無人機航測技術在農房一體化調查中的應用

高飛

（甘肅筑天英才工程咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

農村房地一體不動產確權登記是國家推動“三權分置”改革工作的重要內容之一，有利于發展農村改革事業、振興鄉村經濟，使城鄉產業布局得到優化，以此為基礎，將無人機航測技術應用于其中，可對農房一體化調查工作的質量和效率起到提升作用，同時還可促使我國地理信息事業在整體上得到轉型和升級，使相關的服務保障能力得到有效提升，也就可以進一步構建起“數字城市”和“智慧城市”，可見對無人機航測技術在農房一體化調查中的應用策略進行分析具有重要意義?；诖耍谶M行農房一體化調查項目的具體開展中，相關單位應加大力度對無人機航測技術的應用進行研究，然后根據實際情況、結合實際需求，選擇合理的無人機航測設備以及三維實景建模軟件來進行農房一體化數字化勘測。這對于無人機航測技術應用效果的保障、農房一體化工作效率和質量的提升都將起到非常積極的促進作用。

1 無人機航測系統概述

所謂無人機航測系統，就是將當今世界范圍內新興起的無人機用作飛行平臺，從而建立起的一種新型航測系統。在無人機航測系統中，主要的組成部分包括無人機（飛行平臺）、測姿測速設備、數字化傳感設備、飛行控制系統、地面控制系統、航線規劃軟件、地面站控制軟件以及數據處理軟件等。

在無人機航測系統的應用過程中，其主要的工作原理是借助于搭載在無人機飛行平臺上的數碼相機來實施低空航行拍攝，以此來實現地面上的相應地理信息數據采集，然后再通過專業的處理軟件對采集到的信息進行處理，最終實現各種數字化測繪結果的科學、準確、全面獲取。

在當今，無人機航測技術已經發展得十分成熟，將該技術和GPS 技術進行有效結合，便可讓無人機航測達到良好的自動化導航效果。隨著近年來科學技術的飛速發展，無人機航測技術也在各種勘查作業中得到了廣泛應用，將多鏡頭形式的傾斜相機搭載到無人機飛行平臺上，便可對地面上的傾斜影像數據實現快速精準的獲取，并以此為基礎來進行三維實景模型建立，這樣便可讓外業實景和計算機技術之間達到真正的融合效果。尤其是隨著裸眼三維測圖技術的應用，更是讓內業測量精度實現了顯著提升，經該技術生產出的數字化產品可充分滿足5D 產品的精度要求。

2 無人機主要特點

2.1 操作簡單

無人機不需駕駛員對其進行直接操作，只要操縱者根據圖像對其進行追蹤和控制即可，并且在無人機領域科技水平持續完善的狀態之下，無人機的控制技術越來越簡潔。與此同時，無人機機身成本較低，起降困難情況的發生率較低，同時對于起降時氣候和環境的要求也較低，還能在開展圖像及數據采集工作的過程中降低出現不良情況的概率。若飛行過程中存在不良情況，機身系統還可針對實際情況開展及時的判斷和處理工作。

2.2 精準度高

應用無人機航測技術開展測繪工作，能夠體現出較強的數據收集能力，并且設備的控制及操作人員數量較少，分析和處理數據的時間較少，且所采集的圖像具有更高的質量。所以相關工作人員的工作壓力和負擔均得以減輕，工作效率也就能夠得到提升。另外，應用無人機航測技術不僅可以獲取高空數據，還可對低空的數據進行有效收集，同時均能夠呈現出精準度較高的特點，使無人機航測技術的應用價值得到大幅度提升[1]。

2.3 快速處理信息

無人機航測技術可以快速且準確地對各項相關信息進行高效率的采集，使信息收集工作的效果大幅度提升，同時也就可以提升信息收集工作的可靠性。在此情況下，如果應用傳統形式的測繪技術，一旦其中出現緊急情況，將有可能造成嚴重損失，所以應用無人機航測技術，即能夠保障測繪工作的效率和質量，也可以在出現緊急情況時，保障信息采集和處理工作的安全。

2.4 成本較低

測繪工作中，無人機飛行時間較短，且起飛速度、降落速度都相對較快，對于起降環境的要求不高，所以獲取測繪數據所需的時間并不長。同時，因為無人機的經濟效益相對于普通飛機來說更高，且測繪系統的安裝成本、使用成本、維護成本均更加低廉，元件、材料的生產效率也較高，所以無人機的整體使用成本較低。另外，無人機的操作技術較為簡單，相關工作人員能夠在短時間內掌握無人機控制技術，所以在整體上無人機航測技術的應用成本較低。

3 無人機航測技術對于農房一體化調查工作的意義

在對無人機操作系統進行構建和應用的過程中，因為該系統的機動性和靈活性較強，同時體積較小，所以在全世界范圍內已經得到了較為普遍的應用。并且從整體上來看，無人機操作系統主要包含兩個部分，一個是無人機本身，另一個則是數據遙感設備一類的軟硬件組合。在對其應用時，需要首先于無人機上裝載數碼相機，并采用低空航拍的形式，具有針對性的采集和應用相關的各項地理數據信息。通過專業軟件的處理，各項地理數據信息可形成多種類型的數字化組合產品。當前無人機航測技術的應用效果已經較為理想，各項相關技術也逐漸趨于成熟[2]。

