基于無人機傾斜攝影測量的地籍調查方法研究

王堃

摘? 要：該文探討了無人機傾斜攝影測量技術測繪地籍圖的技術方案，實例驗證了該技術測繪地籍圖的成果精度，求得測圖成果的點位中誤差約為±3.7 cm，個別點位誤差雖有波動，但都在限差之內，精度滿足《地籍調查規程》（TD/T 1001-2012）中對二級界址點的精度要求。同時，該技術打破了傳統地籍測量作業模式，將絕大部分外業測量工作轉移到內業，極大地降低了人力、物力，提高了作業效率，值得在地籍調查項目中推廣使用。相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：傾斜攝影測量? 地籍調查? 地籍圖? 精度? 試驗

中圖分類號：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）05（a）-0089-03

Abstract： This paper discusses the technical scheme of Surveying and mapping cadastral map with UAV tilt photogrammetry technology. The example verifies the accuracy of the cadastral map surveying and mapping results. The mean square error of the mapping results is about ±3.7cm. Although individual point errors fluctuate， they are within the tolerance， and the accuracy meets the accuracy requirements of secondary boundary points in Cadastral Survey Regulations （td/t 1001-2012）. At the same time， the technology breaks the traditional cadastral survey operation mode， transfers most of the field survey work to the internal work， greatly reduces the manpower and material resources， improves the operation efficiency， and is worth popularizing in cadastral survey projects. It is believed that it will be beneficial to those who are engaged in relevant work.

Key Words： Tilt photogrammetry; Cadastral survey; Cadastral map; Accuracy; Experiment

地籍調查是獲取和管理土地信息的一項重要工作，通過權屬調查和地籍測量，查清每一宗土地的權屬、界線、面積、用途和位置等情況，形成地籍調查的數據、圖件等調查資料，為土地產權的保護、土地政策的制定和土地的合理利用提供基礎資料，從而達到更好地管理土地的目的[1]。傳統地籍調查工作在權屬情況調查結束后，使用測繪儀器人工野外測量界址點，再內業結合草圖繪制地籍圖。

此方法耗費大量的人力、物力，成本高，效率低，生產周期長，易受天氣等外部因素影響，難以滿足當今社會對地理信息產品現勢性的需求[2]。而傳統攝影測量只能通過無人機航拍獲取正射影像，受正射影像數據二維屬性的限制，無法得知地物立面信息，導致內業數據采集時存在諸如建筑物層數不詳、房檐改正等問題，仍需要大量的外業測量工作，工作效率較傳統地籍測量方法并沒有顯著提高。

近年來，隨著無人機傾斜攝影測量技術的迅速發展，其在地籍調查中的應用被越來越多地探索與研究。無人機傾斜攝影測量技術在無人機上搭載多鏡頭相機進行低空攝影，獲得目標區影像，將影像進行建模處理，利用建立的三維模型獲取相關地理信息[3]。該方法利用三維數據做支撐實現全方位、立體化還原地物特征，可有效識別地物立面信息，減少外業工作量，提高數據采集效率。同時，較低的飛行高度、較高的影像重疊度加之POS數據和高精度像控點的輔助，使得無人機傾斜攝影測量技術滿足地籍圖測繪的精度要求成為可能。

1? 無人機傾斜攝影測量技術測繪地籍圖的技術方法

1.1 外業數據采集

航飛采集影像前要進行像控點布設，像控點布設方案滿足測圖精度要求是無人機傾斜攝影測繪地籍圖的關鍵。布設像控點時，要綜合考慮無人機像幅大小、航片之間的重疊度和基線長度，使布設的像控點滿足測圖精度要求[4]。布設像控點的同時可進行檢查點采集，根據測區范圍大小，確定檢查點采集數量，采集的檢查點之后用來評定內業數據的精度。

航飛采集影像時在飛行平臺上設置飛行路線和坐標參數，使無人機沿著先前設定的航線和高度進行數據采集。航飛時要求航向重疊度至少為60%，旁向重疊度至少為30%。

1.2 實景三維模型建立

實景三維模型的建立過程包括數據準備、傾斜攝影空中三角測量、多視影像密集匹配、TIN網格構建、三維白膜構建以及紋理映射，技術流程如圖1所示。

構建實景三維模型的關鍵一步是傾斜攝影空中三角測量，而傾斜攝影空中三角測量的關鍵一步是同時對影像垂直方向和傾斜方向誤差的進行調整[5]。因傾斜攝影技術拍攝的影像有垂直和傾斜多種視角，故需要檢查影像是否產生幾何形變以及影像之間是否存在遮擋。該文利用從多角度連續拍攝的無人機影像，生成超高密度點云，繼而生成高分辨率的具有地表真實場景的三維模型。利用該三維模型可有效識別地物立面信息，減少外業工作量，提高數據采集效率。

