傾斜攝影測量技術(shù)在巫溪房地一體化調(diào)查中的應(yīng)用研究

李順明

摘? 要：房地一體調(diào)查是宅基地調(diào)查和房屋調(diào)查的一體化調(diào)查，本文提出基于傾斜攝影測量的調(diào)查方案。設(shè)計一種外業(yè)飛行方案，利用通過該方案獲取的影像數(shù)據(jù)制作 DOM 和3D模型并在3D模型，上采集成果數(shù)據(jù)，在調(diào)查區(qū)域內(nèi)布設(shè)像控點，而后利用 RTK 測量出這些像控點和具有代表性的檢查點坐標，將成果數(shù)據(jù)與檢查點的實測數(shù)據(jù)進行精度分析，判斷是否滿足要求。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測量? 宅基地? 一體化調(diào)查? 精度

中圖分類號：P231 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）01（b）-0006-03

Application of Oblique Photogrammetry Technology in Wuxi Real Estate Integrated Survey

LI Shunming

（Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources Surveying and Mapping Co.， Ltd.， Yuzhong District， Chongqing， 400042 China）

Abstract： The integrated investigation of rural housing and land is the integration of rural residential land survey and rural housing survey. This paper proposes an investigation scheme based on inclined photogrammetry. First， image control points are set in the survey area， and then RTK is used to measure the coordinates of these image control points and representative inspection points. A field flight scheme is designed. DOM and 3D model are made by using the image data obtained by the scheme， and the result data are collected on the 3D model. Whether the accuracy meets the requirements is analyzed through the accuracy of the result data and the measured data of the checkpoint.

Key Words： Oblique photogrammetry; Homestead; Integrated survey; Precision

房地一體化測量是一項造福人民，保護農(nóng)民權(quán)益的政策，是國家了解農(nóng)民住房條件的重要手段，是科學編制新發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。對于農(nóng)民來說，進行綜合的房屋和土地調(diào)查是使個人宅基地財產(chǎn)合法化和實現(xiàn)其權(quán)益的有效途徑。這里的房屋和土地綜合調(diào)查是對宅基地和房屋的綜合調(diào)查。宅基地的調(diào)查以每塊土地為調(diào)查單位，確定其邊界點，劃定邊界線，找出所有權(quán)和目的，以明確這四至關(guān)系等。房屋調(diào)查旨在調(diào)查宅基地內(nèi)房屋的位置、面積、層數(shù)、所有權(quán)、建筑材料和使用狀況的基本信息。從這里可以看出，房屋調(diào)查是針對宅基地調(diào)查的進一步詳細調(diào)查，涉及房屋邊界點的測量。無論是宅基地調(diào)查還是房屋調(diào)查，當前的測量技術(shù)仍采用全站儀和RTK的傳統(tǒng)測量技術(shù)或傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)。傳統(tǒng)的測量技術(shù)任務(wù)繁重、效率低、周期長、成本高，缺點很大，此外，傳統(tǒng)測量獲得的測量結(jié)果相對單一，無法滿足多種測量需求。

盡管使用傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)可以節(jié)省野外測量工作并提高測量效率，但它需要更高的硬件和數(shù)據(jù)收集人員。由于房檐校正的問題，該行業(yè)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)果需要去現(xiàn)場進行調(diào)繪。

此外，近年來，無人機傾斜攝影測量技術(shù)發(fā)展迅速。它突破了傳統(tǒng)3D建模技術(shù)的低建模效率，手工貼圖以及3D模型精度無法滿足測量要求的局限性的問題。高度重疊的圖像可以快速構(gòu)建高精度3D模型，并且由于紋理映射算法的改進，可以將2D紋理圖像自動粘貼到3D模型的位置。3D模型可以很好地反映拍攝區(qū)域的真實情況?？梢约虞d三維模型并且在其上面矢量化的軟件平臺已經(jīng)存在。。

1? 研究的基本思想和技術(shù)流程

房地一體調(diào)查的內(nèi)容包括對房屋界址點的測量，房屋的拐角點和地籍調(diào)查底圖的繪制。本文研究的基本思想是，首先在調(diào)查區(qū)域中布置圖像控制點，然后使用RTK測量這些圖像控制點和檢查點的坐標。設(shè)計野外飛行計劃，使用獲得的圖像數(shù)據(jù)制作DOM和3D模型，并在3D模型中收集結(jié)果數(shù)據(jù)，并通過比較結(jié)果數(shù)據(jù)的準確性來檢查計劃的可行性。技術(shù)路線如圖1所示。

2? 調(diào)查區(qū)域

本調(diào)查區(qū)位于巫溪縣，該地區(qū)屬于丘陵地區(qū)，面積約為 2.3km2，村中建筑物較為集中，房屋以磚房為主。

3? ?外業(yè)飛行方案

外業(yè)飛行方案設(shè)計包括飛行系統(tǒng)的選擇和航線規(guī)劃方案設(shè)計，飛行方案的設(shè)計直接影響影像的質(zhì)量和外業(yè)飛行效率，因此合理設(shè)計外業(yè)飛行方案是將傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用到房地一體測量中的關(guān)鍵步驟。

