無人機傾斜攝影在農(nóng)村地籍調(diào)查中的應(yīng)用分析

李旭民

（深圳市地質(zhì)局，廣東 深圳 518023）

在新時期背景下，農(nóng)村地籍調(diào)查工作的有效開展，可以為農(nóng)村土地資源的開發(fā)利用提供有力參考。但因為天氣、障礙物等客觀條件，以及閉戶等一系列不確定因素的影響，地籍測繪工作難以高效、有序地開展，這也在一定程度上給農(nóng)村地籍調(diào)查工作增加了難度。而無人機傾斜攝影技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，憑借其高效率、高精度以及抗干擾等各項性能優(yōu)勢，在農(nóng)村地籍調(diào)查工作中得到了廣泛應(yīng)用，能夠更高精度地完成各項測量任務(wù)，備受業(yè)界重視。

1 無人機傾斜航攝系統(tǒng)

無人機傾斜攝影技術(shù)在測繪工作具體應(yīng)用中，往往都離不開完整系統(tǒng)的有力支持，這一系統(tǒng)主要是由四個部分構(gòu)成。以某六旋翼無人機傾斜航攝系統(tǒng)為例，這四個部分包括：一是六旋翼無人機飛行平臺；二是數(shù)碼攝像裝置，這一系統(tǒng)配備的相機是索尼二代，像素相對較高，且應(yīng)用的是雙鏡頭的設(shè)計；三是控制飛行的系統(tǒng)，主要控制無人機的起降以及具體飛行過程，不僅可以做到一鍵起降，還配備了與之相適應(yīng)的導(dǎo)向系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對GPS信號的充分利用；四是地面控制系統(tǒng)，主要用于監(jiān)控?zé)o人機的飛行狀態(tài)，并結(jié)合實際需求，對具體的飛行任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃，同時控制多架次飛行[1]。

2 傾斜攝影原理

傾斜攝影作為一種照相技術(shù)，其攝影原理是攝像機的主光軸會從垂直或者水平方向的高度以一定的傾斜角度進(jìn)行偏移。而無人機傾斜攝像機是在一架飛機的同一平臺上合理安裝了5個高分辨率的數(shù)碼相機，利用其下視攝像頭、前視與后視攝像頭以及左視與右視攝像頭，進(jìn)行一定角度的航拍。其中下視攝像頭是一種垂直攝像頭，主要是為了進(jìn)行DEM正射影像的創(chuàng)建；而前視與后視攝像頭以及左視與右視攝像頭的主要作用則是對物體側(cè)面紋理圖像的傾斜圖像進(jìn)行獲取，且還要將傾斜角度合理控制在15°~45°之間。裝置能夠有效保障各相機之間的時間同步，精確地對準(zhǔn)成像時間開展姿態(tài)測量，提供圖像位置及其具體的位置參數(shù)。通過計算機控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，采集并合理控制上述組件的一系列數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行同源觸發(fā)信號的發(fā)送，將多面陳列攝像機激活，實現(xiàn)有效采集同步數(shù)據(jù)，并維護內(nèi)存存儲。采集到的傾斜圖像，通過傾斜圖像數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像的顏色處理、拼接和校正等，最終得到的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品才能夠充分滿足應(yīng)用要求。就目前來看，傾斜圖像主要具有的功能體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）可以將農(nóng)村地籍周圍的具體情況更真實地反映出來。相比于正射影像來講，傾斜圖像能夠?qū)Φ匚镞M(jìn)行有角度的觀測，可以將地籍具體情況更全面、細(xì)致地反映出來，能夠?qū)σ酝溆跋裨诰唧w應(yīng)用中存在的不足得到有效彌補。

2）通過傾斜圖像，可以進(jìn)行單個圖像的測量。通過運用圖像后處理軟件，可以有效開展高度、角度、長度以及面積等方面的測量工作。且結(jié)合圖像結(jié)果可以更合理地計算地籍體積，在業(yè)界傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。

