應(yīng)用無人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)的農(nóng)村房地一體調(diào)查研究

張庭

摘? 要：為加快新農(nóng)村建設(shè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)的科學(xué)規(guī)劃，各個(gè)農(nóng)村地區(qū)都開展了房地一體測(cè)量。但是，由于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相對(duì)落后，在宅基地與房屋調(diào)查方面，難以保障測(cè)量任務(wù)的順利完成。而無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有較高的靈活性、適用性等特征，在房地一體測(cè)量中的應(yīng)用具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。該文結(jié)合某工程實(shí)例，探討了無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體調(diào)查中的技術(shù)流程，結(jié)果表明，該技術(shù)大大提高了農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)成圖的速度，有效節(jié)省了人力、物力和財(cái)力，獲取的數(shù)據(jù)精度完全滿足相關(guān)規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)? 傾斜攝影測(cè)量? 農(nóng)村? 房地一體

中圖分類號(hào)：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）01（c）-0074-03

Abstract： In order to speed up the construction of new countryside and realize the scientific planning of rural areas， all rural areas have carried out the integrated measurement of housing and land. However， due to the relative backwardness of the traditional measurement technology， it is difficult to guarantee the smooth completion of the survey task in terms of homestead and housing survey. The UAV tilt photogrammetry technology has the characteristics of high flexibility and applicability， and has obvious technical advantages in the application of integrated measurement of buildings. In this paper， combined with an engineering example， the technical process of UAV tilt photogrammetry technology in rural real estate integrated survey is discussed. The results show that the technology greatly improves the speed of rural real estate mapping， effectively saves manpower， material and financial resources， and the accuracy of data obtained fully meets the requirements of relevant specifications.

Key Words： UAV; Tilt photogrammetry; Rural area; Real estate integration

2019年，中央1號(hào)文件明確提出，要加快推進(jìn)農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記頒證工作，力爭(zhēng)在2020年底完成[1]。農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記，是國家推進(jìn)農(nóng)村宅基地“三權(quán)分置”改革的一項(xiàng)具體措施，對(duì)振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)農(nóng)村改革、優(yōu)化城鄉(xiāng)產(chǎn)業(yè)布局具有重要意義。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪作為確權(quán)登記的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，為查清農(nóng)村集體建設(shè)用地和宅基地使用權(quán)的界址、權(quán)屬、面積、用途、等級(jí)等基本情況，最終形成具有法律效應(yīng)的數(shù)據(jù)、圖件、表冊(cè)等調(diào)查資料提供了重要的數(shù)據(jù)支撐[2]。

當(dāng)前，不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪存在一些問題：（1）房屋測(cè)量難入戶，空關(guān)戶很多;（2）連片房屋難以分辨，容易漏測(cè)、漏畫，且隱蔽點(diǎn)難以測(cè)量;（3）公示階段-勘誤澄清-權(quán)利人質(zhì)疑等情況的反復(fù)核實(shí)與修正工作繁重[3]。采用傳統(tǒng)儀器如全站儀、GPS-RTK等進(jìn)行作業(yè)，工作效率較低、制約因素較多，難以滿足不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪的需求[4]。近年來，無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)因以高效率、高精度、高清晰的方式全面感知地面復(fù)雜場(chǎng)景，形成的數(shù)據(jù)成果能直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性而備受關(guān)注，成為測(cè)繪領(lǐng)域研究和應(yīng)用的一項(xiàng)重要課題。

1? 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的原理是通過在無人飛行平臺(tái)上搭載多種傳感器，從1個(gè)垂直和4個(gè)傾斜共5個(gè)不同角度來同步拍攝地面物體的影像，其中一組垂直于地面的正片用于制作傳統(tǒng)的DOM、DEM、DSM、DLG產(chǎn)品，另外4組斜片可用于獲取地物的紋理信息，同時(shí)借助于全自動(dòng)高性能后處理系統(tǒng)，快速構(gòu)建具有地物準(zhǔn)確位置和清晰紋理的高分辨率真三維場(chǎng)景，將大眾帶入貼合人眼視覺感官的真實(shí)世界[5]。

