傾斜攝影測量在不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪中的應(yīng)用

陳 哲

(德州市自然資源局，山東 德州 253000)

0 引言

當(dāng)前，我國正在開展農(nóng)村房地一體化調(diào)查工作，該項(xiàng)工作是保障農(nóng)民宅基地、集體建設(shè)用地及其附著房產(chǎn)合法化、權(quán)益化的有效途徑[1]。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪是農(nóng)村房地一體化調(diào)查的基礎(chǔ)工作，是獲取不動(dòng)產(chǎn)的權(quán)屬、位置、用途、面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的唯一手段，所形成的數(shù)據(jù)、圖件、表冊經(jīng)現(xiàn)場求證并經(jīng)登記后具有相應(yīng)的法律效力。

傳統(tǒng)的不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪方法存在以下兩方面的問題：(1)借助全站儀和GNSS-RTK等常規(guī)儀器進(jìn)行作業(yè)時(shí)受天氣等外界因素影響較大，需要的工期較長且消耗大量的人力和物力。(2)采用傳統(tǒng)的豎直攝影測量技術(shù)雖然提高了工作效率，但對作業(yè)人員和軟硬件設(shè)施的要求較高，所拍攝影像經(jīng)內(nèi)業(yè)矢量化測圖后，房檐改正等問題仍需要進(jìn)行大量的外業(yè)調(diào)繪工作。

傾斜攝影測量是近幾年新興發(fā)展的一項(xiàng)測繪技術(shù)，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、作業(yè)成本低等特點(diǎn)，其通過不同視角的相機(jī)同步采集地面物體的頂面及側(cè)視紋理信息[2]，獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后生產(chǎn)出高分辨率真三維模型，可直觀地展示出地物的實(shí)景情況，再通過專業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件繪制出多種矢量圖件，為農(nóng)村房地一體化調(diào)查工作提供可靠的技術(shù)支持。

1 傾斜攝影測量技術(shù)簡介

傾斜攝影測量技術(shù)自2010年引進(jìn)中國后已得到迅猛發(fā)展。該技術(shù)有效融合了近景攝影測量與傳統(tǒng)航測技術(shù)的優(yōu)勢，但又與傳統(tǒng)航測只能單架次獲取地面物體下視影像不同，其在飛行平臺上增加了與下視方向成15°以上的前、后、左、右4個(gè)傾斜鏡頭[3]，加上1個(gè)下視鏡頭共5個(gè)鏡頭同時(shí)曝光，不僅能采集到地面物體的多視角高清立體傾斜影像，同時(shí)還能拍攝到地物的側(cè)面紋理信息,如圖1所示。所獲取的影像經(jīng)處理后可快速構(gòu)建出目標(biāo)區(qū)域的三維模型，該模型具有清晰的紋理和精確的地理位置，借助于專業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件不但可以實(shí)現(xiàn)地物的三維數(shù)字化精準(zhǔn)量測，還可進(jìn)一步生成多種數(shù)字化測繪產(chǎn)品，滿足各行業(yè)的生產(chǎn)用圖需求。

圖1 傾斜攝影測量技術(shù)作業(yè)示意圖

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 項(xiàng)目情況

某農(nóng)村房地一體化調(diào)查項(xiàng)目需進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪工作。考慮到使用傳統(tǒng)作業(yè)方法不能在約定工期內(nèi)完成任務(wù)，本項(xiàng)目決定利用無人機(jī)搭載傾斜攝影測量設(shè)備采集數(shù)據(jù)，再利用測圖軟件制作不動(dòng)產(chǎn)圖件。測區(qū)為某行政村，地面起伏小，行政區(qū)劃面積約2.92 km2，居民地面積約為0.36 km2，建、構(gòu)筑物分布較為集中。

2.2 數(shù)據(jù)獲取

(1)航空攝影。本項(xiàng)目航飛采用北京數(shù)維翔圖DM-610G六旋翼電動(dòng)無人機(jī)，翼展2.25 m，有效荷載5 kg，續(xù)航時(shí)間約3 h。傾斜相機(jī)為紅鵬AP5600微型5 鏡頭多視角傾斜相機(jī)，相機(jī)傾角為45°，鏡頭焦距為20 mm。本次航飛的參數(shù)設(shè)置如下：旁向重疊度為60%，航向重疊度為75%，傾斜攝影參數(shù)的左右傾角小于40°，前后像頭傾角小于50°，在同一條航線上最小和最大航測高度高差小于45 m。應(yīng)選擇周邊高樓樹木遮擋少、視野比較開闊并避開微波塔等有干擾信號和人群密集的地方及良好的天氣進(jìn)行飛行作業(yè)。本項(xiàng)目共獲取到航攝區(qū)域1 345張符合規(guī)范要求的地面傾斜影像及對應(yīng)的POS點(diǎn)數(shù)據(jù)，影像高度為7 854像素，寬度為5 213像素。

