無人機傾斜攝影在農村地籍調查中的應用分析

李旭民

（深圳市地質局，廣東 深圳 518023）

在新時期背景下，農村地籍調查工作的有效開展，可以為農村土地資源的開發利用提供有力參考。但因為天氣、障礙物等客觀條件，以及閉戶等一系列不確定因素的影響，地籍測繪工作難以高效、有序地開展，這也在一定程度上給農村地籍調查工作增加了難度。而無人機傾斜攝影技術的創新和應用，憑借其高效率、高精度以及抗干擾等各項性能優勢，在農村地籍調查工作中得到了廣泛應用，能夠更高精度地完成各項測量任務，備受業界重視。

1 無人機傾斜航攝系統

無人機傾斜攝影技術在測繪工作具體應用中，往往都離不開完整系統的有力支持，這一系統主要是由四個部分構成。以某六旋翼無人機傾斜航攝系統為例，這四個部分包括：一是六旋翼無人機飛行平臺；二是數碼攝像裝置，這一系統配備的相機是索尼二代，像素相對較高，且應用的是雙鏡頭的設計；三是控制飛行的系統，主要控制無人機的起降以及具體飛行過程，不僅可以做到一鍵起降，還配備了與之相適應的導向系統，可以實現對GPS信號的充分利用；四是地面控制系統，主要用于監控無人機的飛行狀態，并結合實際需求，對具體的飛行任務進行合理規劃，同時控制多架次飛行[1]。

2 傾斜攝影原理

傾斜攝影作為一種照相技術，其攝影原理是攝像機的主光軸會從垂直或者水平方向的高度以一定的傾斜角度進行偏移。而無人機傾斜攝像機是在一架飛機的同一平臺上合理安裝了5個高分辨率的數碼相機，利用其下視攝像頭、前視與后視攝像頭以及左視與右視攝像頭，進行一定角度的航拍。其中下視攝像頭是一種垂直攝像頭，主要是為了進行DEM正射影像的創建；而前視與后視攝像頭以及左視與右視攝像頭的主要作用則是對物體側面紋理圖像的傾斜圖像進行獲取，且還要將傾斜角度合理控制在15°~45°之間。裝置能夠有效保障各相機之間的時間同步，精確地對準成像時間開展姿態測量，提供圖像位置及其具體的位置參數。通過計算機控制系統及數據存儲設備，采集并合理控制上述組件的一系列數據，同時進行同源觸發信號的發送，將多面陳列攝像機激活，實現有效采集同步數據，并維護內存存儲。采集到的傾斜圖像，通過傾斜圖像數據處理軟件進行預處理，包括圖像的顏色處理、拼接和校正等，最終得到的圖像數據產品才能夠充分滿足應用要求。就目前來看，傾斜圖像主要具有的功能體現在以下幾個方面。

1）可以將農村地籍周圍的具體情況更真實地反映出來。相比于正射影像來講，傾斜圖像能夠對地物進行有角度的觀測，可以將地籍具體情況更全面、細致地反映出來，能夠對以往正射影像在具體應用中存在的不足得到有效彌補。

2）通過傾斜圖像，可以進行單個圖像的測量。通過運用圖像后處理軟件，可以有效開展高度、角度、長度以及面積等方面的測量工作。且結合圖像結果可以更合理地計算地籍體積，在業界傾斜攝影技術的應用已經越來越廣泛。

3）數據量相對較小，在互聯網上發布更加容易。相比于3D GIS技術中使用的3D數據，傾斜攝影捕獲到的數據相對較少，且可以通過較為復雜技術的科學應用來實現對圖像數據格式的快速處理[2]。

3 無人機傾斜攝影技術在農村地籍調查中的應用前景

農村地籍調查工作涉及的內容主要有宗地面積、宗地位置以及宗地權利人信息等。地籍調查規程要求在土地使用權的調查中，引用的基本比例尺為1∶500，對調查的精度要求較高。在以往傳統的農村地籍調查工作中，普遍引用的是宗地界址點測量方式，主要有以下兩種方法。

