傾斜攝影方法在農村房地一體化調查中的應用研究

湖南省工程勘察院 李智術

一、引言

農村房地一體化確權登記頒證是促進城鄉(xiāng)融合發(fā)展、宅基地“三權分置”改革的基礎工作，也是我國惠民工程建設的重點，其目的是為明確農村宅基地使用權、集體建設用地使用權，細化房屋所有權權屬、位置、界線、范圍、面積和用途等信息[1]。但因宅基地數量大，情況復雜，必須充分利用傾斜攝影等先進技術開展測量工作，提高工作質量和效率。下文對此進行詳細分析。

二、傾斜攝影測量技術概述

（一）技術原理

傾斜攝影測量技術原理為在飛行平臺上安裝多種傳感器，從1個垂直、4個傾斜共5個不同角度對地面物體進行同步拍攝[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，可通過全自動高性能后處理系統(tǒng)創(chuàng)建三維模擬場景。房地一體調查中應用傾斜攝影技術，需先在規(guī)定區(qū)域內布置像控點，利用GPS-RTK完成像控點與檢驗點的測量任務。合理設計飛行路線，采集影像數據并制作DOM、三維模型，通過對采集數據和檢查點實測數據的精度檢查論證方案的可行性。

（二）傾斜攝影測量系統(tǒng)組成

傾斜攝影測量系統(tǒng)主要由影像獲取設備和數據處理軟件兩個部分組成。其中影像獲取由無人機系統(tǒng)、航向規(guī)劃軟件和相機共同組成[3]；無人機系統(tǒng)由飛行平臺、任務設備、地面控制站、發(fā)射與回收裝置組成。

三、傾斜攝影技術的應用優(yōu)勢

傾斜攝影技術的應用優(yōu)勢主要體現在以下三個方面：首先，精度高。通過傾斜攝影技術獲取的影像涵蓋數據更加全面、準確，建立的三維模型可用于宅基地、建筑物測量，在大比例尺內業(yè)測圖過程中，平面絕對位置誤差小于5cm，符合界址點、房角點二級精度指標要求；其次，工作效率高，節(jié)省了人力，縮短了作業(yè)周期。同時三維模型可模擬實際地面情況，智能化水平高，數據分析計算等便捷；最后，操作性強。房地一體化調查測量工作在室內應用計算機軟件即可完成，不受外部環(huán)境影響，即可完成農村共垛、無人居住或難以進入房屋的測量工作。

四、實例分析傾斜攝影技術在不動產“房地一體化”調查中的應用

某農村房地一體不動產確權登記項目開展不動產權籍調查測繪工作，測量區(qū)域主要以丘陵地貌為主，地面高差在25～35m，測量面積為3.5km2。該項目采用無人機傾斜攝影技術對地面進行測量，獲取高分辨率的影像數據，利用ContextCapture軟件創(chuàng)建三維模型，后使用南方三維立體數據采集軟件iData3D生成不動產圖件。

（一）外業(yè)數據的采集

本次調查經過比較選最后最終確定選用南方測繪儀器公司的天鴻T610六旋翼無人機。該設備具有操作靈活、飛行穩(wěn)定、續(xù)航能力強等優(yōu)勢。調查中在無人機上安裝了5臺SONYILCE-QXl數碼相機，航飛參數設計如下：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°。為保證測量順利，安排在晴好天氣進行外業(yè)航飛。據統(tǒng)計，獲取的地面傾斜影像中符合要求的共有8234張。根據本次調查區(qū)域的地形地貌合理布設像控測量點。外業(yè)人員選取其中108個點位作為像控點及檢查點，像控點和檢查點的地理坐標均使用GZCORS網絡RTK進行實地測量。

（二）內業(yè)數據處理

1.實景三維立體模型構建

為保證后續(xù)數據分析準確性，測量人員對航空攝影獲取的影像資料均進行了勻色勻光合校正畸變差等預處理[4]。POS系統(tǒng)對外方位元素進行提取，綜合應用多視角與平差方法，對各級影像上標注的地位進行匹配，統(tǒng)計出同名點，開展空中三角測量。本次調查選用ContextCapture軟件，利用其自動分析功能，選取其中可匹配的影像單元，完成點云密集匹配和特征匹配工作，實現紋理映射，后輸出測量區(qū)域的實景三維立體模型數據，匯總整理。

2.數據采集

使用南方三維立體數據采集軟件iData3D對地形地籍要素信息進行采集，按照現行規(guī)范及標準細化圖層與屬性信息，后使用CASS9.1軟件對采集的矢量信息按照要求進行編輯處理，制作成1:500比例尺地籍圖[5]。工作中，測繪人員無需佩戴立體眼鏡，平面與立體視窗也可同時使用。對本次調查工作進行分析后發(fā)現，每個人員每天調查戶數超過60戶。

（三）精度檢測

1.實驗數據分析

為檢測三維模型采集的信息是否符合農村地籍測量的規(guī)范要求，在本地測量區(qū)域中選取17個房角點（均為宅基地邊界點，均勻分布），使用RTK測量點位地理坐標。為減少偶然因素對實驗數據準確性的不利影響，每個檢查點均采集10次數據，將實測的坐標值作為真值，結合10次測量的坐標數據計算得出點位中誤差，計算如下：

式中：Ms為平面位置中誤差；△為測量值與真值的差值；n—檢查點數量。

參照如上公式計算本次測量精度結果如表1所示。

表1 檢查點平面點位中誤差

2.精度評價

本次房地一體化調查對象包括三類：界址點經測量，需繪制地基要素，細化宅基地戒指圍線與宗地，準確度較高；宅基地內部房角點測量，繪制宅基地內部房屋坐落；地物要素，細化道路水渠與其他地物信息。

根據現行規(guī)范，界址點精度分為三個等級，二級精度允許誤差為±0.20，中誤差優(yōu)于±0.10。本次測量均符合二級界址點的要求。

五、結束語

綜上所述，傾斜攝影技術應用于房地一體化調查中，減少了外業(yè)人員的工作量，節(jié)約了人力成本。先進的測繪技術的應用也提高了測量效率和測圖精度。但需注意的是，在測量分布密度較大且有多重遮蓋物的房屋時，基于傾斜攝影采集的地面數據構建的三維模型準確性不高，需聯合現場拍照及內業(yè)軟件輔助處理，從而提高測繪質量，推動不動產調查工作的進行。

相關鏈接

傾斜攝影技術是國際測繪領域近些年發(fā)展起來的一項高新技術，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上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。

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

特點一：反映地物周邊真實情況

相對于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實的反映地物的實際情況，極大地彌補了基于正射影像應用的不足。

特點二：傾斜影像可實現單張影像量測

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

特點三：建筑物側面紋理可采集

針對各種三維數字城市應用，利用航空攝影大規(guī)模成圖的特點，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。

特點四：數據量小易于網絡發(fā)布

相較于三維GIS技術應用龐大的三維數據，應用傾斜攝影技術獲取的影像的數據量要小得多，其影像的數據格式可采用成熟的技術快速進行網絡發(fā)布，實現共享應用。