3）數(shù)據(jù)量相對較小，在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布更加容易。相比于3D GIS技術(shù)中使用的3D數(shù)據(jù)，傾斜攝影捕獲到的數(shù)據(jù)相對較少，且可以通過較為復(fù)雜技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用來實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)格式的快速處理[2]。

3 無人機傾斜攝影技術(shù)在農(nóng)村地籍調(diào)查中的應(yīng)用前景

農(nóng)村地籍調(diào)查工作涉及的內(nèi)容主要有宗地面積、宗地位置以及宗地權(quán)利人信息等。地籍調(diào)查規(guī)程要求在土地使用權(quán)的調(diào)查中，引用的基本比例尺為1∶500，對調(diào)查的精度要求較高。在以往傳統(tǒng)的農(nóng)村地籍調(diào)查工作中，普遍引用的是宗地界址點測量方式，主要有以下兩種方法。

1）解析法，主要是運用全野外測量技術(shù)，在明確界址點坐標(biāo)、界址點間距之后，進(jìn)行綜合計算，以此來獲得地籍調(diào)查數(shù)據(jù)的一種測量方式。在實踐應(yīng)用中，解析法在誤差方面的要求較高。比如，在掌握了界址點與鄰近控制點的點位之后，為了給其精度角度提供有力保障，誤差一般都控制在5 cm之內(nèi)，相鄰界址點的間距誤差則一般都要控制在10 cm之內(nèi)。而針對一些隱蔽界址點的點位中誤差來講，其誤差要求要比明顯界址點的低一些，但也要控制在15 cm之內(nèi)[3]。

2）圖解法，主要是運用數(shù)字?jǐn)z影測量加密，或者是正射影像圖，又或者是現(xiàn)有資料，在明確界址點坐標(biāo)、界址點間距之后，進(jìn)行綜合分析，以此來獲得最終地籍調(diào)查數(shù)據(jù)的一種測量方式。在實踐應(yīng)用中，其在精度方面的要求要高于解析法，實際誤差要控制在0.3 mm之內(nèi)。簡單來講，就是在1∶500的比例尺界址點當(dāng)中，相鄰的界址點點位誤差要合理控制在15 cm之內(nèi)。

由于地籍調(diào)查規(guī)程對土地使用權(quán)調(diào)查有較高的精度要求，在實踐應(yīng)用中，要想取得理想成果，以往傳統(tǒng)的測量方法，雖有規(guī)定測量誤差控制，但因受諸多因素的影響，大多都存在一些缺陷，不但在精確度上難以保障，而且也難以為現(xiàn)代農(nóng)村地籍調(diào)查工作的高質(zhì)量開展提供有力支持。無人機傾斜攝影技術(shù)作為現(xiàn)代比較新穎、先進(jìn)的一項測量技術(shù)，與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，擁有低成本、高精度、抗干擾能力強等優(yōu)勢，已得到了相關(guān)職能部門以及業(yè)界地籍調(diào)查工作人員的充分重視[4]，其傾斜圖像主要功能也得到廣泛運用，使農(nóng)村土地資源得到科學(xué)合理應(yīng)用，同時減少土地使用權(quán)糾紛問題的產(chǎn)生，保障了廣大人民群眾的切身利益。

但需要注意的是，無人機傾斜攝影是高像素相機拍攝，所以若出現(xiàn)遮擋物也會影響地物測量精度，如大樹底下的房屋等。就當(dāng)前狀況來看，因為農(nóng)村綠化面積相對較高，被大樹遮擋的房屋數(shù)量大約占據(jù)了房屋總數(shù)量的1/5，對于這一問題，要想給予妥善解決，還需要結(jié)合具體情況，通過實際測量修正檢驗來實現(xiàn)。

