無人機傾斜攝影測量技術在土地確權調查中的應用

高登峰

（東莞市測繪院，廣東東莞 523000）

隨著科技的發展，無人機已被應用到生活中的許多方面，最常使用的是通過無人機的低空多鏡頭攝影來獲取高清影像，生成三維數據信息，幫助我們有效獲取地理信息，這種獲取地理信息的方式可以有效降低成本、同時獲得的數據精準且操作方便，而傾斜攝影技術則可以使得影像更加立體直觀，無人機傾斜攝影測量技術在不動產領域具有重要的應用，如宅基地使用權、集體土地使用權、建設用地使用權等土地確權中的應用。與傳統的地基測繪技術相比減少了大量的外業工作不用進行實地測量。

一、無人機傾斜攝影測量技術流程

1.工作原理

傾斜攝影技術主要是從不同的角度來采集圖像信息，包括垂直和傾斜的角度，一般會從五個角度進行圖像采集，目的是為了獲取更完整的圖像信息得到圖像更多的側面信息，包括坐標、方位、航速、高度等信息。傾斜攝影技術的精度取決于影像拍攝的POS的精度和影像的航向和旁向的重疊度，較高精度可以幫助獲取更精準的數據，精度需要掌握模型的絕對精度和平面誤差的相對精度，這些信息有利于對影像進行重建，多視角的采集影像可以有利于更加直觀的觀測數據同時獲取影像更多的側面信息。獲取的影像通過多視影像匹配、區域網聯合平差、三維建模、DSM生成等流程得到最終的測繪產品。

2.航空攝影情況分析

在進行拍攝之前需要調整航空攝影情況，將各拍攝參數設置為適合測區攝影的模式，采用大疆精靈進行飛行，航飛高度為90m，飛行方式采用井字形隊列，使用單鏡頭拍攝，分別率調整為0.03m，接下來進行航線設計，航向的重疊度設置為70%，旁向重疊度設置為70%，圖像尺寸設置為5312像素×3217像素，像素大小為3.12，相機寬高比為3:2，GSD的值設置為0.024。

3.影像數據的獲取與處理

測繪項目的實施一般分為三個階段，分別是數據采集、數據預處理、數據生產階段。使用無人機獲取影像數據時，首先要考慮的是航線規劃，根據待測區域的具體情況進行分析并且制定合理的拍攝航線。包括設置合理的飛行高度、調整合適的精度以及影像重疊度等相關參數，制定好航線以及設置好參數以后進行飛行獲取影像數據。獲取影像數據以后將數據導入smart3D軟件中進行處理，對各坐標參數進行設置同時完成各項檢查，包括POS數據檢查、傾斜影像技術檢查以及飛行質量檢查，同時對照片進行篩選檢查照片是否有問題，完成照片篩選及相關預處理工作以后導入數據進行空三處理，然后再進行三維建模、三維點云以及DOM的操作。

4.數據生成

將空三處理后的結果進行三維建模得到一個實景的三維模型，該三維模型經過了對匹配、坐標轉換、貼圖處理以及形成格網等流程。然后根據實景三維模型以及空三處理的文件對其進行貼圖匹配處理以及格網正射，從而得到真正的測取正射影像（TDOM），檢查正射影像數據，觀察是否出現畸變差影像，對畸變差影像數據進行糾正。完成空三處理、實景三維建模、以及畸變差影像糾正操作以后使用測圖軟件導入數據生成影像信息，而操作員需要利用各項信息進行繪圖，在這一過程中需要根據國際要求明確圖層的屬性信息，在工程中也需要根據點、線、面進行繪圖。使用CASS軟件對圖像進行編輯生成大比例尺測圖，一般生成1：500的制圖數據。

5.影像精度檢測

影像精度的檢測首先需要考慮的是控制點與檢測點的選取，控制點指的是外業人員在測區范圍內選取108個點作為像控信息，在這108個點中需要選取26個點作為參與實景三維建模與空三處理的控制點，而余下的點則作為影像信息的精度檢測點，但是在大比例尺測圖中為了保證影像的絕對精度其檢測點的個數選取更多，需要隨機抽取五個區域進行全要素特征點的提取作為檢測點，總共的檢測點共178個，然后與測圖結果進行誤差計算得到絕對精度結果。

精度檢測也是對測區成果的質量進行檢測，可以使用數據抽檢的手段進行檢測，主要分為三步進行，首先，進行平面和高度的絕對精度檢測，將檢查點合并到三維模型中，其次，檢測大比例尺測圖的相對精度，根據已有的大比例尺測圖的資料進行分析，最后隨機選取五處區域進行實地點位采集，將采集結果與測圖結果相比較，測量點位中的誤差，從而得到絕對精度，例如當模型平面中的誤差 X為 0.067，Y為 0.057，XY為0.088，均小于0.15，滿足《1：500外業數字測圖技術規程》。在對測圖結果進行絕對精度檢測時，要考慮人工測量誤差，實景三維模型的精度檢測，是將未采用的控制點作為檢測點，例如，首先采集20個控制點，將1，2，5，6，7，12，13這7個點作為建模時精度匹配的控制點，其余的13個點則作為模型精度的檢測點。