1）解析法，主要是運用全野外測量技術，在明確界址點坐標、界址點間距之后，進行綜合計算，以此來獲得地籍調查數據的一種測量方式。在實踐應用中，解析法在誤差方面的要求較高。比如，在掌握了界址點與鄰近控制點的點位之后，為了給其精度角度提供有力保障，誤差一般都控制在5 cm之內，相鄰界址點的間距誤差則一般都要控制在10 cm之內。而針對一些隱蔽界址點的點位中誤差來講，其誤差要求要比明顯界址點的低一些，但也要控制在15 cm之內[3]。

2）圖解法，主要是運用數字攝影測量加密，或者是正射影像圖，又或者是現有資料，在明確界址點坐標、界址點間距之后，進行綜合分析，以此來獲得最終地籍調查數據的一種測量方式。在實踐應用中，其在精度方面的要求要高于解析法，實際誤差要控制在0.3 mm之內。簡單來講，就是在1∶500的比例尺界址點當中，相鄰的界址點點位誤差要合理控制在15 cm之內。

由于地籍調查規程對土地使用權調查有較高的精度要求，在實踐應用中，要想取得理想成果，以往傳統的測量方法，雖有規定測量誤差控制，但因受諸多因素的影響，大多都存在一些缺陷，不但在精確度上難以保障，而且也難以為現代農村地籍調查工作的高質量開展提供有力支持。無人機傾斜攝影技術作為現代比較新穎、先進的一項測量技術，與傳統測量技術相比，擁有低成本、高精度、抗干擾能力強等優勢，已得到了相關職能部門以及業界地籍調查工作人員的充分重視[4]，其傾斜圖像主要功能也得到廣泛運用，使農村土地資源得到科學合理應用，同時減少土地使用權糾紛問題的產生，保障了廣大人民群眾的切身利益。

但需要注意的是，無人機傾斜攝影是高像素相機拍攝，所以若出現遮擋物也會影響地物測量精度，如大樹底下的房屋等。就當前狀況來看，因為農村綠化面積相對較高，被大樹遮擋的房屋數量大約占據了房屋總數量的1/5，對于這一問題，要想給予妥善解決，還需要結合具體情況，通過實際測量修正檢驗來實現。

4 無人機傾斜攝影的應用思路與作業流程

4.1 應用思路

利用無人機傾斜攝影技術，結合三角測量等方式全面采集全村的數據，包括有效的影像數據以及POS數據，然后進行三維模型的合理構建。運用圖解法來獲得相對完整的圖像，同時結合測量獲得的數據，做好控制點位置的布置以及測量工作，通過全野外調繪獲得相應圖像，完善精度檢查工作，以此來實現空中三角測量。簡單來說，這一過程就是運用POS數據、影像數據等信息來進行三維模型的合理構建，并做好模型的編輯、檢查工作，最后獲得DLG的相關數據[5]。

4.2 作業流程

無人機傾斜攝影技術在農村地籍測量工作中，必須準確掌握具體作業流程。首先，應初步掌握待測區域的面積、具體位置，然后合理規劃設計無人機的飛行路線。其次，室外航飛任務完成后，及時整理好測得的數據，通過進一步處理，對航飛測得的數據進行坐標轉換，搭建地籍測量數據立體模型。進一步掌握宗地界址點等關鍵信息，并對其精度做出合理分析。若有一些界址點因為遮擋而出現精度不足等問題，及時調繪標記，并合理運用外業調繪的方式來做出合理調整。最后，集合實際測量中得到的數據來驗證宗地界址點數據的準確性，為測量精度提供有力保障。

4.3 精度控制

在完成地籍數據采集工作之后，為保障地籍調查基礎數據的真實性、可靠性，對于測繪中獲得的數據，應結合實際情況進行進一步的精度驗證。首先，結合宗地界址點的特征，明確測量精度，對測量誤差的允許范圍進行合理掌控。其次，對比分析無人機傾斜攝影測量結果和誤差限制。若與精度要求相符合，便可以為無人機傾斜攝影得到的測量結果的有效性提供有力保證，可以將其視為地籍調查的數據來源。實踐證明，無人機傾斜攝影技術與計算機技術有機整合在開展農村地籍調查工作中，最終得到的測量數據可以充分滿足地籍測量工作在精度、誤差等方面提出的實際要求。

