應(yīng)用無人機傾斜測量技術(shù)的不動產(chǎn)測量研究

劉少輝 李永川

摘??要：維護農(nóng)民合法權(quán)益，促進“三農(nóng)”發(fā)展是我國的重要國策，而不動產(chǎn)地籍測量工作的質(zhì)量高低將直接影響農(nóng)村社會穩(wěn)定，切實關(guān)系到農(nóng)民的自身利益。近年來，無人機技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，隨之而來的是傾斜攝影測量憑借著無人機作業(yè)也不斷在測繪行業(yè)內(nèi)應(yīng)用廣泛，人們越來越熟練和頻繁地使用該技術(shù)創(chuàng)建真實場景的三維模型。采用無人機傾斜攝影測量的方式對農(nóng)村不動產(chǎn)進行測量，詳細(xì)探討了航攝的實施、像控點布設(shè)與測量、數(shù)據(jù)處理與模型構(gòu)建以及制作數(shù)字線劃圖，為無人機傾斜測量技術(shù)的完善提供了經(jīng)驗和參考。

關(guān)鍵詞：無人機傾斜攝影測量??農(nóng)村不動產(chǎn)??數(shù)字線劃圖??三維模型

中圖分類號：P231

Research?on?Real?Estate?Measurement?by?Using?Drone-Based?Tilt?Photogrammetry

LIU?Shaohui??LI?Yongchuan

（Beijing?Zhihui?Jingji?Technology?Co.，?Ltd.，?Beijing，?102209?China）

Abstract：?It?is?an?important?national?policy?in?China?to?safeguard?the?legitimate?rights?and?interests?of?farmers?and?promote?the?development?of?agriculture，?rural?areas?and?farmers，?and?the?quality?of?real?estate?cadastration?will?directly?affect?rural?social?stability?and?effectively?affect?the?interests?of?farmers.?In?recent?years，?drone?technology?has?made?rapid?progress?with?the?development?of?science?and?technology，?therewith?oblique?photogrammetry?has?been?also?widely?used?in?the?surveying?and?mapping?industry?with?the?help?of?drones，?and?people?are?becoming?more?proficient?and?frequent?in?using?this?technology?to?create?the?three-dimensional?models?of?real?scenes.?This?article?uses?drone-based?tilt?photogrammetry?to?measure?rural?real?estate，?and?detailedly?discusses?the?implementation?of?aerial?photography，?the?layout?and?measurement?of?image?control?points，?data?processing?and?model?construction，?and?the?production?of?digital?line?drawings，?which?provides?experience?and?reference?for?the?improvement?of?drone-based?tilt?photogrammetry.

Key?Words：?Drone-based?tilt?photogrammetry;?Rural?real?estate;?Digital?line?drawing;?Three-dimensional?model

不動產(chǎn)權(quán)籍測量為不動產(chǎn)統(tǒng)一登記調(diào)查提供參考依據(jù)，其提供的數(shù)據(jù)是不動產(chǎn)登記調(diào)查的成果基礎(chǔ)。本文重點對農(nóng)村房屋，構(gòu)筑物的界址信息獲取方式進行相關(guān)研究[1]。不動產(chǎn)權(quán)籍測量工作具有任務(wù)量大、精度要求高、野外勞動強度大、測量環(huán)境復(fù)雜和惡劣、測量要素繁瑣、工期緊（時間周期緊），技術(shù)人員和測量儀器設(shè)備投入較大等特點。目前，最常用的權(quán)籍測量方法是全站儀與GPS-RTK?組合測量方法。雖然使用此方法已經(jīng)滿足不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查工作基本要求，但是測區(qū)不同獲取的測量成果有所不同，全國性的不動產(chǎn)測量任務(wù)只靠一種測量方法完成，無論從工作進度和數(shù)據(jù)精度上，從花費的人力和物力上，還是從近期建設(shè)和長期發(fā)展需要考慮，都不能完全滿足要求[2]。因此需在滿足精度的前提下，采用效率更高的測繪儀器和測量手段全面開展農(nóng)村不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查工作。

本文在分析無人機傾斜攝影測量技術(shù)的基本原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計實驗方案，以北京門頭溝為研究區(qū)，應(yīng)用無人機低空傾斜拍攝技術(shù)對該地區(qū)開展農(nóng)村不動產(chǎn)測量工作，評價其可行性、可靠性和應(yīng)用性。從而規(guī)范農(nóng)村不動產(chǎn)測量中無人機傾斜攝影測量技術(shù)的作業(yè)方式，操作模式，為該技術(shù)的推廣和進一步發(fā)展提供參考和可行性建議。