在科技發展的支持之下，越來越多的先進技術已在各個行業中進行應用。無人機航測技術當前的發展形勢較為良好，所以對于測繪地理信息行業的發展來說，其也就能夠起到較好的推動作用，同時還可以提升測繪地理信息整體的保障能力。在農村區域開展農村房地一體不動產確權登記工作，為我國農村宅基地改革工作中的重要組成部分，能夠對農村區域的改革甚至整體經濟發展產生重要影響，所以需要強化其中的科技力量，提升工作質量和效率，以科學合理地解決其中存在的各項問題。

4 農房一體化調查工作中無人機航測技術的應用措施

4.1 項目概況

在開展農房一體化調查工作的過程中，合理應用無人機航測技術，使其與項目緊密結合，有利于更加深刻和全面地掌握無人機航測技術的應用情況。例如在針對某一測區開展不動產權籍測量工作時，即可將無人機航測技術作為其中的主要技術。因為該測區具有地勢平坦的優勢，所以交通相對便捷，且經過測區現場實際勘查之后，并未發現其中存在高大建筑物或是高山，同時無重要軍事設施，具備良好的應用無人機航測技術的條件。在此過程中，可以獲取具有高分辨率的影像數據，且通過專業軟件對影像數據進行分析，更有利于制作不動產圖鑒，從而獲取更加準確和有效的勘測結果[3]。

對該項目的整體情況開展分析工作之后，選擇應用飛馬D2000 型小型多旋翼無人機開展農房一體化調查工作，其中包含索尼數碼相機5 臺，操作模式靈活，飛行性能穩定，同時續航能力相對于同類型產品更加持久。并且，為了保障傾斜攝影數據的質量能夠得到進一步提升，需要保障各相關環節的有效性，以提升數據的準確性和真實性。

4.2 像控點布設

在通過無人機航測技術進行農房一體化項目的調查過程中，像控點布設是一項首要內容。就目前來看，像控點布設的常用方法有3 種：①在被測區域內進行明顯的地物拐角點或者線狀地物焦點尋找。②在航飛之前對被測區域內的無遮擋地點以及硬化地點進行刷漆標記，通常情況下，需要用油漆做出“L”形、沙漏形或者是十字形等的記號。③在航飛之前將事先制作好的固定標志物面板擺放在被測區域內。其中，第一種方法需要作業人員具有足夠的專業素質和豐富的像控點布設經驗，且在業內處理過程中也可能會遇到像控點無法在影像上找準的情況。基于此，在本次項目中，為有效確保航測效率及其成功率，特對后兩種像控點布設方法進行了綜合應用。

具體布設中，主要用油漆將標志涂刷成沙漏形，對于油漆無法涂刷的位置，則進行固定標志物的放置。在做好了各個像控點標記之后，特對各個像控點進行了2～4 張照片拍攝，以此來為業內人員后續的找點工作提供足夠便利。

通常情況下，無人機航測精度和像控點布設數量有關，數量越多，精度也會越高。但是出于對作業效率以及消耗成本等方面的綜合考慮，需要根據被測區域的大小來進行像控點數量的合理確定。通過這樣的方式，才可以實現業內外業工作效率的進一步提升，并實現作業正確率的良好保障。

4.3 無人機航飛

在本次農房一體化項目的無人機航測作業中，選用的是飛馬D2000 型高精度小型多旋翼無人機，該無人機整體輕便小巧，屬于模塊化設計，拆裝十分簡單，沒有線纜連接，其導航定位系統精度可達到厘米級別，成像效果極高，飛行姿態穩定，具有良好的安全性能，在無人機航測中十分適用。以下是該無人機航飛過程中的主要參數情況，如表1 所示。

表1 本次農房一體化調查項目中的無人機航飛主要參數情況

在設置相關參數的過程中，可設置70%的航向重疊數據，40%的旁向重疊數據，且同一條航線之上最大與最小的航高差距，應控制在50m 之內，傾斜向的前傾角與后傾角之間應保持在40°左右，同時傾角應在35°以下。對起降場地進行選擇時，應盡量選擇視野開闊的場地，避免周圍存在較多遮擋物，避免周圍對場地造成信號干擾，還需盡量避開信號塔或是高層建筑，之后根據航設區域選擇合適的天氣，為航攝工作的有序開展提供條件。

4.4 像控點測量

在航測分析工作之中，為了能夠切實落實全部相控點分布得均勻和可靠，則需要保障最低點的地面分辨率能夠與0015m 要求相符合，也就需要首先選擇合適的路網，并將其作為分界線，通過GPS 對控制點輻射方案進行輔助。一般來說，針對一個平高點實施布設，航向的布設工作應為間隔三條航帶的評估點，并且像控點通常直接在航向和旁向進行重疊的5～6 片位置進行布設，由此，可以保障布設像控點具有良好的可靠性以及功用性。與此同時，像控點以及相片邊緣之間需要保持相應的距離，以提升航測清晰度，同時需要使其盡量保持與方位線較遠的距離，一般來說，為照片寬度的1/6 即可。另外，在航向重疊中線的區域附近，一般將像控點坐標以CQCORS 網絡RTK 的形式進行呈現，并以此為基礎開展數據采集工作[4]。

