基于傾斜攝影測(cè)量的林權(quán)地籍調(diào)查應(yīng)用與研究

劉勇

（撫州市東鄉(xiāng)區(qū)自然資源局，江西 撫州 331800）

1 引言

林權(quán)登記是不動(dòng)產(chǎn)登記的重要一環(huán)，為全面落實(shí)林權(quán)類(lèi)不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記要求，要加快推進(jìn)林權(quán)地籍調(diào)查工作。林權(quán)地籍調(diào)查是利用測(cè)繪、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，以能反映現(xiàn)狀且符合要求的林權(quán)信息化成果資料作為調(diào)查底圖，進(jìn)行林權(quán)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量和權(quán)屬調(diào)查，獲取調(diào)查范圍內(nèi)林權(quán)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬、位置、界線、林班、面積、林種、共用情況等基本信息[1]，為林權(quán)類(lèi)不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記和發(fā)證工作提供依據(jù)。

傳統(tǒng)的林權(quán)地籍調(diào)查通常采用GPS-RTK 等設(shè)備進(jìn)行全野外作業(yè)，由于林權(quán)類(lèi)不動(dòng)產(chǎn)多位于山區(qū)，具有覆蓋范圍廣、地形地貌復(fù)雜、溝壑懸崖峭壁多、氣候環(huán)境惡劣、GPS 信號(hào)弱等特點(diǎn)，不僅存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、成果質(zhì)量不高等問(wèn)題，還嚴(yán)重影響作業(yè)人員的人身安全，已難以滿足現(xiàn)實(shí)需求。

近年來(lái)，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)有了較為廣泛的應(yīng)用，利用該技術(shù)可以快速獲取地面多角度的高分影像數(shù)據(jù)，并能生成林區(qū)高精度實(shí)景三維模型，使得林權(quán)地籍調(diào)查更加真實(shí)、直觀，林農(nóng)、林企足不出戶即可完成“可視化指界”，核實(shí)權(quán)屬界線，大大減輕了外業(yè)工作量、降低了調(diào)查成本、提升了成果質(zhì)量，為林權(quán)類(lèi)不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

2 傾斜攝影測(cè)量概述

2.1 傾斜攝影測(cè)量原理

攝影測(cè)量技術(shù)在新時(shí)代測(cè)繪工作中的應(yīng)用十分廣泛，通過(guò)該技術(shù)可以更高效、精確地獲取地理信息要素。但是，隨著人們對(duì)精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)攝影測(cè)量只能獲取正射影像的問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，為彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)有效融合了近景攝影測(cè)量與傳統(tǒng)航測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，但又與傳統(tǒng)航測(cè)只能單架次獲取地面物體下視影像不同，該技術(shù)在飛行平臺(tái)增加了與下視方向成15°以上的前、后、左、右四個(gè)傾斜鏡頭，加上一個(gè)下視鏡頭共五個(gè)鏡頭同時(shí)采集地面物體的多視角高清立體傾斜影像[2]，再借助全自動(dòng)高性能后處理系統(tǒng)，可快速構(gòu)建具有地物準(zhǔn)確位置和清晰紋理的高分辨率真三維實(shí)景圖和多種數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品，滿足各行業(yè)生產(chǎn)用圖需求。傾斜攝影測(cè)量如圖1 所示。

圖1 傾斜攝影測(cè)量

2.2 傾斜攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)

如今，傾斜攝影測(cè)量已發(fā)展成為一項(xiàng)較為成熟的測(cè)繪技術(shù)，可同時(shí)獲取地面物體的多視角影像，快速構(gòu)建實(shí)景三維模型。傾斜攝影測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）反映測(cè)區(qū)地物的真實(shí)情況。傳統(tǒng)航測(cè)只能獲取垂直方向的影像，而利用傾斜攝影測(cè)量可獲取多角度影像和更準(zhǔn)確的地理信息，真實(shí)反映地物真實(shí)情況。

（2）自動(dòng)化程度高。傾斜攝影測(cè)量的數(shù)據(jù)處理過(guò)程無(wú)需過(guò)多人工干預(yù)，可自動(dòng)完成實(shí)景三維模型構(gòu)建 ；在生成的三維模型上進(jìn)行地形要素采集，并進(jìn)一步生成多種數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品。

（3）可實(shí)現(xiàn)單張攝影量測(cè)。通過(guò)應(yīng)用配套軟件，可直接基于成果影像量測(cè)高度、長(zhǎng)度、面積、角度、坡度等數(shù)據(jù)，擴(kuò)展了傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[3]。

（4）數(shù)據(jù)量小，易于智慧管理。相較于傳統(tǒng)的人工三維建模技術(shù)，傾斜攝影測(cè)量獲取的影像及輸出的模型數(shù)據(jù)量要小得多，其影像數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)格式可采用成熟技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，快速實(shí)現(xiàn)共享及應(yīng)用。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目背景

