無人機傾斜攝影測量技術在房地一體化項目中的應用

摘要：在房地一體化測量項目中使用無人機傾斜攝影測量技術，可有效減少工作量，促進測繪效率及質量明顯提升，并為數字化房屋登記以及不動產確權等業務開展提供更充分、更準確的數據支撐。本文主要分析房地一體化測量思路，介紹無人機傾斜攝影測量技術其原理與優勢，并以具體項目為例，探討該技術在房地一體化項目中的應用要點和具體做法，實踐表明通過該技術展開房地一體化測量可獲取具有更高精度的測繪成果。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影；房地一體化；三維模型

DOI：10.12433/zgkjtz.20232442

一、房地一體化測量概述

房地一體化測繪項目屬于一項常規的測量工作，主要是對房屋不動產幾何結構及外觀特征，還有周邊地形等進行測量與繪制。而無人機傾斜攝影測量技術主要通過在無人機飛行平臺中搭載光學傳感器，從多個視角對地物地貌進行信息采集，同時結合方位角、高度以及坐標等參數展開整體化分析，并在測量區域之內構建可視化的三維模型。在房地一體化項目中應用此技術，可有效提升測量效率及精度，更方便、快捷、自動化地采集測量數據，還能生成更加直觀、完整的實景三維模型以及正射影像圖，促使房地權屬調查工作更加科學、更加高效。

二、房地一體化測量思路

房地一體化測量主要根據現行技術標準和相關規章規程，通過無人機傾斜攝影、地理信息系統（GIS）、數據庫、實景三維建模、全球衛星導航系統（GNSS）等技術和方法對房屋和構筑物等精確開展空間位置測量以及權屬調查。房地一體化測量主要是在充分摸底調查原歷史資料基礎上，了解缺漏信息，并通過技術手段獲取更完整的地物數據資料，以持續補充房屋和相關構筑物具體權屬信息，使房地資源更加完整，同步構建包含確權登記資料、圖形屬性、空間位置等信息的調查數據庫，為不動產確權登記業務提供更為準確、科學、完整的數據支撐。圖1為在房地一體化測量中用無人機傾斜攝影測量技術的流程。

三、無人機傾斜攝影測量技術

（一）測量原理

傳統攝影測量技術主要是以垂直拍攝形式采集正射影像，具有一定局限性，所以正射影像的精度有限，從而影響實際應用，同時測量結果屬于偽正射影像。傾斜攝影測量技術是在測量相機的搭載下，立足多個角度采集地物影像，能夠獲得更完整且精度更高的地物信息，最終所得數據成果屬于真正射影像。在利用傾斜攝影測量技術過程中，主要有單鏡頭、五鏡頭兩種作業形式。其中，單鏡頭是無人機中所搭載的測量相機為單鏡頭，航攝作業過程中主要走井字形航線，先按照規劃線路采集地物的正射影像，隨后調整測量相機鏡頭角度和飛行路線，主要順著垂直線路和平行線路分別航攝作業，最終得到地物的傾斜影像；五鏡頭是指無人機中所搭載相機鏡頭有5個，航攝作業前要先預設S形航線，保證在相同時間內能夠獲取前后左右傾斜方向和垂直方向對應的地物影像資料。不論是選擇單鏡頭，還是五鏡頭，都有著相同的作業原理。不過，相比之下，五鏡頭攝像測量能明顯提高作業效率。在完成外業航攝作業并獲得影像資料后，利用專業軟件處理內業數據等，并經過影像匹配、密集匹配、空三測量、地理紋理映射、三角網構建等環節，以測區為基礎建立實景三維模型，要保證高精度。隨后基于三維模型以及房地一體化測量需求提取相關地物信息，最終獲得測繪成果。

