基于傾斜攝影測量的房地一體測量技術研究

摘要：將基于傾斜攝影測量技術建成的三維模型場景應用于房地一體測量業務工作中，通過借助三維模型，能夠使復雜的不動產信息得到準確、真實表達。利用ContextCapture軟件進行三維模型構建，對北京某自然村落測量區域構建模型，在三維模型的基礎上進行房產數據采集，同時采用傳統測量方式采集控制點數據，進行精度檢驗。結果表明，無人機傾斜攝影測量技術可以滿足房地一體測量精度要求。

關鍵詞：傾斜攝影測量房地一體測量三維模型精度分析

ResearchonIntegratedMeasurementTechnologyofHousingandLandBasedonObliquePhotogrammetry

MAWeichi

BeijingXinxingHuanyuInformationTechnologyCo.，Ltd.，Beijing，102300China

Abstract：Applying3DmodelscenesbuiltbasedonObliquePhotogrammetrytechnologyintheworkofhousingandlandintegratedmeasurementcanaccuratelyandrealisticallyexpresscomplexrealestateinformationthrough3Dmodels.UsingContextCapturesoftwarefor3Dmodelconstruction，amodelwasconstructedforthemeasurementareaofanaturalvillageinBeijing.Basedonthe3Dmodel，realestatedataiscollected，andtraditionalmeasurementmethodsareusedtocollectcontrol pointdataforaccuracycomparisonanalysis.TheresultsindicatethattheUnmannedAerialVehicle（UAV）ObliquePhotogrammetrytechnologycanmeettheaccuracyrequirementfortheintegratedmeasurementofhousingandland.

KeyWords：UAVobliquephotogrammetry;Housingandlandmeasurement;3Dmodel;Accurateanalysis

傳統的農村宅基地和房屋權屬調查測量方法是通過野外數字化測圖方法，如使用全站儀、卷尺和GNSS-RTK等，來獲取相關界址點、房角點的坐標和間距。雖然此方法精度高，但基礎工作量大，數據處理繁雜，耗時耗力效率低[1]。近年來，利用無人機低空傾斜攝影測量進行農村宅基地和不動產房屋一體化測量的嘗試越來越廣泛，應用也越來越深入，其實質是將外業拍攝的影像，通過軟件生成三維模型并加載在具有數據采集功能的軟件平臺上，通過矢量化數據采集直接獲得所需要的成果數據。雖然該技術在房地一體測量中應用日趨廣泛，但其在不同地區測量所得出的成果質量是不相同的，具有局限性[2]。

1技術流程

農村房地一體測量的內容包括測量宅基地界址點、農村房屋房角點和繪制地籍調查底圖[3]。本文選擇北京延慶某低山地帶作為研究區域，根據實地勘察情況布設外業像控點并選取具有特征性的地物點作為檢查點，利用GNSS-RTK方法實測這些點坐標。然后，分測量區域內設計飛行方案，利用無人機傾斜攝影技術對測區進行傾斜航攝，并在內業利用獲取的傾斜影像進行三維模型重建，通過數據采集平臺軟件在三維模型上采集成果數據并與外業實測的檢查點坐標進行對比分析，結合《地籍調查規程》（TD/T1001—2012）進行精度評價，技術流程如圖1所示。

2測量區域

該區域為丘陵山崗地區，面積為1.3km2，村中建筑物較為稀疏分散，樹木密集，周圍多為山地和玉米地，房屋多為磚砌結構或鋼筋混凝土結構，位置排列不規整，少量住房帶有圍墻，圍墻均為磚墻，測量區域俯瞰圖如圖2所示。

2.1像控點布設

外業像控點的布設與測量是后期內業影像解析和數據處理的基礎和保障，其主要目的是計算待求點的空間位置和相片外方位元素，提高空中三角測量計算的精度，實現影像間的最佳匹配，故像控點的布設位置、數量及實測坐標精度都將影響內業影像數據處理和生成的3D模型的精度[4]。在布設像控點時，需要遵循像控點布設的原則、布設密度要求，選擇合適的像控點，同時需要考慮以下幾個方面的因素。

（1）像控點在地面上標記時應標準規則，與周邊環境相比具有明顯的視覺色差，容易在傾斜影像中辨別出來。

（2）像控點的分布位置應遠離影像邊界至少1～1.5cm的距離，以此來削弱投影差對傾斜影像精確匹配的影響程度。

（3）測區中包含陰影的區域不應該布設像控點，否則將會導致傾斜影像中的像控點顯示不清晰。

（4）像控點要選擇在寬敞的地方，在實地布設像控點時要盡量遠離包含電視塔、信號塔和大片水域等會干擾衛星定位信號、影響像控點坐標測量精度的區域，宜選擇周圍環境較為空曠的地方。

按照像控點傳統的均勻全覆蓋布設方式進行像控點布設，同時利用GNSS-RTK設備測出像控點的實地坐標，測量坐標系統采用2000國家大地坐標系（CGCS2000），RTK搭配中國移動CORS進行數據鏈接和采集，在衛星信號較好時進行數據采集，最終獲得高精度的像控點的坐標。