(2)像控點(diǎn)測量。本次作業(yè)航攝分區(qū)時(shí)，為確保所有像控點(diǎn)分布均勻，將路網(wǎng)作為攝區(qū)的分界線，布設(shè)了較多的形狀顯著的地面像控點(diǎn)，以滿足攝區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)分辨率高于1.5 cm的精度要求。像控點(diǎn)的布設(shè)方案為：像控點(diǎn)設(shè)置于每3條航帶的旁向方向與每隔8條基線的航向方向的交叉位置，保證像控點(diǎn)的重疊范圍在4～5片像片以內(nèi)，并且具有一定的幾何強(qiáng)度。像控點(diǎn)的坐標(biāo)全部采用CORS網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)地進(jìn)行測量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理。航攝飛行獲取的原始影像數(shù)據(jù)使用與相機(jī)鏡頭配套的專業(yè)軟件進(jìn)行圖像后處理，對每架次飛行獲取的影像數(shù)據(jù)及時(shí)、認(rèn)真地進(jìn)行檢查和預(yù)處理，對不合格的區(qū)域需進(jìn)行補(bǔ)飛，確保所有的影像清晰，色彩柔和無反差，拼接無明顯重影和錯(cuò)位現(xiàn)象。

(2)空三處理。使用ContextCapture軟件進(jìn)行空三處理。該軟件的AT模塊采用光束法局域網(wǎng)平差，支持垂直影像和傾斜影像同時(shí)導(dǎo)入?yún)⑴c空三計(jì)算。根據(jù)外業(yè)測定的像控點(diǎn)成果提取特征點(diǎn)和同名像對，再通過連接點(diǎn)匹配、相對定向、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差等步驟，最終得到本項(xiàng)目的空三成果。

(3)實(shí)景三維模型制作。本項(xiàng)目的實(shí)景三維模型利用ContextCapture軟件進(jìn)行生產(chǎn)。由于模型制作的計(jì)算任務(wù)量較大，為提高數(shù)據(jù)處理速度，處理過程中采用多個(gè)高性能服務(wù)器進(jìn)行集群式并行暈渲，基于空三加密成果進(jìn)行3D重建，經(jīng)自動(dòng)執(zhí)行密集圖像匹配、3D TIN網(wǎng)格構(gòu)建、3D白膜創(chuàng)建、自動(dòng)紋理映射、紋理圖集打包、LOD生成等處理后，以O(shè)SGB格式生成實(shí)景三維模型。

(4)地籍圖測制。采用清華山維EPS立體測圖軟件導(dǎo)入以上數(shù)據(jù)并保存為工程文件，由作業(yè)員在工程中進(jìn)行點(diǎn)、線、面等矢量信息繪制，按照大比例尺測圖國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定圖層與符號，快速、精確地制作地籍要素矢量數(shù)據(jù),如圖2所示。測圖成果為初級線劃圖，經(jīng)軟件導(dǎo)出為DWG格式，并利用南方CASS9.1地形圖處理軟件進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的編輯。

(5)外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測。矢量數(shù)據(jù)測圖完畢，經(jīng)粗略編輯后的數(shù)字線化圖打印輸出進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，主要工作內(nèi)容為采用電子調(diào)繪的方式對原圖上錯(cuò)繪和遺漏的地物、地貌進(jìn)行補(bǔ)測，測注高程注記點(diǎn)，同時(shí)調(diào)注各種地理名稱、房屋層數(shù)結(jié)構(gòu)等屬性信息。調(diào)繪工作完成后再轉(zhuǎn)到內(nèi)業(yè)進(jìn)行成果整理，經(jīng)質(zhì)量檢查合格后完成地籍圖的測制。

2.4 精度檢查

為了驗(yàn)證地籍圖成果是否滿足地籍測繪規(guī)范的精度要求,均勻選取地籍圖內(nèi)房角以及地面具有明顯特征的共121個(gè)檢查點(diǎn)，利用全站儀和CORS網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)測的方法，將實(shí)測的坐標(biāo)值與從地籍圖上量測的解析坐標(biāo)值進(jìn)行比對，計(jì)算兩者之間的較差，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后的結(jié)果如表1所示。

表1 精度統(tǒng)計(jì)分析表

根據(jù)中誤差計(jì)算公式：

(1)

式中：M為中誤差，cm；n為檢測點(diǎn)的數(shù)量；Δi為i坐標(biāo)較差，cm。經(jīng)計(jì)算得出檢測點(diǎn)的中誤差為3.7 cm,滿足地籍測繪規(guī)范中界址點(diǎn)精度不超過5.0 cm的要求。

3 結(jié)語

傾斜攝影技術(shù)在理論基礎(chǔ)、作業(yè)方法等方面均能滿足不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪的技術(shù)要求，為農(nóng)村房地一體化調(diào)查工作提供了嶄新的數(shù)據(jù)獲取方式。文中以實(shí)際項(xiàng)目為例，對無人機(jī)傾斜攝影測量的數(shù)據(jù)成果精度進(jìn)行了檢驗(yàn)，中誤差滿足地籍測繪規(guī)范中的精度要求。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，傾斜攝影測量將會不斷地升級完善，其在不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪中的應(yīng)用前景將更加廣闊。