5 無人機傾斜攝影測量技術在農村地籍測量中的應用

無人機傾斜攝影技術以其高效率、高精度、輕便實用的優勢，已在農村地籍調查工作中得到了廣泛應用。

5.1 無人機傾斜攝影測量

無人機飛行平臺配備了數碼相機，在測量區域內可以進行航拍照片的拍攝。通過地面站控制系統，可以基于測量區域范圍及地圖比例，自動生成路線、飛行時間。

圖像控制點的布局、測量。控制點在具體安排時，一定要充分考慮區域內網絡控制點的要求，然后在兩條路線重疊的中間選擇更適合的區域網絡間的圖像控制點，以此來為相鄰區域控制點的共享提供一定便捷。結合實際情況，應在線性良好切割角度物體的交點處或者是點特征的中心處進行圖像控制點的選擇，且要進行相鄰對的自由、聯合測量。

在攝影測量生產中，空三加密是非常重要的一個環節。可以用較少的地面控制點，對勘測區域內所有圖像的外方位元素以及相關加密點的地面坐標進行計算。無人機空三加密主要涉及的內容是對連接點以及提取、編輯旋轉場控制點，通過計算調整并生成DEM和DOM，然后再結合用于進行所有權映射工作圖創建的零加密結果來執行DOM成幀[6]。

數據矢量化。在采集內部數據過程中，要結合物體的構造，還有形成過程中展現出的幾何特征、物理特征、形狀輪廓特征，對對象的內容、性質進行識別和解釋。這樣便可以勾勒出其功能，完成表格DLG數據的創建。

5.2 權屬調查

權屬調查工作包括現場檢查、負責人的簽名以及地籍問卷的登記等。在實際調查中，主要是將生成的DOM框架和DLG作為調查的基本地圖，然后結合實際調查要求進行結果的繪制。在調查區域內，所有要素以及地貌要素的調查和繪制都必須在現場進行映射。同時，土地權利人、土地使用信息以及土地權的所有權都要在工作地圖上直接檢查、標記，以便將可疑、不可識別的特征更準確地識別出來。通過一系列的實地調查，才能完成內部材料的收集，才能使得建筑結構、層次得到進一步補充，也使得內業識別產生的錯誤得到及時糾正，確保圖片、圖形以及字段的協調一致性。

5.3 地籍調查

地籍調查工作在具體開展中主要涉及的內容有圖像的調整、邊界點的實際測量這兩個方面。在內部映射下，沒有唯一、缺失以及不準確或是增加的特征，且在地籍測量過程中，一定要聯系實際情況進行額外測量。其中邊界點的測量主要是運用分析法來進行的，而地圖、RTK以及全站儀則是對測量宗地邊界點的坐標進行合理控制。在補充測量中，針對存在實際情況運用不同的補測方式：一是用鋼尺或測距儀，直接在工作基本地圖中的小規模特征上進行添加；二是在大面積上對地籍物體重新測量，在做好根控制點的放置的前提下，用RTK和全站儀極坐標的方式，以邊界點作為參考來完成地塊邊界的測量工作，然后用相應的軟件，將最終獲得的坐標向量實行符號化，以此來繪制出更完善的地籍圖。

6 結語

綜上所述，在農村地籍調查工作具體開展中，通過無人機傾斜攝影技術的科學運用，不僅能夠將房屋界址點更加精準地測量出來，也能夠將外業作業迅速轉化為內業處理，充分發揮高效率、高質量的優勢。再加上現代計算機技術的有力支持，實現三維模型的構建，進而促進農村地籍調查工作水平的進一步提升。在今后發展中，無人機傾斜攝影技術一定會與其他先進技術融合，從而在地籍調查工作乃至自然資源管理上發揮其更大的應用價值。