二、無人機傾斜攝影測量技術在土地確權調查中的應用

1.無人機傾斜攝影測量技術優點

首先，無人機傾斜攝影技術可以獲取多個視角的景象，在測繪過程中可以得到過多側面信息，有助于反映測量物的實際情況，解決正攝影所帶來的數據不足的問題，無人機傾斜攝影技術能夠滿足測繪行業更多的需求。其次，無人機傾斜技術在操作上更加的方便，獲取的數據更加的準確，測繪成本與傳統的外業人員操作相比成本更低，而且有利于實景建模。最后，能夠幫助節約人力資源，在傳統的人力測繪中，需要考慮很多外在因素，例如在天氣不好的情況下，會嚴重影響測繪進度，但是使用無人機傾斜攝影技術可以有效解決這一問題，無人機傾斜攝影技術將更多的外業工作轉換到了內業工作，同時可以協同調節內外業合作，用機器來代替了原本的人力操作，減少了外業人員的工作強度，同時也能夠隨時獲取數據，測量結果也可以在相應的軟件中使用，極大的拓展了無人機傾斜技術在測繪行業中的應用。

無人機傾斜攝影技術在同等條件下比傳統的測繪技術工作效率更高，因此，在測繪行業越來越多的業內人士開始研究傾斜攝影技術，在保證精度的情況下進一步減少了外業的工作量，無人機的精度依賴于其自身配備的導航型GPS，無人機本身體型較小、攜帶方便且成本較低，當前的無人機傾斜攝影技術的精度能夠滿足大比例尺測圖的國標要求，使用無人機完成外業工作是當前測繪行業發展的趨勢。

表1 傳統與無人機傾斜攝影技術作業統計

2.在土地確權調查中的應用

2015年3月1日，《不動產登記暫行條例》開始實施。不動產是土地、房屋、海域等固定物，不動產登記對于國家制定發展策略具有重要的意義，土地確權本身是建立明確的土地管理制度，需要通過測繪調查當前的土地面積，明確建設用地和非建設用地，由于土地確權工作量巨大，如果使用傳統的測繪技術，需要耗費較大的人力和成本，而使用無人機傾斜技術可以有效提高測繪效率，降低人力成本。

目前土地確權工作需要調查地形的基礎數據，包括土地權屬、面積、土地使用情況、邊界等，同時要確保收集的數據真實有效，利用無人機傾斜攝影技術可以獲取真實的三維影像，進行多角度航拍得到測區內土地的真實使用情況。在過去使用傳統的測繪方式進行三維建模需要人工測量、人工拍攝、人工建模三個步驟，這種方式對于大面積測區來說需要耗費相當多的時間和人力才能完成測繪工作，而無人機傾斜攝影技術不需要人工測量，拍攝獲取的數據方便使用，只需要將獲得的數據導入對應的三維模型生成軟件即可，這種方式在土地確權過程中可以節約人力和時間成本。以福建某試點村宅基地確權登記項目為例，作業統計對比如表1。

由表中可知，傳統測繪技術在土地確權工作中需要進行內外作業，同時作業時間較長且作業的產值較小，而無人機傾斜攝影技術不需要外作業，外作業由無人機實現，同時在工作時間上相對較少，而作業產值相比于傳統測繪技術有明顯的提升。

無人機傾斜攝影技術在土地確權中的具體應用可以表述為四個方面：一是進行多角度拍攝得到傾斜攝影的正影像圖，得到土地確權中的外業工作地圖，獲取影像各方面的側面信息；二是檢查繪制的影像是否有問題，當存在問題時輔助外業工作人員進行補測，同時對數據真實性進行核實；三是在獲得測繪圖以后需要進行坐標測量，形成行業規范內的地形圖和不動產圖；四是將數據導入三維生成軟件中建立不動產三維模型，進行立體分析，得到三維模型圖，從而得到可視化圖形和大量的基礎數據。

3.建筑密度對土地確權的精度影響

在土地確權中如果建筑密度較大使用無人機傾斜攝影技術將會導致精度出現問題，因為測區建筑密度較大的話，且相機硬件設備精度不夠高，則會使得導出的三維模型出現部分變形，這時候需要對矢量數據進行小型的幾何校正，將一個圖層與它接近的圖層靠齊，使得源圖層適應更精準的目標圖層，這種方法是使用橡皮頁變換進行校正，橡皮頁變換可以進行局部校正，當建筑密度較高時影響到局部精度可將幾何精度較低的局部進行校正，將校正點與目標圖層的糾正點連接進行整體的矢量數據校正，解決因建筑密度問題而帶來的土地確權精度的影響。

三、結語

使用無人機傾斜攝影技術首先需要考慮技術路線是否具有可行性，提前制定好航線計劃，考慮精度是否滿足國標要求，無人機傾斜攝影技術在測繪行業中屬于正在發展的階段，尤其在土地確權方面還屬于起步階段，土地確權工作要求提供的數據真實有效，同時對數據的時效性要求較高。使用無人機傾斜攝影技術具有明顯的優勢，但是無人機本身也正處在發展階段，隨著無人機技術的發展，使用無人機進行攝影測量也將取得更好的效果，現階段無人機傾斜攝影技術在土地確權中存在一定的不穩定因素，因為行業標準可能會出現變化，需要緊跟行業標準的要求，同時數據共享也是當前的一個熱門話題，如果能實現數據共享那么將會進一步減少測繪行業工作量，但是數據共享又牽扯到數據安全的問題，這一切都需要有新技術進行不斷的優化，當前將無人機傾斜技術應用到土地確權領域具有深入研究的價值。