1.3 內業數據采集

無人機傾斜攝影測量技術獲得三維模型后，便可以借助三維測圖軟件對模型中的地物進行數據采集，獲取地物的角點坐標信息和擴展屬性信息，然后導入CASS軟件中進一步編輯和檢查。

內業數據采集完成之后，還需要進行外業補測，對內業判讀存疑、遮擋嚴重以及屬性信息不明的地籍要素進行檢查、糾錯與認定。

2? 測量結果分析

2.1 測量概況

該文以一個地籍調查項目為例，論述無人機傾斜攝影測量技術在項目中的實施過程，并驗證成果精度。試驗區位于北京市懷柔區的一個村莊，面積約為0.13 km2。試驗區內房屋建筑密集程度不統一，建筑風格不一致，建筑材料、房屋結構也不盡相同。因項目時間短、任務重，要求在保證質量的前提下迅速完成該地1∶500地籍圖測繪工作。項目使用六翼懸停式無人機搭載五鏡頭相機進行數據采集，同時獲取1個垂直視角和4個傾斜視角的影像，相對行高設置為80 m，布設7條航線，航向重疊度為70%，旁向重疊度為60%，均勻布設27個像控點。該次航飛每個鏡頭拍攝727張照片，共計3 635張照片。

然后通過分塊構建，自動匹配多視角的影像來構建最優像對模型，并生成密集點云，基于這些點云數據完成不規則三角網模型的構建，根據不規則三角網的空間信息，得到最符合影像視角的紋理信息，并自動將這些最佳視角紋理賦予不規則三角網模型，最終輸出三維模型成果。基于上述模型成果，使用三維測圖軟件進行內業數據采集，經外業補測和成果整飾，完成地籍圖測繪工作。圖2是最終采集的成果圖。

2.2 地籍圖精度評定

采集的界址點精度滿足相關規范要求是評價地籍圖質量的重要環節，下面均勻選取30個界址點。將其對應的外業檢查點坐標數據與內業采集點坐標數據進行誤差統計，結果見表1。因該試驗采用RTK測得檢查點坐標，故按同精度來計算中誤差為[6]：

式中，M為平面中誤差;ΔS為檢測點與同名界址點的位差;n為檢測點的總數。

《地籍調查規程》（TD/T 1001-2012）中對界址點精度的有關要求：一級界址點平面中誤差為±0.05 m，限差為±0.10 m;二級界址點平面中誤差為±0.10 m，限差為±0.20 m。根據表1數據可知，由式（1）計算可知，檢測的30個界址點坐標中誤差約為±3.7 cm，符合一級界址點對平面中誤差的要求;其中最大點位誤差為12.36 cm，最小點位誤差為0.1 cm，個別點位誤差波動較大，說明模型精度的穩定性方面還有待提升，但誤差都在二級界址點限差范圍之內。

3? 結語

該文探討了無人機傾斜攝影測量技術測繪地籍圖的技術方案，實例驗證了該技術測繪地籍圖的成果精度，求得測圖成果的點位中誤差約為±3.7 cm，個別點位誤差雖有波動，但都在限差之內，精度滿足《地籍調查規程》（TD/T 1001-2012）中對二級界址點的精度要求。同時，該技術打破了傳統地籍測量作業模式，將絕大部分外業測量工作轉移到內業，極大地降低了人力、物力，提高了作業效率，值得在地籍調查項目中推廣使用。

參考文獻

[1] 馬茜芮，黃振華.無人機傾斜攝影測量技術在地籍調查中的應用[J].測繪通報，2020（S1）：118-121.

[2] 盛亞波.基于3S技術的農村地籍調查方法研究[D].吉林大學，2016.

[3] 吉緒發.旋翼無人機載激光雷達在農村不動產權籍調查中的應用[J].測繪通報，2020（7）：152-155.

[4] 練栩，嚴海峰.無人機傾斜攝影在農村地籍調查中的應用[J].國土資源信息化，2018（6）：25-28.

[5] 李玉濤.無人機在農村土地調查中的應用[D].吉林大學，2018.

[6] 范彬彬，楊青山.村莊地籍調查中輪臺1∶1000真正射影像生產及其應用評估[J].測繪通報，2016（10）：76-80.