4 無人機傾斜攝影的應(yīng)用思路與作業(yè)流程

4.1 應(yīng)用思路

利用無人機傾斜攝影技術(shù)，結(jié)合三角測量等方式全面采集全村的數(shù)據(jù)，包括有效的影像數(shù)據(jù)以及POS數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行三維模型的合理構(gòu)建。運用圖解法來獲得相對完整的圖像，同時結(jié)合測量獲得的數(shù)據(jù)，做好控制點位置的布置以及測量工作，通過全野外調(diào)繪獲得相應(yīng)圖像，完善精度檢查工作，以此來實現(xiàn)空中三角測量。簡單來說，這一過程就是運用POS數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等信息來進(jìn)行三維模型的合理構(gòu)建，并做好模型的編輯、檢查工作，最后獲得DLG的相關(guān)數(shù)據(jù)[5]。

4.2 作業(yè)流程

無人機傾斜攝影技術(shù)在農(nóng)村地籍測量工作中，必須準(zhǔn)確掌握具體作業(yè)流程。首先，應(yīng)初步掌握待測區(qū)域的面積、具體位置，然后合理規(guī)劃設(shè)計無人機的飛行路線。其次，室外航飛任務(wù)完成后，及時整理好測得的數(shù)據(jù)，通過進(jìn)一步處理，對航飛測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，搭建地籍測量數(shù)據(jù)立體模型。進(jìn)一步掌握宗地界址點等關(guān)鍵信息，并對其精度做出合理分析。若有一些界址點因為遮擋而出現(xiàn)精度不足等問題，及時調(diào)繪標(biāo)記，并合理運用外業(yè)調(diào)繪的方式來做出合理調(diào)整。最后，集合實際測量中得到的數(shù)據(jù)來驗證宗地界址點數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為測量精度提供有力保障。

4.3 精度控制

在完成地籍?dāng)?shù)據(jù)采集工作之后，為保障地籍調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實性、可靠性，對于測繪中獲得的數(shù)據(jù)，應(yīng)結(jié)合實際情況進(jìn)行進(jìn)一步的精度驗證。首先，結(jié)合宗地界址點的特征，明確測量精度，對測量誤差的允許范圍進(jìn)行合理掌控。其次，對比分析無人機傾斜攝影測量結(jié)果和誤差限制。若與精度要求相符合，便可以為無人機傾斜攝影得到的測量結(jié)果的有效性提供有力保證，可以將其視為地籍調(diào)查的數(shù)據(jù)來源。實踐證明，無人機傾斜攝影技術(shù)與計算機技術(shù)有機整合在開展農(nóng)村地籍調(diào)查工作中，最終得到的測量數(shù)據(jù)可以充分滿足地籍測量工作在精度、誤差等方面提出的實際要求。

5 無人機傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村地籍測量中的應(yīng)用

無人機傾斜攝影技術(shù)以其高效率、高精度、輕便實用的優(yōu)勢，已在農(nóng)村地籍調(diào)查工作中得到了廣泛應(yīng)用。

5.1 無人機傾斜攝影測量

無人機飛行平臺配備了數(shù)碼相機，在測量區(qū)域內(nèi)可以進(jìn)行航拍照片的拍攝。通過地面站控制系統(tǒng)，可以基于測量區(qū)域范圍及地圖比例，自動生成路線、飛行時間。

圖像控制點的布局、測量?？刂泣c在具體安排時，一定要充分考慮區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)控制點的要求，然后在兩條路線重疊的中間選擇更適合的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間的圖像控制點，以此來為相鄰區(qū)域控制點的共享提供一定便捷。結(jié)合實際情況，應(yīng)在線性良好切割角度物體的交點處或者是點特征的中心處進(jìn)行圖像控制點的選擇，且要進(jìn)行相鄰對的自由、聯(lián)合測量。