江西省撫州市東鄉(xiāng)區(qū)位于贛東丘陵與鄱陽(yáng)湖平原過(guò)渡地帶，被稱(chēng)為贛東門(mén)戶。為落實(shí)《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范林權(quán)類(lèi)不動(dòng)產(chǎn)登記做好林權(quán)登記與林業(yè)管理銜接的通知》（自然資辦發(fā)〔2020〕31 號(hào)）的要求，東鄉(xiāng)區(qū)開(kāi)展了林權(quán)地籍調(diào)查。考慮到該地的林權(quán)宗地大多分布在地形復(fù)雜、地勢(shì)險(xiǎn)要、通視性差的山區(qū)，利用常規(guī)方法難以在規(guī)定時(shí)間完成任務(wù)，項(xiàng)目組決定利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)生成實(shí)景三維模型的方式進(jìn)行“可視化指界”，通過(guò)室內(nèi)作業(yè)完成權(quán)籍調(diào)查，減少實(shí)地調(diào)查。

3.2 技術(shù)路線

利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)開(kāi)展林權(quán)地籍調(diào)查有以下步驟：

（1）像控測(cè)量：編制像控點(diǎn)布設(shè)方案，包括精度檢核點(diǎn)和傾斜攝影測(cè)量像片控制點(diǎn)；開(kāi)展像控點(diǎn)標(biāo)記及測(cè)量。

（2）傾斜數(shù)據(jù)采集 ：選擇合適的飛行平臺(tái)和相機(jī)，開(kāi)展航線規(guī)劃方案編制，進(jìn)行傾斜航空攝影。

（3）數(shù)據(jù)處理：通過(guò)Smart 3D 后處理軟件自動(dòng)化處理傾斜攝影數(shù)據(jù)，形成DOM 影像和三維實(shí)景模型，在DOM 影像和三維模型輔助下開(kāi)展“可視化指界”和地籍圖編制。

（4）外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測(cè) ：外業(yè)調(diào)繪部分缺損的信息。具體作業(yè)流程如圖2 所示。

圖2 傾斜攝影測(cè)量作業(yè)流程

3.3 像控測(cè)量

像控點(diǎn)包括地標(biāo)像控點(diǎn)和非地標(biāo)像控點(diǎn)，地標(biāo)像控點(diǎn)需在航飛前鋪設(shè)地面標(biāo)志，然后進(jìn)行像片判刺和外業(yè)測(cè)量；非地標(biāo)像控點(diǎn)是直接在像片上判刺，然后進(jìn)行外業(yè)測(cè)量的點(diǎn)。航飛前，要按照國(guó)家規(guī)范要求布設(shè)地標(biāo)像控點(diǎn)，航空攝影后，開(kāi)展像控點(diǎn)的判刺和整飾，進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理工作。像控測(cè)量采用CORS網(wǎng)絡(luò)RTK 獲取像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，并在不同的時(shí)段進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，保證像控點(diǎn)的精度。

3.4 傾斜數(shù)據(jù)采集

飛行平臺(tái)采用高精度測(cè)繪無(wú)人機(jī)大疆經(jīng)緯M300 RTK。RTK 位置精度為水平1cm+1ppm，垂直1.5cm+1ppm。傾斜攝影相機(jī)采用賽爾102S 五鏡頭傾斜相機(jī)，1.2 億總像素，100 米飛行高度可達(dá)1.5cm 影像分辨率。像控點(diǎn)布設(shè)間距約200 米，一共飛行12 個(gè)架次，采用井字形飛行模式，設(shè)計(jì)航線時(shí)航向與旁向重疊度均設(shè)定為85%，飛行高度設(shè)為100 米，用時(shí)半天。

3.5 數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理：詳細(xì)檢查在野外獲取的航飛數(shù)據(jù)，確保影像與POS 數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)；要注重影像質(zhì)量，對(duì)于不合格影像及其他影響后續(xù)成圖的明顯問(wèn)題要進(jìn)行補(bǔ)飛。

（2）三維建模 ：利用無(wú)人機(jī)獲取的傾斜影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理構(gòu)建三維真實(shí)模型，主要包括影像自動(dòng)匹配、空中三角測(cè)量、紋理自動(dòng)映射等步驟，進(jìn)而生成實(shí)景三維模型[4]。采用國(guó)內(nèi)主流的傾斜攝影自動(dòng)建模系統(tǒng)Smart 3D，基于攝影測(cè)量原理，對(duì)大重疊度的傾斜影像進(jìn)行空三加密、密集匹配等，最終生成真三維模型。整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，具有快速、簡(jiǎn)單、全自動(dòng)等特點(diǎn)，廣泛的數(shù)據(jù)源兼容性和多種數(shù)據(jù)輸出格式使其優(yōu)勢(shì)明顯。模型成果的所有地物的空間關(guān)系和紋理，均采用分層顯示技術(shù)（LOD），分層多達(dá)20 層以上，即使較低配置的計(jì)算機(jī)也能流暢顯示地物模型，詳細(xì)表達(dá)地物細(xì)部特征。

