無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在房地一體調(diào)查中的應(yīng)用探討

金海青

摘? 要：為加快新農(nóng)村建設(shè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)的科學(xué)規(guī)劃，各個(gè)農(nóng)村地區(qū)都開(kāi)展了房地一體測(cè)量。但是，由于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相對(duì)落后，在宅基地與房屋調(diào)查方面，難以保障測(cè)量任務(wù)的順利完成。而無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有較高的靈活性、適用性等特征，在房地一體測(cè)量中的應(yīng)用具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。該文結(jié)合某工程實(shí)例，探討了無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體調(diào)查中的技術(shù)流程，結(jié)果表明，該技術(shù)大大提高了農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)成圖的速度，有效節(jié)省了人力、物力和財(cái)力，獲取的數(shù)據(jù)精度完全滿足相關(guān)規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)? 傾斜攝影測(cè)量? 農(nóng)村? 房地一體

中圖分類號(hào)：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）05（a）-0086-03

Abstract： In order to speed up the construction of new countryside and realize the scientific planning of rural areas， all rural areas have carried out the integrated measurement of housing and land. However， due to the relative backwardness of the traditional measurement technology， it is difficult to guarantee the smooth completion of the survey task in terms of homestead and housing survey. The UAV tilt photogrammetry technology has the characteristics of high flexibility and applicability， and has obvious technical advantages in the application of integrated measurement of buildings and buildings. In this paper， combined with an engineering example， the technical process of UAV tilt photogrammetry technology in rural real estate integrated survey is discussed. The results show that the technology greatly improves the speed of rural real estate mapping， effectively saves manpower， material and financial resources， and the accuracy of data obtained fully meets the requirements of relevant specifications.

Key Words： UAV; Tilt photogrammetry; Rural area; Real estate integration

2019年，中央1號(hào)文件明確提出，要加快推進(jìn)農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記頒證工作，力爭(zhēng)在2020年底完成。農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記，是國(guó)家推進(jìn)農(nóng)村宅基地“三權(quán)分置”改革的一項(xiàng)具體措施，對(duì)振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)農(nóng)村改革、優(yōu)化城鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)布局具有重要意義[1]。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪作為確權(quán)登記的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，為查清農(nóng)村集體建設(shè)用地和宅基地使用權(quán)的界址、權(quán)屬、面積、用途、等級(jí)等基本情況，最終形成具有法律效應(yīng)的數(shù)據(jù)、圖件、表冊(cè)等調(diào)查資料提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

當(dāng)前，不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪存在一些問(wèn)題：房屋測(cè)量難入戶，空關(guān)戶很多;連片房屋難以分辨，容易漏測(cè)、漏畫(huà)，且隱蔽點(diǎn)難以測(cè)量;公示階段、勘誤澄清、權(quán)利人質(zhì)疑等情況的反復(fù)核實(shí)與修正工作繁重。采用傳統(tǒng)儀器如全站儀、GPS-RTK等進(jìn)行作業(yè)，工作效率較低、制約因素較多，難以滿足不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪的需求[2]。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)因以高效率、高精度、高清晰的方式全面感知地面復(fù)雜場(chǎng)景，形成的數(shù)據(jù)成果能直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性而備受關(guān)注，成為測(cè)繪領(lǐng)域研究和應(yīng)用的一項(xiàng)重要課題。

1? 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的原理是通過(guò)在無(wú)人飛行平臺(tái)上搭載多種傳感器，從1個(gè)垂直和4個(gè)傾斜共5個(gè)不同角度來(lái)同步拍攝地面物體的影像（見(jiàn)圖1），其中一組垂直于地面的正片用于制作傳統(tǒng)的DOM、DEM、DSM、DLG產(chǎn)品，另外4組斜片可用于獲取地物的紋理信息，同時(shí)借助于全自動(dòng)高性能后處理系統(tǒng)，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場(chǎng)景，將大眾帶入貼合人眼視覺(jué)感官的真實(shí)世界[3]。

1.2 技術(shù)流程

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)流程主要有影像獲取、像控測(cè)量、數(shù)據(jù)預(yù)處理、空中三角測(cè)量、三維模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)采集、精度檢查（見(jiàn)圖2）。

1.3 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

將傾斜攝影系統(tǒng)搭載在無(wú)人機(jī)上進(jìn)行攝影測(cè)量獲取地物信息即是無(wú)人機(jī)傾斜攝影，傾斜攝影技術(shù)三維數(shù)據(jù)可真實(shí)反映地物的外觀、位置、高度等屬性，借助無(wú)人機(jī)，可快速采集影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化三維建模，具有成本低、數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確、操作靈活方便的特點(diǎn)[4]。詳情具體如下。

（1）突破了傳統(tǒng)航測(cè)單相機(jī)只能從垂直角度拍攝獲取正射影像的局限，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)影像傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜多個(gè)不同角度采集帶有空間信息的真實(shí)影像，以獲取更加全面的地物紋理細(xì)節(jié)，更加真實(shí)地反映地物的實(shí)際情況。

（2）通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)進(jìn)行地形測(cè)繪，配合自動(dòng)化的影像匹配、建模系統(tǒng)可以減少人工干預(yù)，提升工作效率。