3.1 飛行系統(tǒng)的選擇

飛行系統(tǒng)的選擇取決于拍攝區(qū)域的范圍和特征。房地一體測量主要基于一個村莊。測量面積比較小、位置分散、范圍廣，不適合采用大面積傾斜攝影。因此，輕型和小型旋翼無人機和單鏡頭飛行系統(tǒng)具有更多優(yōu)勢：（1）小型旋翼無人機飛行系統(tǒng)的硬件更輕巧且易于攜帶;（2）一次出擊的作業(yè)面積可以達到0.5km2，可以完全滿足房地一體測量的范圍要求;（3）單鏡頭云臺系統(tǒng)與五鏡頭平移/傾斜系統(tǒng)相比，云臺角度可以基于建筑物在測量區(qū)域中的高度以及建筑物之間的距離，該間隔可自由設(shè)置;（4）小型旋翼無人機飛行系統(tǒng)價格便宜，飛行安全系數(shù)高，更適合于低空攝影測量作業(yè)。因此，本文選擇了輕小型旋翼無人機飛行系統(tǒng)作為外業(yè)飛行系統(tǒng)。

3.2 航線規(guī)劃方案參數(shù)的確定

根據(jù)上述的幾個數(shù)學關(guān)系及地籍測量規(guī)范的要求，并結(jié)合航攝區(qū)域的特點，本文設(shè)計一種航線規(guī)劃方案，航高80m，GSD為0.022m，飛行速度6.6m/s，航向重疊度為80%，旁向重疊度為70%，云臺傾斜度45°，采用“井”字形飛行。

3.3 各架次航線的生成

根據(jù)確定的航攝區(qū)域，在航向規(guī)劃軟件中調(diào)整航攝區(qū)域的邊界線，并且輸入設(shè)計的各項參數(shù)，依架次設(shè)置主航線角度并生成航線。

4? 精度分析

4a.1 飛行質(zhì)量檢查

飛行質(zhì)量檢查的主要內(nèi)容包括影像重疊度檢查、最大與最小航高之差檢查、航線彎曲度檢查及影像清晰度檢查四個方面。

為了建立高精度的三維模型，我們將航向和旁向重疊度分別限制在70%和60%以上。一條航線的相鄰像片的航高之差限制在5m之內(nèi)，航高的最大值與最小值之差限制在 10m之內(nèi)，航線彎曲度在 3%之內(nèi)，檢查結(jié)果為最小航向重疊度76.69%，最小旁向重疊度67.87%，最大航高差為7.836（m），最大航線彎曲度0.645%。

由此可以看出區(qū)域內(nèi)的影像滿足限差要求，通過觀察所有飛行的影像較為清晰，色彩和色調(diào)的反差適中，沒有出現(xiàn)重影模糊的現(xiàn)象，所以該實驗區(qū)影像合格，可以進行下一步驗證。

4.2 實驗數(shù)據(jù)分析

為了驗證在三維模型采集的數(shù)據(jù)成果是否滿足地籍測量規(guī)范的精度，在實驗區(qū)域二選取了 17 個房角點（點 f1-f17），它們都是宅基地的邊界點而且均勻的分布在實驗區(qū)域內(nèi)，利用 RTK 測量這 17 個檢查點坐標，它們的分布如圖2所示。

為了減少偶然誤差對實驗結(jié)果的不利影響，分別對每個檢查點采集 10 次數(shù)據(jù)，以實測的坐標值作為真值，結(jié)合 10 次的量測坐標值求取每個方案的檢查點點位中誤差，其計算公式為：

式中x1，y1為在三維模型上第i次采集的平面坐標值;X，Y為檢查點的實測值，n為采集的次數(shù);m為該檢查點點位中誤差;本文以各檢查點點位中誤差的平均值作為衡量各方案三維模型整體精度指標，其精度統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

4.3 精度評價

房地一體測量的對象可以分為三類：（1）測量界址點，以此繪制地籍要素（宅基地界址范圍線和宗地），精度要求最高;（2）測量宅基地內(nèi)部的房角點，以此繪制宅基地內(nèi)部的房屋坐落;（3）地物要素，例如道路水渠或其他地物等。

依據(jù)地籍測量規(guī)范 CH5002-94 規(guī)范可知，測量成果精度達到地籍測量二級界址點的要求。

5? 結(jié)語

傳統(tǒng)測量的辦法進行房地一體測量效率較低而且有大量的外業(yè)工作，為了提高房地一體測量的效率，結(jié)合無人機傾斜攝影測量的優(yōu)勢，本文提出基于無人機傾斜攝影測量的房地一體測量。拍攝地面分辨率為 0.022cm，航向和旁向重疊為 80%和 70%的無人機影像，在其建立的三維模型上解譯的房地一體成果精度分別滿足地籍測量規(guī)范二級要求，因此傾斜攝影測量技術(shù)可以在房地一體測量中推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1] 張遠.農(nóng)村房地一體確權(quán)登記關(guān)鍵問題的研究[D].贛州：江西理工大學，2019.

[2] 趙元務(wù).無人機傾斜攝影測量在農(nóng)村房地一體測量中的應(yīng)用研究[D].西安：西安科技大學，2018.

[3] 趙哲軍，廖曉紅.不動產(chǎn)測繪中測繪工程技術(shù)的應(yīng)用分析[J].江西測繪，2019（4）：61-64.

[4] 王進國，陳永立.房地一體權(quán)籍測量中的基礎(chǔ)控制測量問題研究[J].測繪與空間地理信息，2017，40（8）：190-192.

[5] 劉開紅，康雅麗.傾斜攝影測量在房地一體農(nóng)村地籍測量的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2019（1）：160-162.

[6] 陳明杰.無人機傾斜攝影測量三維建模及模型可視化研究[D].西安：西安科技大學，2019.