1?無人機傾斜攝影測量技術(shù)流程

無人機傾斜攝影測量技術(shù)流程如圖1所示。

2?航攝實施

項目成圖比例尺為1∶500，基本等高距為0.5?m。三維模型及主要地物點平面精度為±5?cm；城市建成區(qū)和鋪裝地面高程注記點高程中誤差不大于10?cm。硬件采用哈瓦MEGAV8四軸八旋翼搭載五鏡頭傾斜攝影測量系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集平臺，航線管理多任務(wù)一體化，同時兼容北斗、GPS、GLONASS這?3?種衛(wèi)星定位模式，采用HARWAR-YT-5POPC?IV飛行模塊，搭載索尼?5100X5相機1.2億像素，地面分辨率為1.8?cm，定位精度水平方向為2?cm，垂直方向為5?cm[3]。

根據(jù)以下操作過程完成這次航攝任務(wù)：（1）飛行準(zhǔn)備；（2）檢查設(shè)備；（3）影像采集；（4）地面控制；（5）飛行平臺的降落；（6）航攝設(shè)備檢查。

最后，檢驗航空拍攝數(shù)據(jù)的質(zhì)量是否符合要求。其中主要包括圖像的清晰度、水平度、色調(diào)和對比度；是否有明顯的大面積反射、陰影和誤差；除此之外還要看圖像上是否有錯位出現(xiàn)[4]。當(dāng)出現(xiàn)了以上幾種情況時，要按照設(shè)計任務(wù)的需求來判斷是否再次飛行。

3?像控點布設(shè)與測量

3.1?像控點布設(shè)

無人機傾斜攝影測量在采集影像時，需要在測區(qū)內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的影像控制點，而野外影像控制點的設(shè)置與數(shù)字精度相關(guān)聯(lián)。影響空域三坐標(biāo)測量的結(jié)果有以下幾方面：圖像控制點的數(shù)量、點的選擇、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等。所以應(yīng)盡可能嚴(yán)格、規(guī)范和準(zhǔn)確進行像控點的選擇。本次測量面積為3.12?km2，測量面積雖然不大，但是房屋建筑存在高低起伏，對本次測量存在一定影響。因此，為了更好地把控圖像生成時的精度，再考慮到地形和房屋分布等因素之后，布設(shè)42個影像控制點，如圖2所示。

3.2?像控點測量

當(dāng)無人機在采集圖像時，需要進行像控測量。它的主要工作是為航空三角測量加密提供較準(zhǔn)確可靠的信號源，比如影像控制點的大地坐標(biāo)、圖像上的詳細(xì)刺點位置等[5]。它最主要的作用是連接大地測量成果和攝影數(shù)據(jù)。像控點的質(zhì)量直接影響數(shù)據(jù)測量的精度。所以要根據(jù)現(xiàn)場測量規(guī)范的要求，獲得較為準(zhǔn)確的像控點三維坐標(biāo)。在本工程中，獲取像控點三維坐標(biāo)的主要方法采用了GPS-RTK進行測量。采用這種方法主要是為了更為準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)精度，每個像控點施測采用半分鐘內(nèi)成果平滑均值作為依據(jù)，像控點位采用固定解測量平面和高程坐標(biāo)3次。

4?無人機傾斜攝影測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

4.1?數(shù)據(jù)處理與構(gòu)建模型

建立三維真實模型是通過圖像匹配、時空加密、紋理映射等方法生成三維模型的過程，這一過程是在無人機傾斜攝影測量數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上完成的[6]。

當(dāng)前可供選擇的傾斜圖像處理軟件比較多，當(dāng)對測區(qū)數(shù)據(jù)的精度有著不同的需求時，使用航空影像處理軟件也要根據(jù)其需求來進行相應(yīng)的改變。所以在進行綜合評測之后，采用Smart3D?Capture建模軟件完成數(shù)據(jù)的室內(nèi)處理。

