，2020，43（9）：118-120.

[6] 黃磊，彭能舜，劉舸.一種基于無人機傾斜攝影的隱蔽界址點測量方法[J].國土資源導(dǎo)刊，2020，17（3）：85-88.