無人機低空遙感技術在不動產權籍調查中的應用研究

毛煥芝 巫澤贇 王懿龍

（1.上蔡縣大地測繪有限公司，河南 上蔡 463800；2.駐馬店市慧智房地產測繪有限公司，河南 駐馬店 463000）

1 引言

農村地籍測量是通過權屬調查和地籍測量，查清宗地的權屬、界址線、面積、數量、質量、用途和位置等情況，為宅基地確權、不動產統一登記奠定基礎[1]。農村房屋權籍調查工作底圖一般采用全野外實測方法，利用全站儀和RTK 進行特征點測量，再通過專業軟件繪制成圖，這種傳統方法需消耗大量人力物力，生產成本高，工期長[2]，因此，在滿足精度要求的前提下，研究一種工作效率高、成本低的農村宅基地權籍調查測量方法十分必要。

隨著傾斜攝影測量技術的發展和無人機的廣泛應用，基于無人機技術的傾斜航空攝影測量方式，可方便、靈活地獲取多角度高分辨率影像，快速自動地生成實景三維模型［3-4］，在室內基于實景三維模型即可采集地理要素，替代了外業實測，節省了時間，具有效率高、成本低、數據精確等特點[5-6]。因此，研究將無人機傾斜攝影應用于農村不動產房地一體測繪工作具有重要意義。本文嘗試采用無人機傾斜攝影技術開展農村宅基地權籍調查測量，以期為同類項目提供參考。

2 低空無人機傾斜攝影測量系統

傾斜攝影測量技術主要包括傾斜攝影的數據獲取和處理[7]，通過在無人機等飛行器上搭載多鏡頭高分辨率相機，按照既定路線從垂直和傾斜角度采集影像，使得獲取的地物信息豐富、完整、準確[2]。傾斜攝影測量影像示意圖如圖1 所示。傾斜影像特點如下：（1）可獲取多個視點和視角的影像，得到更詳盡的側面信息；（2）具有較高的分辨率和較大的視場角；（3）同一地物具有多重分辨率的影像；（4）傾斜影像地物遮擋現象比較突出。針對這些特點，傾斜攝影測量技術通常包括影像預處理、區域網聯合平差、多視影像匹配、DSM 生成、真正射糾正、三維建模等內容。

圖1 傾斜攝影獲取示意圖

3 工程應用

3.1 項目區概況

項目位于駐馬店新蔡縣某標段，包括化莊鄉、櫟城鄉、棠村鎮、韓集鎮4 個鄉（鎮）共計74 個行政村的農村房屋權籍調查、房地一體農村權籍調查、權籍信息疊加整合、數據庫建立、紙質材料數字化及不動產登記發證等工作。項目區范圍如圖2 所示。

3.2 技術流程

為滿足1∶500 地籍圖的要求，首先在測區布設150 m 格網密度的像控地標。利用GNSS-RTK 進行像控點實測，然后規劃無人機飛行航線，獲取數據，進行傾斜攝影數據加密，在數據整理基礎上進行三維建模和真正射影像（TDOM）生成，最終結合三維模型和TDOM，利用EPS（清華山維）平臺進行成圖，技術流程如圖3 所示。

圖2 項目區范圍

圖3 傾斜攝影測量農房權籍采集流程

3.3 無人機影像數據獲取

3.3.1 影像數據

測區地形比較平坦，主要為居民地，建筑物多為1～2層，數據獲取采用飛馬智能航測系統D200 四旋翼無人機飛行，傾斜模塊為D-OP300，相機有5 個，有效像素2400萬×5，傳感器尺寸為23.5 mm×15.6 mm，鏡頭焦距：中間25 mm，四周四個相機35 mm；相機傾斜角度為45°。飛馬D200 航測系統如圖4 所示。

航攝前首先開展資料收集、實地踏勘、航線設計、空域申請、航攝設備安裝調試、基準站建立、控制點布設等準備工作，完成后開始航攝飛行。此次航攝搭載傾斜航攝儀D-OP300，東西向飛行，影像航向重疊度≥80%，旁向重疊度≥70%，相對航高約為96 m，地面分辨率大小為1.5 cm，航飛時五個相機同時對測區進行拍攝，共獲取面積約0.3 km2傾斜影像。

圖4 飛馬D200航測系統

3.3.2 像控點數據

航飛前到實地布設地標像控點，并用RTK 采集控制點在當地實用坐標系下的坐標。在飛控平臺系統中，根據范圍坐標繪制測區范圍線，以1∶500 成圖要求設置飛行參數，最后生成航線與POS 點數據。將規劃的航線上傳至無人機飛控系統，航飛完成后采集數據。

3.4 實景三維模型生產

3.4.1 數據處理

無人機影像數據預處理包括POS數據與航帶整理、畸變改正、像片旋轉、勻光勻色，影像數據的曝光點原始坐標為WGS84橢球下的地理坐標經緯度和大地高。測區的坐標系統為2000 國家大地坐標系，高程基準為1985 高程基準或者自定義投影坐標。

3.4.2 空三加密

空三加密是無人機影像處理的關鍵和難點，打開Context Capture Master 軟件，建立工程，導入影像、POS 數據、控制點，設置相機焦距。POS 輔助下影像間通過同名像點匹配，自動構建像點自由網，進行自由網平差和相機參數的自由網優化。最后進行地面控制點的自動預測和手動量測、聯合地面控制點自動平差，導出空三平差結果。測區空三關系模型如圖5 所示。

3.4.3 模型重建

空三精度滿足要求后，進行模型重建。利用Context Capture 進行空三多視影像密集匹配，生成高密度三維點云數據，構建不同層次細節下的不規則三角網TIN，同時生成帶白模的三維模型。根據POS數據算出TIN 模型每個三角面與影像對應區域間的幾何關系，將對應的紋理圖像與三維TIN 模型進行配準，最后通過紋理影像的反投影實現紋理貼圖，生成實景三維模型。測區局部城市實景三維模型如圖6 所示。

圖5 空三加密

3.5 傾斜三維測圖

測區采用EPS 軟件采集房屋信息。EPS 軟件是清華山維開發的專門針對傾斜攝影、農村宅基地和不動產測繪、三維建模的地理信息軟件平臺。通過導入三維模型，利用三維重建得到的全要素三維模型采集宅基地房屋的矢量數據，包括房子采集、改正房檐、房屋屬性結構（磚、混）及層次（1、2），局部采集如圖7 所示。

圖7 基于實景模型采集房屋信息

3.6 精度分析

為了檢驗成果精度，在測區選取15 座房子，利用GNSS-RTK 及全站儀實地測量得到的平面圖與傾斜攝影成圖，進行疊加，比較結果如表1 所示。

表1 實地測量結果與成圖結果比較

根據CH5002—1994《地籍測繪規范》要求，地籍圖上坐標點的最大展點誤差不超過圖上0.1 mm，對于1∶500 地籍圖而言，誤差不超過0.05 m，由表1 可知，平面點位中誤差為±1.2 cm，完全符合規范的限差要求。

4 結語

本文結合新蔡縣實際，將無人機傾斜攝影技術應用于農村房屋權籍調查，研究了傾斜攝影技術在農村宅基地測量中的數據獲取和處理等問題，通過試驗與精度驗證可知，該方法在精度上完全滿足相關規范要求，大大降低了地籍調查與測量成本，提高了生產效率，彌補了傳統方法效率低、成本高等缺點，為農村宅基地確權工作探索了新途徑，對于其他土地權屬調查工作的方法改進也有重要的參考價值。