4.5 實景三維建模

在無人機航測技術的具體應用中，三維實景建模的常用處理軟件包括Bentley 公司所研發的ContextCaptuer 軟件、瑞士Pix4D公司所研發的Pix4Dmapper 軟件以及俄羅斯研發的PhotoScan 軟件等。而在本次農房一體化調查項目中，無人機航測三維實景建模軟件選擇的是ContextCaptuer 軟件，該軟件具有簡單、快速和全自動等的優勢，可實現三維實景模型的高效、準確、自動創建。

在通過該軟件進行三維實景模型的創建過程中，其主要的創建階段有三個，第一個階段是數據整理，第二個階段是空三加密，第三個階段是三維模型創建。在數據整理階段中，主要的工作內容是對無人機航飛中的像片數據、像控點數據以及POS 文件進行整理。在空三解密階段中，其主要的工作內容是將外業采集所獲得的像控點數據刺到與之相對應的像片上，并確保刺點位置的準確性，在每一個視角上，都應該進行一定數量像片的均勻刺點；在完成了刺點工作之后，便可讓軟件中的空三加密程序及時運行，借助于這一程序，可對影像進行自動的密集匹配以及區域網平差處理。在三維模型創建階段中，其主要的工作內容是創建不規則的三維三角網和自動化形式的紋理映射，并將農房一體化調查項目的實際要求作為依據，將數據成果以特定的格式輸出。本次項目中，共在實驗室中進行了100 臺服務器設置，以此來實現大型節點網的科學構建，其模型的日平均生產量可達2km2，可完全滿足本次農房一體化調查中的實際測圖需求。

4.6 內業數據采集

在構建和應用傾斜攝影三維實景模型的過程中，可以合理利用EPS 軟件，以落實內業采集以及DLG 的制作工作。相對于既有地基圖，對傾斜攝影測量結果的有效性和準確性進行保障，更有利于其他相關工作環節的成果得到保障，且聯合傾斜攝影模型采集結果，可以針對不同建筑物開展分析工作。將傾斜攝影DLG 成果和具體使用的成果進行疊加，并將其中與屬性信息相關的部分進行具體的標注，同時將村、組分別作為單位，對其中的權屬調查底圖實施有效制作，每宗地對應一張調查底圖，并對各方面信息進行合理標注，以保障調查工作整體的合理和有序[5]。

4.7 外業調查

在完成了三維測圖工作之后，應借助于農房一體化業內處理軟件來進行數據的邏輯調查與拓撲檢查等操作，然后將質量檢查和修改之后的結果向外業調查隊伍分批提供，以此來為其外業調查任務的順利進行提供科學參考。在外業調查過程中，主要的工作任務有3 個方面：①核查房屋的航測精度。②檢查房屋的修補情況。③調查地籍權屬。在此過程中，外業調查隊伍需要對農村宅基地以及農村群體建設用地中的所有地上建筑區以及構筑物進行產權調查，將房屋權利人、建筑結構、權屬來源、規劃用途、建成年份、實際面積以及批準面積等作為調查重點，以此來實現農房一體化實際情況的精準掌握。

4.8 項目成果精度分析

在通過上述技術流程進行本次的農房一體化項目調查中，按照具體的技術標準，傾斜攝影房角點主要精度要求如表2 所示。

表2 本次農房一體化調查項目中的傾斜攝影房角點主要精度指標情況

在通過邊長丈量法以及業外打點法對本次農房一體化項目航測精度進行評價的過程中，因為本次項目并不涉及高程測量，所以僅僅對其平面進行了絕對精度以及相對精度檢測。在對平面進行絕對精度的檢測過程中，共對300 個測點進行了抽檢；在對平面進行相對精度檢測的過程中，共對500 條地物邊長進行了抽檢。具體的評價結果如表3 所示。

表3 本次農房一體化調查項目成果精度評價結果 單位：m

通過上述精度評價可知，本次無人機航測精度可有效滿足農房一體化調查中的精度控制需求。由此可見，無人機航測技術在房地一體化調查中的應用效果十分良好。

5 結語

根據上文，采用無人機航測技術對農房一體化調查工作進行落實，能夠體現出無人機航測技術便捷高效的作業水平，且相對于傳統的航測方式，應用無人機航測技術，其能夠更加快速地獲取數據，并開展合理的整理和分析工作，使作業量以及勞動強度大幅度降低。同時無人機航測技術還能夠促使數據采集工作更加直觀和全面。而需要注意的是，在對無人機航測技術應用的過程中，盡量避免出現高山、高層建筑等可能對無人機產生影響的因素。從總體上來看，通過無人機航測技術，農房一體化調查工作的質量和效率均得到提升，可見無人機行測技術值得在實踐工作中進行廣泛應用。