傾斜攝影方法在農(nóng)村房地一體化調(diào)查中的應(yīng)用研究

湖南省工程勘察院 李智術(shù)

一、引言

農(nóng)村房地一體化確權(quán)登記頒證是促進(jìn)城鄉(xiāng)融合發(fā)展、宅基地“三權(quán)分置”改革的基礎(chǔ)工作，也是我國惠民工程建設(shè)的重點(diǎn)，其目的是為明確農(nóng)村宅基地使用權(quán)、集體建設(shè)用地使用權(quán)，細(xì)化房屋所有權(quán)權(quán)屬、位置、界線、范圍、面積和用途等信息[1]。但因宅基地?cái)?shù)量大，情況復(fù)雜，必須充分利用傾斜攝影等先進(jìn)技術(shù)開展測(cè)量工作，提高工作質(zhì)量和效率。下文對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析。

二、傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概述

（一）技術(shù)原理

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)原理為在飛行平臺(tái)上安裝多種傳感器，從1個(gè)垂直、4個(gè)傾斜共5個(gè)不同角度對(duì)地面物體進(jìn)行同步拍攝[2]。其中一組垂直于地面的拍攝成品用于制作DOM、DEM、DSM、DLG等產(chǎn)品，另外四組斜片主要用于地面紋理信息的采集，可通過全自動(dòng)高性能后處理系統(tǒng)創(chuàng)建三維模擬場(chǎng)景。房地一體調(diào)查中應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)，需先在規(guī)定區(qū)域內(nèi)布置像控點(diǎn)，利用GPS-RTK完成像控點(diǎn)與檢驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量任務(wù)。合理設(shè)計(jì)飛行路線，采集影像數(shù)據(jù)并制作DOM、三維模型，通過對(duì)采集數(shù)據(jù)和檢查點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的精度檢查論證方案的可行性。

（二）傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)組成

傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)主要由影像獲取設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件兩個(gè)部分組成。其中影像獲取由無人機(jī)系統(tǒng)、航向規(guī)劃軟件和相機(jī)共同組成[3]；無人機(jī)系統(tǒng)由飛行平臺(tái)、任務(wù)設(shè)備、地面控制站、發(fā)射與回收裝置組成。

三、傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，精度高。通過傾斜攝影技術(shù)獲取的影像涵蓋數(shù)據(jù)更加全面、準(zhǔn)確，建立的三維模型可用于宅基地、建筑物測(cè)量，在大比例尺內(nèi)業(yè)測(cè)圖過程中，平面絕對(duì)位置誤差小于5cm，符合界址點(diǎn)、房角點(diǎn)二級(jí)精度指標(biāo)要求；其次，工作效率高，節(jié)省了人力，縮短了作業(yè)周期。同時(shí)三維模型可模擬實(shí)際地面情況，智能化水平高，數(shù)據(jù)分析計(jì)算等便捷；最后，操作性強(qiáng)。房地一體化調(diào)查測(cè)量工作在室內(nèi)應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件即可完成，不受外部環(huán)境影響，即可完成農(nóng)村共垛、無人居住或難以進(jìn)入房屋的測(cè)量工作。

四、實(shí)例分析傾斜攝影技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)“房地一體化”調(diào)查中的應(yīng)用

某農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記項(xiàng)目開展不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪工作，測(cè)量區(qū)域主要以丘陵地貌為主，地面高差在25～35m，測(cè)量面積為3.5km2。該項(xiàng)目采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對(duì)地面進(jìn)行測(cè)量，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，利用ContextCapture軟件創(chuàng)建三維模型，后使用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData3D生成不動(dòng)產(chǎn)圖件。

（一）外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

本次調(diào)查經(jīng)過比較選最后最終確定選用南方測(cè)繪儀器公司的天鴻T610六旋翼無人機(jī)。該設(shè)備具有操作靈活、飛行穩(wěn)定、續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。調(diào)查中在無人機(jī)上安裝了5臺(tái)SONYILCE-QXl數(shù)碼相機(jī)，航飛參數(shù)設(shè)計(jì)如下：同一航線中飛行最大高度與最低高度差值小于30m，航向重疊率為80%，旁向重疊為75%。傾斜像頭前后傾角差值小于40°左右傾角差值小于35°。為保證測(cè)量順利，安排在晴好天氣進(jìn)行外業(yè)航飛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，獲取的地面傾斜影像中符合要求的共有8234張。根據(jù)本次調(diào)查區(qū)域的地形地貌合理布設(shè)像控測(cè)量點(diǎn)。外業(yè)人員選取其中108個(gè)點(diǎn)位作為像控點(diǎn)及檢查點(diǎn)，像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)的地理坐標(biāo)均使用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。