（3）三維測(cè)圖：利用生成的實(shí)景三維模型進(jìn)行立體采集線劃圖，可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的裸眼三維測(cè)圖，相對(duì)于傳統(tǒng)的立體測(cè)圖，操作更加便捷，避免了因換像對(duì)而引起的接邊差，可保證測(cè)區(qū)精度一致。此外，對(duì)硬件要求比較低，常規(guī)計(jì)算機(jī)就能勝任大區(qū)域測(cè)圖工作；軟件對(duì)作業(yè)員專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求不高，操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，而且能全內(nèi)業(yè)完成線劃圖采集工作。和傳統(tǒng)外業(yè)測(cè)量方法相比，外業(yè)測(cè)量和調(diào)繪工作量能節(jié)省80%以上，工作效率大大提高，有效降低了生產(chǎn)成本。項(xiàng)目采用清華山維EPS 軟件，在三維模型上采集林權(quán)界址點(diǎn)及其附屬設(shè)施（如圖3 所示），三維采集完成后將測(cè)圖成果保存為DWG 格式，最終實(shí)現(xiàn)地籍圖的室內(nèi)交互式測(cè)量。

3.6 外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測(cè)

針對(duì)航測(cè)后期已經(jīng)發(fā)生變化或地面被遮擋的地物，以及室內(nèi)無(wú)法量測(cè)的隱蔽、模型變形地物，統(tǒng)一用RTK 和全站儀解析法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè)，精準(zhǔn)繪制宗地范圍，生成標(biāo)準(zhǔn)化圖、屬、表等內(nèi)業(yè)成果，無(wú)縫對(duì)接不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)。影像采集的數(shù)據(jù)能在地類(lèi)沖突判定中發(fā)揮顯著作用，有效化解歷史遺留問(wèn)題。

3.7 精度檢查

為了檢測(cè)實(shí)景三維模型成果以及地籍圖的精度，均勻選取三維模型與地籍圖內(nèi)房角和地面具有明顯特征的若干個(gè)檢查點(diǎn)，利用全站儀和CORS 網(wǎng)絡(luò)RTK 實(shí)測(cè)方法，將實(shí)測(cè)坐標(biāo)與從模型及地籍圖上量測(cè)的解析坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，統(tǒng)計(jì)分析后的結(jié)果如表1 所示。

表1 實(shí)景三維模型與地籍圖精度檢查統(tǒng)計(jì)

從表1 結(jié)果可以看出：實(shí)景三維模型像控點(diǎn)的平面位置中誤差為2.45cm，高程中誤差為3.28cm；檢查點(diǎn)的平面位置中誤差為2.73cm，高程中誤差為3.43cm。地籍圖檢查點(diǎn)的平面中誤差為3.56cm，均滿足《三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范》（CH/T9015—2012）及《地籍測(cè)繪規(guī)范》（CH 5002—1994）的相關(guān)精度要求。

3.8 生產(chǎn)效率比較

不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪項(xiàng)目完成后，對(duì)傾斜攝影測(cè)量與傳統(tǒng)測(cè)繪方法進(jìn)行了測(cè)算比較，結(jié)果如表2 所示。

表2 生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)

從表2 看出，采用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)測(cè)繪方法提高了4 倍以上，大大減少了人力、物力投入，應(yīng)用效果顯著。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以某林權(quán)地籍調(diào)查項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，總結(jié)如下：

（1）大大減輕了外業(yè)工作量。傾斜攝影測(cè)量將大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集工作由室外轉(zhuǎn)到室內(nèi)，使得內(nèi)業(yè)采集林權(quán)地籍?dāng)?shù)據(jù)更加便捷，利用生成的高精度實(shí)景三維模型進(jìn)行“可視化指界”，室內(nèi)就可形成完整的權(quán)籍調(diào)查成果，大大減輕了外業(yè)測(cè)繪的工作量。

（2）降低了調(diào)查成本。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)相比傳統(tǒng)測(cè)繪方法，大大減少了人力、物力投入，降低了林權(quán)地籍調(diào)查成本。

（3）提高了調(diào)查效率。經(jīng)測(cè)算，采用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)測(cè)繪方法提高了4 倍以上，有效提高了林權(quán)地籍調(diào)查效率。

下一步，將組織研發(fā)林權(quán)地籍調(diào)查數(shù)據(jù)采集App，將實(shí)景三維模型導(dǎo)入App 進(jìn)行走界采集數(shù)據(jù)，通過(guò)移動(dòng)端來(lái)簽字確認(rèn)，進(jìn)一步發(fā)揮傾斜攝影測(cè)量成果在林權(quán)地籍調(diào)查中的作用，為林權(quán)類(lèi)不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記和發(fā)證工作提供技術(shù)支撐。