4.2?制作數(shù)字線劃圖

在對農(nóng)村不動產(chǎn)地籍進行測量的過程中，衍生出了一種高效數(shù)字產(chǎn)品——數(shù)字線劃圖（即DLG），這種數(shù)字產(chǎn)品出現(xiàn)之后被頻繁應(yīng)用于農(nóng)村不動產(chǎn)地籍調(diào)查工作中。在測量過程中，不動產(chǎn)地籍測量工作的質(zhì)量直接受到數(shù)字線劃圖的精度影響，對于農(nóng)民而言，數(shù)字線劃圖是否高質(zhì)量直接影響其實際利益。數(shù)字線劃圖的精準(zhǔn)度受到影像質(zhì)量、像片控制點精度以及三維模型質(zhì)量等多種因素的干擾，通常情況下選擇易于操作的三維測圖軟件來制作出數(shù)字線劃圖。本文選用的三維繪圖軟件為EPS平臺，結(jié)合Smart3D?Capture軟件完成農(nóng)村不動產(chǎn)無人機傾斜攝影測量項目的后期成品繪制工作，具體流程如下。

（1）瓦片數(shù)據(jù)的輸入和轉(zhuǎn)換。運用SMART3D軟件對傾斜數(shù)據(jù)模型中拍攝的數(shù)據(jù)進行處理，轉(zhuǎn)換成區(qū)域數(shù)據(jù)格式obj，該格式適用于eps平臺，一旦加載完成，將以三維模式完成數(shù)據(jù)的收集。

（2）數(shù)據(jù)的采集與導(dǎo)入。本次測繪項目的主要數(shù)據(jù)為：不動產(chǎn)數(shù)據(jù)、附屬房屋數(shù)據(jù)、其他建筑數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、土地數(shù)據(jù)等。在影像清晰度相當(dāng)?shù)那闆r下，首先完成的是建筑不動產(chǎn)（標(biāo)準(zhǔn)房屋）的繪制工作，在EPS平臺中可以選用采集功能五點房進行圖像繪制。如果有必要，可以使用快速鍵快速繪制六邊形房屋數(shù)據(jù)、窗臺、陽臺和其他數(shù)據(jù)。在收集數(shù)據(jù)的過程中，參考航空攝影數(shù)字地圖的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）檢定和校正DLG圖。DLG圖主要檢查DLG元素的完整、屬性匹配、正確的字符識別、邏輯序列等等。在構(gòu)建DLG圖形時，需要確保元素的完整性。如果數(shù)據(jù)不完整，就需要進行額外的現(xiàn)場測量或更改測繪圖，并通過詳細(xì)的測繪數(shù)據(jù)和校驗對DLG圖進行修正。

（4）成果輸出，數(shù)字線劃圖在經(jīng)過仔細(xì)檢查與修改完善之后進行數(shù)據(jù)輸出。

5?DLG圖質(zhì)量檢查

如圖3所示，將三維測圖成果DLG與實測成圖的房屋圖疊加，可以看出兩種方法獲取成果圖擬合較好，其中有些特殊房屋尤其土木結(jié)構(gòu)的老房屋和遮擋物影響的部分?jǐn)M合程度不太理想。整體來說，擬合程度還是滿足不動產(chǎn)權(quán)籍測量要求，達不到精度要求的小部分可以補測和返工完善修飾數(shù)字線劃圖。

6?結(jié)語

農(nóng)村不動產(chǎn)無人機傾斜攝影測量三維建模的影像重疊度應(yīng)該在68%～75%之間，超過80%并不會有明顯的效果提升。具體來說航向重疊度在70%～75%、旁向重疊度在70%～75%時最佳。在其建立的三維模型上解譯的農(nóng)村不動產(chǎn)成果精度分別滿足地籍測量規(guī)范一級和二級要求，因此傾斜攝影測量技術(shù)可以在農(nóng)村不動產(chǎn)測量中推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1]金歡.無人機傾斜攝影測量技術(shù)在安徽省農(nóng)村房地一體測量中的應(yīng)用研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2022.

[2]項翩.無人機傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村不動產(chǎn)確權(quán)登記中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2023，46（1）：205-207，210，214.

[3]龍勝.無人機傾斜攝影測量精細(xì)化三維建模及數(shù)字鄉(xiāng)村可視化應(yīng)用研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2023.

[4]王科燃.無人機傾斜攝影測量技術(shù)在水利工程移民實物調(diào)查中的應(yīng)用研究[D].鄭州：華北水利水電大學(xué)，2023.

[5]毛志芳，張華平.基于無人機傾斜攝影測量的精細(xì)化三維模型精度分析[J].北京測繪，2022，36（8）：1019-1023.

[6]任旭斌，康建鋒，于東海.無人機傾斜攝影測量在房屋建筑面積測算中的應(yīng)用[J].測繪通報，2022（3）：116-120，?126.