在攝影測量生產(chǎn)中，空三加密是非常重要的一個環(huán)節(jié)。可以用較少的地面控制點，對勘測區(qū)域內(nèi)所有圖像的外方位元素以及相關(guān)加密點的地面坐標(biāo)進(jìn)行計算。無人機空三加密主要涉及的內(nèi)容是對連接點以及提取、編輯旋轉(zhuǎn)場控制點，通過計算調(diào)整并生成DEM和DOM，然后再結(jié)合用于進(jìn)行所有權(quán)映射工作圖創(chuàng)建的零加密結(jié)果來執(zhí)行DOM成幀[6]。

數(shù)據(jù)矢量化。在采集內(nèi)部數(shù)據(jù)過程中，要結(jié)合物體的構(gòu)造，還有形成過程中展現(xiàn)出的幾何特征、物理特征、形狀輪廓特征，對對象的內(nèi)容、性質(zhì)進(jìn)行識別和解釋。這樣便可以勾勒出其功能，完成表格DLG數(shù)據(jù)的創(chuàng)建。

5.2 權(quán)屬調(diào)查

權(quán)屬調(diào)查工作包括現(xiàn)場檢查、負(fù)責(zé)人的簽名以及地籍問卷的登記等。在實際調(diào)查中，主要是將生成的DOM框架和DLG作為調(diào)查的基本地圖，然后結(jié)合實際調(diào)查要求進(jìn)行結(jié)果的繪制。在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，所有要素以及地貌要素的調(diào)查和繪制都必須在現(xiàn)場進(jìn)行映射。同時，土地權(quán)利人、土地使用信息以及土地權(quán)的所有權(quán)都要在工作地圖上直接檢查、標(biāo)記，以便將可疑、不可識別的特征更準(zhǔn)確地識別出來。通過一系列的實地調(diào)查，才能完成內(nèi)部材料的收集，才能使得建筑結(jié)構(gòu)、層次得到進(jìn)一步補充，也使得內(nèi)業(yè)識別產(chǎn)生的錯誤得到及時糾正，確保圖片、圖形以及字段的協(xié)調(diào)一致性。

5.3 地籍調(diào)查

地籍調(diào)查工作在具體開展中主要涉及的內(nèi)容有圖像的調(diào)整、邊界點的實際測量這兩個方面。在內(nèi)部映射下，沒有唯一、缺失以及不準(zhǔn)確或是增加的特征，且在地籍測量過程中，一定要聯(lián)系實際情況進(jìn)行額外測量。其中邊界點的測量主要是運用分析法來進(jìn)行的，而地圖、RTK以及全站儀則是對測量宗地邊界點的坐標(biāo)進(jìn)行合理控制。在補充測量中，針對存在實際情況運用不同的補測方式：一是用鋼尺或測距儀，直接在工作基本地圖中的小規(guī)模特征上進(jìn)行添加；二是在大面積上對地籍物體重新測量，在做好根控制點的放置的前提下，用RTK和全站儀極坐標(biāo)的方式，以邊界點作為參考來完成地塊邊界的測量工作，然后用相應(yīng)的軟件，將最終獲得的坐標(biāo)向量實行符號化，以此來繪制出更完善的地籍圖。

6 結(jié)語

綜上所述，在農(nóng)村地籍調(diào)查工作具體開展中，通過無人機傾斜攝影技術(shù)的科學(xué)運用，不僅能夠?qū)⒎课萁缰伏c更加精準(zhǔn)地測量出來，也能夠?qū)⑼鈽I(yè)作業(yè)迅速轉(zhuǎn)化為內(nèi)業(yè)處理，充分發(fā)揮高效率、高質(zhì)量的優(yōu)勢。再加上現(xiàn)代計算機技術(shù)的有力支持，實現(xiàn)三維模型的構(gòu)建，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)村地籍調(diào)查工作水平的進(jìn)一步提升。在今后發(fā)展中，無人機傾斜攝影技術(shù)一定會與其他先進(jìn)技術(shù)融合，從而在地籍調(diào)查工作乃至自然資源管理上發(fā)揮其更大的應(yīng)用價值。