傾斜攝影測量技術在農村房地一體項目中的應用

陳生標，方 針

（江西省地質局902大隊，江西 新余 338000）

0 引言

為實現農村規劃科學化，加快新農村建設，國家在農村各地區全面開展房地一體測量項目。農村房地一體測量項目是保障農民權益的一項利好政策，是對農村家庭和農村房屋的綜合研究。但是，傳統的測量技術具有工作量大、效率低、周期長、成本高的缺點，在農村房地一體測量項目方面難以保證測量任務的順利進行。因此，無人機傾斜攝影測量技術因其較高的靈活性、時效性高、成本低、分辨率高等技術優勢，在農村房地一體測量項目中的應用較為廣泛。

1 無人機傾斜攝影測量技術概述

無人機傾斜攝影測量技術是一種新興的測量技術，其主要通過無人機飛行平臺為主要載體，利用多臺傳感器實現攝影測量，能夠對特定無盡進行傾斜、垂直等多角度影像采集，進而獲取高精準度的物體信息。

1.1 無人機傾斜攝影測量的技術流程

無人機傾斜攝影測量的作業流程主要包含：準備工作→航攝規劃設計→布設像控點→航空攝影采集→傾斜攝影三維模型構建→要素采集→外業調繪→精度檢查→資料整理提交等。

1.2 無人機傾斜攝影測量的關鍵技術

①影像匹配技術。通常使用傾斜相機拍攝獲取的影像在自動匹配過程中會存在一些問題。a.由于傾角過大而導致的影像嚴重變形的問題；b.建筑物之間相互遮擋的問題；c.建筑物紋理獲取較多而重復的問題；②相機校驗。非量測相機的畸變較大，不能直接使用，在此之前有必要對其進行校驗，通過校驗來獲取相機的畸變參數和內方元素；③空中三角測量。空中三角測量的目的是獲取未知點的坐標，要實現該目的，需要借助少量控制點的兩方面，一方面是像方，另一方面是物方。

1.3 無人機傾斜攝影測量技術的優勢

①多功能測量。無人機傾斜攝影測量技術可以在基本影像數據的基礎上，進一步對特定物體的坡度、高度、角度和程度進行綜合性測量，而這一技術優勢也決定了技術本身的地位和適應范圍，這也是決定其應用范圍廣闊的主要原因；②彌補正射影像缺陷。無人機傾斜攝影測量技術的應用可以實現更多角度的影像測量，最終所獲取的影像數據能夠真實反映物體的具體情況，從而有效彌補了正射影像的不足之處；③降低建模成本。依據測量測繪數據構建三維模型是航道測繪的主要工作環節，傳統的建模環節費時費力，且整體成本較高，效率較低。而無人機傾斜攝影測量技術的應用則可以與航空攝影相互結合，通過批量提取紋理的方式來構建三維模型，建模成本大幅降低，建模效率大限度提升。

2 實際農村房地一體項目中傾斜攝影測量技術的應用情況

農村房地一體測量項目的內容包括測量宅基地界址點、農村房屋房角點和繪制地籍調查底圖。其技術路線如圖1所示。

圖1 無人機傾斜攝影的農村房地一體測量技術

2.1 某農村房地一體項目概況

某農村需要進行房地一體不動產確權登記，確權區域以丘陵地貌為主，測量面積約為3.5km2，地勢高差25~35m之間，無機場及軍事基地，測量當日天氣晴朗、風力小于3級，可以用無人機進行航飛測量。

2.2 外業飛行方案設計

開展無人機傾斜攝影測量前，應做相關的準備工作并進行外業飛行方案設計。利用已收集有成果資料，根據項目情況進行外業飛行方案設計，包括航線、航速、航高、相機參數等內容。

2.3 飛行系統的選擇

本項目農村由于位置分散、面積較小、測量范圍廣，在進行房地一體測量時不能選擇大面積傾斜攝影測量飛行系統。因此，輕小型旋翼無人機系統和單鏡頭飛行具有以下優點：①無人機體積小，攜帶方便；②無人機飛行系統價格便宜，飛行安全系數高，更適合低空攝影測量；③單鏡頭云臺系統比五鏡頭平臺系統更靈活，云臺角度可根據建筑物高度自由設置；④單機作業面積0.5km2，可滿足本項目房地一體測量的施測范圍要求。