（二）技術優勢

在應用過程中，通過充分應用三維數據能夠及時、真實、全面地獲取地物數據，在無人機輔助下能明顯提升影像數據采集效率，使攝影作業更加便捷，并能夠全自動化、快捷化地建立三維模型，還能使所獲取的地物紋理細節更加完整、全面，以更真實、準確地反映地物情況，促使地測等工作開展更為高效、順利。而在無人機傾斜攝影技術應用中，可從垂直、傾斜等角度更全面、更真實地采集空間信息，所得到的影像資料更加準確、全面。同一個飛行平臺可搭載多個影像傳感器，同時配合應用自動化影像，可盡量減少人工干預，提升航攝效率及質量。此外，該項技術可突破天氣等因素局限，遇到惡劣天氣時可從外業作業轉向內業工作，并有助于縮減工作量，減輕人員作業壓力，提升作業效率。

四、無人機傾斜攝影測量技術在房地一體化項目中的應用

（一）測區概況

在某房地一體化測繪項目中，測繪區域主要是平原地形，整體地勢比較平坦，區域中包括房屋、鄉村道路、農田、果樹、水系等地物，測區面積共計0.5km2左右。測區中的房屋大部分是磚混房屋（1～3層），排列比較整齊。

（二）獲取外業數據

此項目在外業作業過程中，主要用無人機搭載五鏡頭清晰相機采集影像數據，設定航線高度是100m，旁向與橫向的重疊度分別是75%、80%。在通過無人機進行影像數據獲取中，地面分辨率最終是0.018 m。在傾斜攝影測量技術應用中，像控點測量屬于關鍵環節，為保證最終所得數據結果具有較高精度，需盡量提升像控點的測量精度，并要合理布設像控點點位，經科學計算確定布設數量。在該項目中，像控點主要布設在方便內業測點、易于辨別且相對空曠的特征位置，設置點間距在100～150m。結合該項目測量要求以及具體測量范圍，所布設的像控點共計15個。在外業作業中，主要通過當地CORS網絡RTK賬號測量像控點，基于CGCS2000坐標獲取三維坐標。通過項目所在區域的似大地水準面模型對大地高H進行轉換，得出符合1985國家高程基準的高H85。此外，在項目開展中還按照技術規范設置所有像控點觀測次數為5次，計算得出平均值，將其視作相應像控點的三維坐標成果，最終保證平面精度和高程精度其誤差分別在±3cm、±5cm以內。

（三）建立實景三維模型

在建立實景三維模型過程中，關鍵是要開展空中三角測量工作。在作業前，先對無人機各項參數進行預處理，并在軟件中導入相機屬性參數、像控點參數、POS參數以及影像數據等，隨后開展空中三角測量工作。在這一環節，需要開展像控點測點，要求工作人員嚴格控制好測點精度，保證能夠達到亞像元。在完成空三加密工作且合格后，要進行后續處理，主要包括TIN構建與濾波等操作，在TIN處理后建立白膜三維模型，自動化地映射紋理，并基于實景自動化生成三維模型。對于配置較低的計算機資源，為盡量提升利用率，縮短建模周期，主要以分塊切割的方式處理瓦片，并以OSGB格式建立實景三維模型，完成數據輸出，最終獲得具有較好質量和整體性的實景三維模型。

（四）采集不動產測繪要素參數

這項工作主要借助EPS測圖軟件，原軟件所生成數據為OSGB格式，但EPS測圖軟件能夠識別的格式為DSM，要先進行格式轉換，得到DSM格式的數據后采集不動產測繪要素相關內業數據，要素對象主要是測區范圍之內的獨立地物、房屋、植被、水系、道路等。而在對內業的不動產進行測繪要素采集期間，需考慮到部分實景三維模型可能被樹木等物體遮蔽，要專門安排工作人員進行外業調繪以及補測等工作，保證所采集到的不動產測量數據更加精確、完整。

（五）測量數據精度分析

在不動產測量中，衡量測量精度的關鍵技術指標主要有房產面積界址點的測量誤差。界址點誤差涵蓋了房角點或者界址點的間距誤差、界址點相應點位的誤差。為驗證項目測量區域內的測量成果實際準確性，主要選擇面積精度、房角點或者界址點的間距精度，界址點對應點位的精度三個指標，并在所采集外業實測數據中均勻的選擇部分數據，以驗證項目測量成果精度。