1.2 技術(shù)流程

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)流程主要有影像獲取、像控測(cè)量、數(shù)據(jù)預(yù)處理、空中三角測(cè)量、三維模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)采集、精度檢查（見圖1）。

1.3 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

將傾斜攝影系統(tǒng)搭載在無人機(jī)上進(jìn)行攝影測(cè)量獲取地物信息即是無人機(jī)傾斜攝影，傾斜攝影技術(shù)三維數(shù)據(jù)可真實(shí)反映地物的外觀、位置、高度等屬性，借助無人機(jī)，可快速采集影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化三維建模，具有成本低、數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確、操作靈活方便的特點(diǎn)[6]。具體如下。

（1）突破了傳統(tǒng)航測(cè)單相機(jī)只能從垂直角度拍攝獲取正射影像的局限，通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)影像傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜多個(gè)不同角度采集帶有空間信息的真實(shí)影像，以獲取更加全面的地物紋理細(xì)節(jié)，更加真實(shí)地反映地物的實(shí)際情況。（2）通過無人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)進(jìn)行地形測(cè)繪，配合自動(dòng)化的影像匹配、建模系統(tǒng)可以減少人工干預(yù)，提升工作效率。（3）節(jié)約人力、效率高，能極大地縮短測(cè)繪外業(yè)的協(xié)同工作，解決了由于天氣等外因造成的工作延誤，把原本大量的外業(yè)工作轉(zhuǎn)變成內(nèi)業(yè)工作，極大地縮短了測(cè)量人員的勞動(dòng)時(shí)間，降低了外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）傾斜影像能為用戶提供豐富的地理信息產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)二三維的數(shù)據(jù)疊加和展示，為相關(guān)地籍管理信息系統(tǒng)提供輔助決策分析。

2? 應(yīng)用實(shí)例

2.1 項(xiàng)目概況

某農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記項(xiàng)目需要開展不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪工作，測(cè)區(qū)以丘陵地貌為主，地勢(shì)高差在25～35 m之間，面積約為3.5 km2，沒有軍事和機(jī)場(chǎng)等禁飛區(qū)，適合開展無人機(jī)航測(cè)作業(yè)。項(xiàng)目應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)獲取地面高分辨率傾斜影像數(shù)據(jù)，再利用Context Capture軟件構(gòu)建三維模型，最后利用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData 3D快速制作不動(dòng)產(chǎn)圖件。

2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

此次作業(yè)采用了南方測(cè)繪儀器公司的天鴻T610 六旋翼無人機(jī)進(jìn)行執(zhí)飛，這款無人機(jī)具有操作靈活、飛行性能穩(wěn)定、續(xù)航能力持久等優(yōu)勢(shì)，搭載5個(gè)SONYILCE-QXl 數(shù)碼相機(jī)，航飛參數(shù)設(shè)置為：同一航線上最大與最小航高的高差小于30 m，航向重疊80%，旁向重疊75%，傾斜像頭的前后傾角小于40°，左右傾角小于35°。選擇良好的天氣進(jìn)行外業(yè)航飛，共獲取8 234張符合規(guī)范要求的地面傾斜影像。像控測(cè)量根據(jù)測(cè)區(qū)地形、地貌情況開展，外業(yè)人員在測(cè)區(qū)選取108 個(gè)點(diǎn)位作為像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)，像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)坐標(biāo)采用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)地采集。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

2.3.1 實(shí)景三維立體模型構(gòu)建

對(duì)航攝獲得的所有影像進(jìn)行勻色勻光、校正畸變差等預(yù)處理。從POS系統(tǒng)中提取外方位元素，采取多視角聯(lián)合平差方法，自動(dòng)匹配各級(jí)影像上的同名點(diǎn)，完成空中三角測(cè)量。通過Context Capture軟件自動(dòng)分析，選取能夠匹配的影像單元，進(jìn)行點(diǎn)云密集匹配和特征匹配，自動(dòng)化完成紋理映射，最后輸出測(cè)區(qū)實(shí)景三維立體模型數(shù)據(jù)（見圖2）。