（二）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

1.實(shí)景三維立體模型構(gòu)建

為保證后續(xù)數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性，測(cè)量人員對(duì)航空攝影獲取的影像資料均進(jìn)行了勻色勻光合校正畸變差等預(yù)處理[4]。POS系統(tǒng)對(duì)外方位元素進(jìn)行提取，綜合應(yīng)用多視角與平差方法，對(duì)各級(jí)影像上標(biāo)注的地位進(jìn)行匹配，統(tǒng)計(jì)出同名點(diǎn)，開展空中三角測(cè)量。本次調(diào)查選用ContextCapture軟件，利用其自動(dòng)分析功能，選取其中可匹配的影像單元，完成點(diǎn)云密集匹配和特征匹配工作，實(shí)現(xiàn)紋理映射，后輸出測(cè)量區(qū)域的實(shí)景三維立體模型數(shù)據(jù)，匯總整理。

2.數(shù)據(jù)采集

使用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData3D對(duì)地形地籍要素信息進(jìn)行采集，按照現(xiàn)行規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化圖層與屬性信息，后使用CASS9.1軟件對(duì)采集的矢量信息按照要求進(jìn)行編輯處理，制作成1:500比例尺地籍圖[5]。工作中，測(cè)繪人員無需佩戴立體眼鏡，平面與立體視窗也可同時(shí)使用。對(duì)本次調(diào)查工作進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，每個(gè)人員每天調(diào)查戶數(shù)超過60戶。

（三）精度檢測(cè)

1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為檢測(cè)三維模型采集的信息是否符合農(nóng)村地籍測(cè)量的規(guī)范要求，在本地測(cè)量區(qū)域中選取17個(gè)房角點(diǎn)（均為宅基地邊界點(diǎn)，均勻分布），使用RTK測(cè)量點(diǎn)位地理坐標(biāo)。為減少偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的不利影響，每個(gè)檢查點(diǎn)均采集10次數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)的坐標(biāo)值作為真值，結(jié)合10次測(cè)量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算得出點(diǎn)位中誤差，計(jì)算如下：

式中：Ms為平面位置中誤差；△為測(cè)量值與真值的差值；n—檢查點(diǎn)數(shù)量。

參照如上公式計(jì)算本次測(cè)量精度結(jié)果如表1所示。

表1 檢查點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差

2.精度評(píng)價(jià)

本次房地一體化調(diào)查對(duì)象包括三類：界址點(diǎn)經(jīng)測(cè)量，需繪制地基要素，細(xì)化宅基地戒指圍線與宗地，準(zhǔn)確度較高；宅基地內(nèi)部房角點(diǎn)測(cè)量，繪制宅基地內(nèi)部房屋坐落；地物要素，細(xì)化道路水渠與其他地物信息。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，界址點(diǎn)精度分為三個(gè)等級(jí)，二級(jí)精度允許誤差為±0.20，中誤差優(yōu)于±0.10。本次測(cè)量均符合二級(jí)界址點(diǎn)的要求。

五、結(jié)束語

綜上所述，傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于房地一體化調(diào)查中，減少了外業(yè)人員的工作量，節(jié)約了人力成本。先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用也提高了測(cè)量效率和測(cè)圖精度。但需注意的是，在測(cè)量分布密度較大且有多重遮蓋物的房屋時(shí)，基于傾斜攝影采集的地面數(shù)據(jù)構(gòu)建的三維模型準(zhǔn)確性不高，需聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)拍照及內(nèi)業(yè)軟件輔助處理，從而提高測(cè)繪質(zhì)量，推動(dòng)不動(dòng)產(chǎn)調(diào)查工作的進(jìn)行。

相關(guān)鏈接

傾斜攝影技術(shù)是國際測(cè)繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實(shí)直觀世界。

傾斜攝影技術(shù)是國際攝影測(cè)量領(lǐng)域近十幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，該技術(shù)通過從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜、五個(gè)不同的視角同步采集影像，獲取到豐富的建筑物頂面及側(cè)視的高分辨率紋理。它不僅能夠真實(shí)地反映地物情況，高精度地獲取物方紋理信息，還可通過先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)，生成真實(shí)的三維城市模型。該技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于應(yīng)急指揮、國土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等行業(yè)。

特點(diǎn)一：反映地物周邊真實(shí)情況

相對(duì)于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個(gè)角度觀察地物，更加真實(shí)的反映地物的實(shí)際情況，極大地彌補(bǔ)了基于正射影像應(yīng)用的不足。

特點(diǎn)二：傾斜影像可實(shí)現(xiàn)單張影像量測(cè)

通過配套軟件的應(yīng)用，可直接基于成果影像進(jìn)行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測(cè)，擴(kuò)展了傾斜攝影技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用。

特點(diǎn)三：建筑物側(cè)面紋理可采集

針對(duì)各種三維數(shù)字城市應(yīng)用，利用航空攝影大規(guī)模成圖的特點(diǎn)，加上從傾斜影像批量提取及貼紋理的方式，能夠有效地降低城市三維建模成本。

特點(diǎn)四：數(shù)據(jù)量小易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布

相較于三維GIS技術(shù)應(yīng)用龐大的三維數(shù)據(jù)，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)獲取的影像的數(shù)據(jù)量要小得多，其影像的數(shù)據(jù)格式可采用成熟的技術(shù)快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)共享應(yīng)用。