根據項目所在地的不動產權籍調查技術要求，在利用無人機傾斜攝影技術測量期間，所獲取成果其精度要達到以下標準：①對于二級界址點，對應點位殘差的中誤差、房角點或者界址點相關間距殘差的中誤差是±5cm，技術要求的允許誤差是±10cm。②對于三級界址點，其相應點位殘差中誤差，還有房角點或者界址點具體的間距殘差中誤差應達到±7.5cm，技術要求的允許誤差是±15cm。③針對房產測量面積，則需要符合項目所在地三級精度指標。另外，技術要求指出在以一般農村房屋為測量對象進行界址點測量期間，誤差要符合三級精度指標要求。

1.界址點的點位精度

根據地籍調查規程相關要求，房角點或者界址點其間距中誤差，還有界址點對應點位的中誤差在實際計算中可參考以下公式：

在公式（1）中，M是指房角點或者界址點相應間距中誤差、界址點對應點位的中誤差；Δ是指同名房角點或者界址點相應的間距殘差以及同名界址點對應點位的殘差；n是指檢測點布設數量。

通過對該項目測區房屋布局現狀全面分析，基于均勻性原則選擇界址點，共計45個，同時在全站儀的利用下展開實地測量工作，由工作人員認真對比無人機傾斜攝影測量技術應用成果和實測數據，并展開數據分析。在45個界址點中，通過計算點位殘差值，得出相應殘差中誤差是0.060 m。根據點位誤差分析情況，可發現最小點位誤差和最大點位誤差分別是0.018m、0.089m。由此可見，在45個界址點中，點位誤差均在技術要求允許誤差以內，點位精度也符合三級精度要求。

2.界址邊長精度

在不動產測量中，房角點或者界址點相應間距誤差是精度衡量的另一重要指標，對于該項目，主要在測量區域中按照均勻性原則選取75條界限邊長，并在激光測距儀的利用下對界址點其間距邊長進行測量，最后對比分析所得出的測量結果和傾斜測量結果。表1是界址點對應間距邊長測量中的部分殘差統計數據。

基于檢核數據，通過公式（1）計算發現，界址點相應間距殘差對應中誤差達到了0.036m，并且界址間距殘差最大值和最小值分別是0.09m、0.01m。結合間距邊長殘差數據分析，發現該項目中所測的界址邊長精度符合二級精度要求。

3.房產面積精度

在房產測量中，房產面積殘差對應中誤差是在精度評定過程中的關鍵技術標準，限差為2倍中誤差。結合技術要求，因為該項目測量區域位于農村地區，所以在測量房產面積過程中，測量值要符合三級精度要求，具體計算可參考公式（2）：

在公式（2）中，M是指房產面積對應的中誤差；S是房產面積（m2）。

對于該項目，主要在測量區域中基于均勻性原則選擇其中的40棟房子展開外業實測，并參考公式（2）計算房產面積。結合房產面積精度計算數據，可發現在對這40棟房子實測期間，房產面積其相關殘差中誤差達到0.55m2，其中，有29棟面積殘差不超過1倍中誤差，另有11棟，面積殘差不超過2倍中誤差。另外，在面積殘差中，最大值和最小值分別是1.33、0.02m2，所以此次測量中所選40棟房子最終的房產面積測量數據精度均符合三級精度要求。

五、結語

綜上所述，本研究在充分把握無人機傾斜攝影測量技術原理及優勢，明確房地一體化測量思路基礎上，在某房地一體化測量項目中運用無人機傾斜攝影測量技術，并根據技術規范和精度指標要求，對運用此技術得出的測量成果開展精度分析。實踐表明，運用此技術測量可在外業測量中明顯減少物力以及人力等的投入，并可縮短外業作業周期，從而提高房地一體化項目實施效率與質量。

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作者簡介：趙壘千（1979），男，內蒙古自治區烏蘭察布市人，本科，副高級工程師，研究方向為地形圖測繪、大地測量、工程測量、攝影測量與遙感、界線與不動產測繪、國土資源調查、城市國土空間監測。