（3）節(jié)約人力、效率高，能極大地縮短測(cè)繪外業(yè)的協(xié)同工作，解決了由于天氣等外因造成的工作延誤，把原本大量的外業(yè)工作轉(zhuǎn)變成內(nèi)業(yè)工作，極大地縮短了測(cè)量人員的勞動(dòng)時(shí)間，降低了外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）傾斜影像能為用戶提供豐富的地理信息產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)二三維的數(shù)據(jù)疊加和展示，為相關(guān)地籍管理信息系統(tǒng)提供輔助決策分析。

2? 應(yīng)用實(shí)例

2.1 項(xiàng)目概況

某農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記項(xiàng)目需要開(kāi)展不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪工作，測(cè)區(qū)以丘陵地貌為主，地勢(shì)高差在25～35 m之間，面積約為3.5 km2，沒(méi)有軍事和機(jī)場(chǎng)等禁飛區(qū)，適合開(kāi)展無(wú)人機(jī)航測(cè)作業(yè)。項(xiàng)目應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)獲取地面高分辨率傾斜影像數(shù)據(jù)，再利用Context Capture軟件構(gòu)建三維模型，最后利用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData3D快速制作不動(dòng)產(chǎn)圖件。

2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

該次作業(yè)采用了南方測(cè)繪儀器公司的天鴻T610六旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行執(zhí)飛，這款無(wú)人機(jī)具有操作靈活、飛行性能穩(wěn)定、續(xù)航能力持久等優(yōu)勢(shì)，搭載5個(gè)SONYILCE-QXl數(shù)碼相機(jī)，航飛參數(shù)設(shè)置為：同一航線上最大與最小航高的高差小于30 m，航向重疊80%，旁向重疊75%，傾斜像頭的前后傾角小于40°，左右傾角小于35°。選擇良好的天氣進(jìn)行外業(yè)航飛，共獲取8 234張符合規(guī)范要求的地面傾斜影像。像控測(cè)量根據(jù)測(cè)區(qū)地形、地貌情況開(kāi)展，外業(yè)人員在測(cè)區(qū)選取108個(gè)點(diǎn)位作為像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)，像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)坐標(biāo)采用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)地采集[5]。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

2.3.1 搭建真實(shí)的三維模型

從航空攝影中獲得的所有圖像都經(jīng)過(guò)預(yù)處理，以實(shí)現(xiàn)均勻的色彩均勻性和失真校正。從POS系統(tǒng)中提取外向元素，采用多視角聯(lián)合調(diào)整方式，自動(dòng)匹配各級(jí)圖像中的同名點(diǎn)，完成空中三角測(cè)量通過(guò)Context? Capture軟件的自動(dòng)分析，選擇匹配的圖像單元，進(jìn)行點(diǎn)云密集匹配和特征匹配，自動(dòng)完成紋理映射，最終輸出調(diào)查區(qū)域的實(shí)際3D模型數(shù)據(jù)[6]，具體見(jiàn)圖3。

2.3.2 數(shù)據(jù)收集

使用南方三維數(shù)據(jù)采集軟件iData3D，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求采集內(nèi)部地形要素，分配圖層和屬性信息，然后用CASS9.1編輯采集到的矢量數(shù)據(jù)，用于創(chuàng)建1∶500 地籍圖的軟件。這種數(shù)據(jù)收集方法消除了操作員佩戴立體眼鏡的需要，并允許同時(shí)使用平面和立體窗口。有地形測(cè)量經(jīng)驗(yàn)的操作人員可以快速上手，降低操作人員門檻。與傳統(tǒng)的地籍測(cè)繪分析方法相比，傾斜航測(cè)方法的工作效率大大提高。傳統(tǒng)的分析，每組兩個(gè)人每天只能調(diào)查20戶左右，而采用傾斜測(cè)量，平均一個(gè)人每天可以調(diào)查60多戶。

2.4 精度檢查

為測(cè)試1∶500地籍圖結(jié)果的準(zhǔn)確性，在圖上選取30個(gè)具有鮮明特征的角點(diǎn)，使用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK和全站儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量其坐標(biāo)，并與通過(guò)它們測(cè)得的坐標(biāo)進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

參照中誤差計(jì)算公式：

公式中：Ms為平面位置中誤差，?為測(cè)量值與真實(shí)值的差值，n為檢查點(diǎn)的個(gè)數(shù)。根據(jù)公式計(jì)算得出30個(gè)檢查點(diǎn)的平面位置中誤差為±0.041 m，滿足《地籍測(cè)繪規(guī)范》中一級(jí)界址點(diǎn)的精度要求。

3? 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有高效快捷、成本低廉、操作簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)靈活等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，大大提高了農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)成圖的速度，有效節(jié)省了人力、物力和財(cái)力，獲取的數(shù)據(jù)精度完全滿足相關(guān)規(guī)范要求。實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，局部房屋密集區(qū)域的三維模型存在拉花、變形現(xiàn)象，無(wú)法判讀出準(zhǔn)確的界址點(diǎn)和地籍要素點(diǎn)，對(duì)于此類情況，可以采用常規(guī)儀器到實(shí)地補(bǔ)測(cè)，或者現(xiàn)場(chǎng)丈量部分房屋的邊長(zhǎng)。相信隨著硬件和軟件的不斷升級(jí)和完善，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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