2.3.2 數(shù)據(jù)采集

采用南方三維立體數(shù)據(jù)采集軟件iData 3D采集內(nèi)業(yè)地形地籍要素，并按照國標(biāo)要求賦予圖層與屬性信息，再利用CASS 9.1軟件對(duì)采集的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，制作成1∶500地籍圖。這種數(shù)據(jù)采集方式不需作業(yè)人員佩戴立體眼鏡，可以同時(shí)使用平面和立體視窗，具備地形測(cè)量經(jīng)驗(yàn)的作業(yè)員均能快速上手，降低了作業(yè)人員門檻。與傳統(tǒng)的解析法地籍測(cè)圖相比，利用傾斜航測(cè)法的工作效率顯著提高。利用傳統(tǒng)解析法，每組2人每天最多只能調(diào)查20戶左右;而利用傾斜航測(cè)法，平均每人每天能夠調(diào)查60戶以上。

2.4 精度檢查

為了檢測(cè)此次1∶500地籍圖成果精度，選取圖形內(nèi)具有明顯特征的30個(gè)房角點(diǎn)，利用GZCORS網(wǎng)絡(luò)RTK和全站儀實(shí)地測(cè)量其坐標(biāo)，與從圖形上測(cè)量的坐標(biāo)比對(duì)進(jìn)行精度評(píng)估，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

參照中誤差計(jì)算公式：

（1）

公式中：Ms為平面位置中誤差，Δ為測(cè)量值與真實(shí)值的差值，n為檢查點(diǎn)的個(gè)數(shù)。根據(jù)公式計(jì)算得出30個(gè)檢查點(diǎn)的平面位置中誤差為±0.041 m，滿足《地籍測(cè)繪規(guī)范》中一級(jí)界址點(diǎn)的精度要求。

3? 結(jié)語

實(shí)踐證明，無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有高效快捷、成本低廉、操作簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)靈活等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，大大提高了農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)成圖的速度，有效地節(jié)省了人力、物力和財(cái)力，獲取的數(shù)據(jù)精度完全滿足相關(guān)規(guī)范要求。實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，局部房屋密集區(qū)域的三維模型存在拉花、變形現(xiàn)象，無法判讀出準(zhǔn)確的界址點(diǎn)和地籍要素點(diǎn)，對(duì)于此類情況，可以采用常規(guī)儀器到實(shí)地補(bǔ)測(cè)，或者現(xiàn)場(chǎng)丈量部分房屋的邊長(zhǎng)。相信隨著硬件和軟件的不斷升級(jí)和完善，無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房地一體不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁波.消費(fèi)級(jí)無人機(jī)傾斜攝影空中三角測(cè)量及三維模型精度分析[D].北京建筑大學(xué)，2020.

[2] 萬麗娟.無人機(jī)傾斜攝影三維建模及大比例尺地形圖繪制精度研究[D].江西理工大學(xué)，2019.

[3] 惠偉.無人機(jī)傾斜攝影云臺(tái)傾角與三維模型詳細(xì)度的關(guān)系探討[J].測(cè)繪地理信息，2020，45（5）：162-164.

[4] 馮增文，李珂，李梓豪，等.低空無人機(jī)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在城市軌道交通建設(shè)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2020（9）：42-45.

[5] 馮洋，張昕，李琦.多旋翼無人機(jī)在南極中山站地區(qū)傾斜攝影測(cè)繪項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2020，43（9）：118-120.

[6] 黃磊，彭能舜，劉舸.一種基于無人機(jī)傾斜攝影的隱蔽界址點(diǎn)測(cè)量方法[J].國土資源導(dǎo)刊，2020，17（3）：85-88.