因該區域位于丘陵山崗區，地勢起伏較大，根據測區的地理環境、地形地勢特點及像控點布設要求，總共布設了55個像控點，像控點位于堅硬的水泥道路及居民房屋前的水泥庭院上，分散在測區四周及內部，覆蓋整個區域。部分像控點布設分布圖如圖3所示（圖中圓形代表像控點）。

2.2外業飛行方案設計

無人機外業飛行方案的設計主要包括兩個方面的內容：一是根據任務要求及測區環境特點選擇合適的飛行平臺系統；二是設計好無人機的航攝路線，要求無人機按著設計好的路線進行航攝，安全可靠且影像能對測區全覆蓋。合理設計無人機飛行方案是傾斜攝影測量工作的第一步，也是關鍵一步，因其能直接影響影像數據的質量、外業工作的效率和工期長短。

研究區域位于山腳周邊，地勢起伏較大，村中居民建筑物分散且稀疏，故本測量區域采用由大疆經緯M300RTK輕小型四旋翼無人機搭載大疆禪思ZENMUSEP1單鏡頭相機傳感器組成的外業飛行系統。經緯M300RTK旋翼無人機具有最大可達15km的控制距離、最長可達55min的飛行時間特點，具有雙頻道通信功能，抗干擾能力強，可根據實際工作時信號狀況和環境的復雜程度智能地切換至最佳信道，在地勢起伏較大的山區可有效避開樹木等障礙物，保障飛行安全。禪思ZENMUSEP1單鏡頭相機具有4500萬像素的全畫幅傳感器，單像素尺寸面積可以達到4.4um，并搭載了三軸云臺，在保障航拍精度的同時，也確保了穩定性[5]，單架次航攝面積最大可達3km2。測區航線規劃圖如圖3所示。

該區域共拍攝影像1240張，覆蓋區域面積2.45km2，外業數據采集用時22min。本次測量內業數據處理所用軟件為Bentley公司旗下的ContextCaptureCenter三維建模軟件，簡稱CC軟件。ContextCaptureCenter軟件主要分為3個模塊，分別是ContextCaptureCenterMaster、ContextCaptureCenterEngine和Acute3DViewer。ContextCaptureCenterMaster模塊為主控臺，主要進行任務創建和管理監視；ContextCaptureCenterEngine模塊為引擎模塊，主要處理來自主控臺提交的任務；而Acute3DViewer相當于預覽模塊，可通過此模塊查看生成的三維實景模型[6]。

3精度分析

生成的三維模型精度和采集的矢量數據精度能否滿足農村房地一體測量規范的要求，需要通過實地調查數據進行比較分析。本次測量依據《地籍調查規程》（TD/T1001—2012）對界址點（房角點）精度要求為標準，在外業布設像控點的同時按照隨機均勻的原則在測區內選取一些房角點作為檢查點，并用GPSRTK實測該檢查點的坐標，坐標系統采用2000國家大地坐標系統，每個檢查點外業實測10次坐標，以平均值作為最終實測結果，以減弱偶然誤差對測量結果帶來的不利影響。在測區選取了20個檢查點，以g1、g2、…、g20表示，檢查點分布圖如圖4所示。

因農村房地一體測量中主要是確定地物的平面位置，故本次測量中檢查點的精度以平面位置精度為準，以平面點位中誤差作為參考。為計算檢查點平面點位中誤差，將生產的實景三維模型導入清華山維EPS軟件中，然后利用EPS軟件對選定的檢查點進行坐標采集，各檢查點分別采集10次坐標值，并將外業通過RTK測量的坐標值作為真值。

本文以檢查點的平均點位中誤差大小來衡量測區3D模型的整體精度，測量區域的精度統計結果分別如表1所示。

測量區域點位中誤差最小為0.043m，最大為0.082m，達到二級界址點平均中誤差不大于±0.075m，最大點位中誤差小于0.15m的要求。

4結語

通過傾斜攝影測量技術實現了多方位的數據采集，獲取了有效的地表建筑物側面紋理信息。通過3D建模，利用EPS裸眼測圖軟件實現房屋邊長、樓層數據信息的采集。與傳統調查測量模式相比，該方法極大地提高了工作效率，降低了外業工作強度和生產成本，經實地測量檢驗，成果精度滿足相關規范要求。

參考文獻

1. 于凱強.基于無人機傾斜攝影技術的農村不動產測量研究[D].西安：長安大學，2023.
2. 項翩.無人機傾斜攝影測量技術在農村不動產確權登記中的應用[J].測繪與空間地理信息，2023，46（1）：205-207，210，214.
3. 鄧江明.基于傾斜攝影測量的不動產登記技術研究[D].昆明：昆明理工大學，2021.
4. 鄒馨，劉健，陳曉勇.無人機傾斜攝影在不動產測量的應用[J].北京測繪，2022，36（10）：1396-1401.
5. 劉偉.傾斜攝影測量在不動產權籍調查更新中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2022，45（10）：214-217.
6. 蔡飛.農村不動產權籍測繪項目風險識別與評價[D].南京：南京林業大學，2022.