2.4 傾斜攝影三維建模

2.4.1 航線像控選點測量

航線像控點的選擇直接關系模型坐標精度的大小，根據航空攝影測量中關于像控點的選擇和精度的要求和規范。選擇相控點時要選擇一旁有明確標志性建筑物的、在相片中能夠清晰地看到選擇的標志性物體，在沒有標志性物體時應自己用顏色區分明顯的油漆噴涂相控標志物，且標志圖像邊長大小不小于30cm。依據確定的航拍區域，在航路規劃軟件中調整航拍區域邊界，輸入設計參數，根據布局生成無人機航飛路線。

2.4.2 傾斜影像數據獲取

根據三維模型的精度需求，選擇合適的測量設備和儀器進行攝影測量，在獲取影像時要注意天氣的變化和高度的要求。可以采用的攝影儀器有TOPDC-5、MIDAS、魚鷹傾斜相機等多角度拍攝相機。飛機可以選擇多旋翼和固定翼。數據采集方法可以使用平面及立體視窗，不需要操作員佩戴三維眼鏡，地形勘測的操作員可以快速應用，與傳統的地籍分析方法相比，無人機傾斜航量的效率大大提高。

2.4.3 傾斜影像數據預處理

傾斜攝影測量采集到數據后不能直接用于三維建模生產，要對數據進行預處理，處理的主要內容包括照片的篩選、影像去畸變、照片文件夾整理、PSO數據信息篩選、相控坐標數據檢查和相機參數預查等。

2.4.4 內業空三加密對采集到的航測影像數據和像控點進行聯系，對這些數據進行空中三角測算加密工作生產出模型的點云和結構。

2.4.5 實景三維模型處理

首先，把傾斜影像和POS信息數據集成到影像參數文件中，相機信息數據被分類到相機參數文件中。其次，在實景三維模型處理軟件系統中，建立了工作流，對三個空連接點進行匹配，并通過人工干預的方式對標準值進行修正。最后，對傾斜實景三維模型進行處理。

2.4.6 實景三維模型優化

對建成的三維模型成果存在的問題進行優化，如結構變形校正、漂浮物刪除、水面破洞修補、紋理失真等問題。優化的軟件有DP-modole、3dmax、Geomagic等軟件。

2.5 精度分析

2.5.1 數據分析

為確認三維模型采集的數據是否符合農村房地一體測量規范的精度，在實驗2區選擇了13個房角點作為實驗區內分布的宅基地分界點。使用RTK測量這13個檢查點的坐標。為了避免意外誤差對實驗結果的不利影響，以實測坐標值為真值，每個檢查點采集10次數據，結合數據計算每個檢查點點中誤差，其精度統計結果如表1所示。

表1 檢查點點位中誤差

2.5.2 精度評價

利用建成的三維模型數據和真實的地理位置坐標信息進行比對。得出三維模型和真實地理位置的差距根據測量精度要求進行評判，模型是否能用于測圖和生產要求。農村房地一體測量可分為三類：①宅基地內的房角點，繪制宅基地內房屋的位置圖；②測量邊界點，用于繪制宅基地邊界線和地塊，精度要求最高；③地物要素，如河流、道路或其他要素。根據《地籍調查規程（TD/T1001—2012）》及相關要求，邊界點的精度分為三個等級，其中二級要求限差優于±0.20，中誤差優于±0.10，因此測量精度需要達到地籍測量二級的要求。

3 結語

綜上所述，無人機傾斜攝影測量技術具有成本低、靈活性強、效率高、操作簡單等優點，不僅縮減了農村房地一體項目的測繪工期，而且有效節約人力成本，滿足項目測量需求。隨著無人機軟硬件的不斷改造和升級，無人機傾斜攝影測量技術在農村房地一體項目中將得到廣泛應用。