傾斜攝影技術在國土調查中的應用

摘 ?要：2018年4月，自然資源部部長陸昊調研海南時指出：自然資源登記等系統，要由二維系統變成三維系統，解決自然資源調查、確權和國土空間用途管控等問題。2019年全國國土測繪工作座談會提出推動在國家測繪基準體系建設與精化、實景三維中國建設等方向項目建設工作，實景三維技術在各個應用領域推廣應用。

由于國土調查的精細化、三維化的業務需求，探索與試驗傾斜攝影技術在國土調查舉證的應用，形成完善技術流程與方法，可為國土調查工作提供新的技術方法。

關鍵詞：自然資源調查;傾斜攝影;國土調查

1、國土調查

根據《中華人民共和國土地管理法》、《土地調查條例》有關規定，國務院決定自2017年起開展第三次全國土地調查，全面查清當前全國土地利用狀況，掌握正式準確的土地基礎數據，對調查成果開展互聯網+調查舉證工作[1]。

2、無人機傾斜攝影技術

三維傾斜攝影通過在飛行平臺上搭載傳感器，從一個垂直、四個傾斜等多個不同的角度采集影像，獲取到調查區域的高精度三維地表模型。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，生成真實的國土三維模型。傾斜攝影技術主要特點能夠獲取多個視點和視角影像，更加真實地反映地物的實際情況，彌補正攝影像的不足，滿足多樣化的市場需求 [2]。

3、組建三維傾斜攝影測量系統

國土調查舉證的業務特點是調查舉證圖斑分布比較分散，相對于傳統攝影測量，作業區域比較小，操作人員沒有專業航空攝影測量業務基礎，需要快速獲取三維傾斜成果。本次研究測量系統采用大疆經緯M200無人機配自主研發的4目相機。

1）飛行器簡介

大疆多旋翼M200無人機經緯系列飛行平臺延續經緯系列可靠耐用的機身設計，可以在嚴苛環境下進行空中作業。大疆M200設計緊湊，擴展靈活，只能控制系統與飛行性能顯著優化，可為多行業提供解決方案。

經緯M200采用雙電池設計，續航時間在25分鐘左右，飛機最大載重1.45 kg，遙控器信號距離5 km左右。

2）自研四目相機

公司自主研發適用于大疆經緯M200無人機的四目相機DM4，相機重為300克左右，鏡頭焦距8mm，傳感器尺寸13.2x8.8mm，分辨率4800x3200像素，最短曝光間隔0.7s。

3）地面站系統

采用大疆DJI Terra，提供自主航線規劃、飛行航拍、二維正射影像與三維模型重建的應用軟件包括APP與PC端。一站式解決方案幫助行業用戶全面提升航測內外業效率，將真實場景轉化為數字資產。

4）調查云平臺

根據第三次國土調查工作要求，所有調查成果外業調查采用“互聯網+”方式進行外業調查與成果審核，調查云采用互聯網方式[3]，將調查成果上傳調查云平臺，在云平臺上進行成果審核與瀏覽，中天自然調查舉證云平臺在原來二維基礎上增加了三維成果審核與瀏覽功能。

4、傾斜攝影數據的獲取

4.1項目范圍獲取

將作業范圍上傳調查云平臺，通過外網將把調查范圍作業任務下發給外業作業人員，外業人員實地通過網絡接收調查任務，實地執行外業飛行。本次試驗作業任務為0.2平方公里圖斑。

4.2實地外業采集

采用大疆智圖軟件，下載調查任務在實地設置航高及航向、旁向重疊度信息，規劃飛行航線，實地執行外業采集任務。

1）創建任務：點擊 “航線飛行”按鈕，創建航線，選擇所需任務類型為“傾斜攝影”，選擇需要飛行的范圍。

2）規劃航線

輸入相機參數，設置飛機飛行高度與速度信息、四個相機的旁向重疊率、航向重疊率及傾斜重疊率信息，保存設置航線，軟件將根據參數設置自動規劃航線。

3）執行任務

在航線庫中選擇任務，點擊該任務，點擊“開始飛行”，仔細閱讀彈出的注意事項列表，確認后將彈出飛行準備列表，等待航線上傳至飛行器，飛行器將按照規劃航線飛行執行任務。

4）任務完成

任務完成后，飛行器將根據所選的“任務完成動作”執行相應動作，動作完畢后用戶可自由操控飛行器。

4.3內業三維建模

內業三維建模采用兩種模式進行，實時建模與離線建模模式。

實時建模，飛行器在飛行過程通過4G網絡將任務數據實時傳輸給后臺，任務執行完畢后，等實時數據傳輸完成后，后臺服務器端開始全自動建模處理，最終形成三維傾斜成果。

離線建模，等飛行器任務執行完畢后，將飛行航片通過拷貝方式將數據拷入服務器中執行三維建模，最終形成三維傾斜成果。

離線模式任務執行完成后，將航片數據拷入服務器中，采用大疆智圖軟件對航拍成果進行三維建模處理，中等精細成果0.2平方公里480張照片處理時間耗時3.5小時。

4.4成果發布

三維傾斜成果生成3Dtiles模型，調查云平臺自動將發布三維模型和圖斑進行關聯，在調查云平臺上可以直接瀏覽圖斑三維模型信息。

5、傾斜攝影技術在國土調查舉證中應用

傾斜攝影技術在國土調查及舉證方面進行如下應用。

1）圖斑用地信息分析

基于三維地表模型，與三調成果庫結合，分析三調成果庫中地類的空間分布情況是否合理。

2）圖斑舉證信息核查

將三維地表模型作為圖斑的舉證信息，結合國土調查數據庫，對調查成果進行地類、面積、邊界的核查[3]。

3）建設用地地類分析

分析獨立建設用地的三維表面模型，探索基于建設用地的三維表面模型輔助地類判讀與核查。

4）快速響應及地類分析

突發情況使用傾斜影像能為用戶快速提供豐富的地理信息，直觀的三維地表模型和相關系統輔助分析，能為應急事件的處置提供輔助決策支持。

6、結束語

通過研究傾斜攝影技術在國土調查舉證應用實例，從調查舉證平臺獲取調查舉證圖斑區域，使用大疆無人機搭載四目相機獲取實地照片，內業建模形成舉證三維地表模型，可對調查圖斑進行舉證與分析，精度誤差在可控范圍內，滿足調查舉要要求。三維傾斜數據，不僅突破了空間信息在二維平面中單調展示的束縛，也為信息判讀和空間分析提供了更好的途徑。隨著無人機傾斜攝影技術的不斷進步，以無人機為平臺的遙感數據采集和處理系統正逐漸受到遙感與測繪行業的青睞，傾斜攝影技術在國土調查、智慧城市規劃與建設過程中扮演著越來越重要的角色，現已成為國土調查輔助分析的先進技術手段。

參考文獻

[1] ?《國務院關于開展第三次全國土地調查的通知》（國發〔2017〕48號）

[2] ?如何在農村不動產確權中應用無人機傾斜攝影技術 北京測繪 2018.02

[3] ?《第三次全國土地調查總體方案》（國土調查辦發〔2018〕1號）

作者簡介：寧應來，1979.04，男，漢，工程師，研究方向：主要從事國土資源調查及無人機調查舉證方法的研究。