傾斜攝影測量在房地一體調查中的應用研究

羅世集

（廣東省測繪技術公司，廣東 廣州 510075）

1 引言

農村房地一體調查是一項保障農民權益的惠民政策，是國家了解農民住宅情況的重要手段，是科學編制新農村發展規劃的基礎數據來源[1]。對于農民而言，開展房地一體調查是將個人宅基地及集體建設用地房屋財產合法化、權益化的有效途徑[2]，現在一般是借助全站儀和RTK，或者傳統攝影測量技術開展調查，但是存在以下問題[3]：（1）借助全站儀和RTK 開展農村房地一體調查需要進行大量外業測量工作，而且受天氣情況限制，有些地方不便測量。（2）采用傳統攝影測量技術雖然省掉了外業測量，提高了測量效率，但是對硬件和數據采集人員的要求較高，房檐改正問題導致的內業矢量化數據成果需要外業調繪。

近年來，無人機傾斜攝影測量技術有了快速發展，突破了傳統三維建模技術建模效率低、手工貼圖、三維模型精度無法滿足測量需求的局限，可以通過高重疊度的影像快速建出高精度的三維模型。由于紋理貼圖算法的改進，可以將二維紋理圖片自動貼到三維模型位置上，反映拍攝區域的真實信息[4]。

2 基本思想和技術流程

農村房地一體調查內容包括測量宅基地界址點、農村房屋房角點和繪制地籍調查底圖[5]。本文研究的基本思想是先在調查區域布設像控點，然后利用RTK測量像控點和具有代表性的檢查點坐標。設計一種外業飛行方案，利用該方案獲取的影像數據制作DOM 和三維模型，并在三維模型上采集成果數據，通過成果數據與檢查點的實測數據精度對比來驗證方案的可行性?；跓o人機傾斜攝影的農村房地一體調查技術流程如圖 1 所示。

圖1 技術流程圖

圖2 村莊俯瞰圖

3 調查區域

實驗區域是軍田村，位于陽春市七星村，屬于平原地區，面積約為2.3 km2，村中建筑物較為集中，房屋以磚房為主，該村莊的俯瞰圖如圖2 所示。

4 外業飛行方案

外業飛行方案包括飛行系統選擇和航線規劃方案設計，飛行方案設計直接影響影像質量和外業飛行效率，因此合理設計外業飛行方案是將傾斜攝影測量技術應用到農村房地一體調查中的關鍵步驟。

4.1 飛行系統的選擇

飛行系統是根據拍攝區域范圍和特點來選擇的，農村房地一體調查主要以村為單位，測量面積比較小，位置分布散亂且范圍較廣，不適合選用大面積傾斜攝影測量飛行系統。因此，輕小型旋翼無人機和單鏡頭的飛行系統更有優勢：

（1）小型旋翼無人機飛行系統硬件設備質量較小，便于攜帶；（2）單架次作業面積可達到0.5 km2，完全能夠滿足農村房地一體調查的施測范圍需求；

（3）單鏡頭云臺系統相對于五鏡頭云臺系統更加靈活，云臺角度可以根據測區建筑物的高度與建筑物之間的間隔自由設置；

（4）小型旋翼無人機飛行系統價格低廉，飛行安全系數較高，更加適合低空攝影測量作業。

因此，本文選用輕小型旋翼無人機飛行系統作為外業飛行系統。

4.2 航攝區域的確定

航線規劃方案首先要確定航攝區域，本文選擇區域如圖 3 所示。

圖3 航攝區域范圍

4.3 航線規劃方案參數的確定

根據地籍測量規范的要求，結合航攝區域特點，本文設計一種航線規劃方案，其參數如表1 所示。

表1 航線規劃方案參數

4.4 各架次航線的生成

根據確定的航攝區域，在航向規劃軟件中調整航攝區域的邊界線，并且輸入設計的各項參數，依架次設置主航線角度并生成航線，各架次的相關信息如表2 所示。

表2 各架次相關參數

5 精度分析

5.1 飛行質量檢查

飛行質量檢查主要包括影像重疊度、最大與最小航高之差、航線彎曲度及影像清晰度檢查四個方面。

為了建立高精度的三維模型，將航向和旁向重疊度分別限制在70%和60%以上。一條航線的相鄰像片的航高之差限制在5 m 以內，航高的最大值與最小值之差限制在10 m 以內，航線彎曲度在3%以內，檢查結果如表3 所示。

表3 測區影像檢查結果

從表3 可以看出，區域影像滿足限差要求。通過觀察，所有飛行影像較為清晰，色彩和色調反差適中，沒有出現重影模糊現象，所以實驗區影像合格，可以進行下一步驗證。

5.2 實驗數據分析

為了驗證三維模型采集的數據成果是否滿足農村地籍測量規范的精度，在實驗區域二選取了17 個房角點（點f1 ～f17），它們都是宅基地的邊界點，而且均勻分布在實驗區域，利用RTK 測量這17 個檢查點的坐標，其分布如圖4 所示。

圖4 檢查點分布圖

為了減少偶然誤差對實驗結果的不利影響，分別對每個檢查點采集10 次數據，以實測坐標值為真值，結合10 次量測坐標值求取每個方案的檢查點點位中誤差，其計算公式為：

公式中xi，yi為在三維模型上第i次采集的平面坐標值；X，Y為檢查點的實測值；n為采集次數；m為該檢查點點位中誤差。本文以各檢查點點位中誤差的平均值，衡量各方案三維模型的整體精度指標，其精度統計結果如表4 所示。

5.3 精度評價

農村房地一體調查的對象分為三類：（1）測量界址點，以此繪制地籍要素（宅基地界址范圍線和宗地），精度要求最高；（2）測量宅基地內部的房角點，以此繪制宅基地內部的房屋坐落；（3）地物要素，例如，道路水渠或其他地物等。

依據地籍測量規范CH 5002—94，界址點精度分為三級，具體要求如表5 所示。

依據表5 可知，測量成果精度可達到地籍測量二級界址點的要求。

表4 檢查點平面點位中誤差

表5 地籍界址點測量規范

6 結論

為了提高房地一體調查效率，結合無人機傾斜攝影測量的優勢，本文提出基于無人機傾斜攝影測量的農村房地一體調查，拍攝地面分辨率為0.022 cm，航向和旁向重疊度分別為80%和70%的無人機影像，在三維模型上解譯的房地一體成果精度滿足地籍測量規范二級要求，因此無人機傾斜攝影測量技術可以在農村房地一體調查中推廣應用。