傾斜攝影測(cè)量在不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪中的應(yīng)用

陳 哲

(德州市自然資源局，山東 德州 253000)

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)正在開展農(nóng)村房地一體化調(diào)查工作，該項(xiàng)工作是保障農(nóng)民宅基地、集體建設(shè)用地及其附著房產(chǎn)合法化、權(quán)益化的有效途徑[1]。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪是農(nóng)村房地一體化調(diào)查的基礎(chǔ)工作，是獲取不動(dòng)產(chǎn)的權(quán)屬、位置、用途、面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的唯一手段，所形成的數(shù)據(jù)、圖件、表冊(cè)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)求證并經(jīng)登記后具有相應(yīng)的法律效力。

傳統(tǒng)的不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪方法存在以下兩方面的問題：(1)借助全站儀和GNSS-RTK等常規(guī)儀器進(jìn)行作業(yè)時(shí)受天氣等外界因素影響較大，需要的工期較長(zhǎng)且消耗大量的人力和物力。(2)采用傳統(tǒng)的豎直攝影測(cè)量技術(shù)雖然提高了工作效率，但對(duì)作業(yè)人員和軟硬件設(shè)施的要求較高，所拍攝影像經(jīng)內(nèi)業(yè)矢量化測(cè)圖后，房檐改正等問題仍需要進(jìn)行大量的外業(yè)調(diào)繪工作。

傾斜攝影測(cè)量是近幾年新興發(fā)展的一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、作業(yè)成本低等特點(diǎn)，其通過不同視角的相機(jī)同步采集地面物體的頂面及側(cè)視紋理信息[2]，獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后生產(chǎn)出高分辨率真三維模型，可直觀地展示出地物的實(shí)景情況，再通過專業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件繪制出多種矢量圖件，為農(nóng)村房地一體化調(diào)查工作提供可靠的技術(shù)支持。

1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)自2010年引進(jìn)中國(guó)后已得到迅猛發(fā)展。該技術(shù)有效融合了近景攝影測(cè)量與傳統(tǒng)航測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，但又與傳統(tǒng)航測(cè)只能單架次獲取地面物體下視影像不同，其在飛行平臺(tái)上增加了與下視方向成15°以上的前、后、左、右4個(gè)傾斜鏡頭[3]，加上1個(gè)下視鏡頭共5個(gè)鏡頭同時(shí)曝光，不僅能采集到地面物體的多視角高清立體傾斜影像，同時(shí)還能拍攝到地物的側(cè)面紋理信息,如圖1所示。所獲取的影像經(jīng)處理后可快速構(gòu)建出目標(biāo)區(qū)域的三維模型，該模型具有清晰的紋理和精確的地理位置，借助于專業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件不但可以實(shí)現(xiàn)地物的三維數(shù)字化精準(zhǔn)量測(cè)，還可進(jìn)一步生成多種數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品，滿足各行業(yè)的生產(chǎn)用圖需求。

圖1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作業(yè)示意圖

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 項(xiàng)目情況

某農(nóng)村房地一體化調(diào)查項(xiàng)目需進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪工作。考慮到使用傳統(tǒng)作業(yè)方法不能在約定工期內(nèi)完成任務(wù)，本項(xiàng)目決定利用無人機(jī)搭載傾斜攝影測(cè)量設(shè)備采集數(shù)據(jù)，再利用測(cè)圖軟件制作不動(dòng)產(chǎn)圖件。測(cè)區(qū)為某行政村，地面起伏小，行政區(qū)劃面積約2.92 km2，居民地面積約為0.36 km2，建、構(gòu)筑物分布較為集中。

2.2 數(shù)據(jù)獲取

(1)航空攝影。本項(xiàng)目航飛采用北京數(shù)維翔圖DM-610G六旋翼電動(dòng)無人機(jī)，翼展2.25 m，有效荷載5 kg，續(xù)航時(shí)間約3 h。傾斜相機(jī)為紅鵬AP5600微型5 鏡頭多視角傾斜相機(jī)，相機(jī)傾角為45°，鏡頭焦距為20 mm。本次航飛的參數(shù)設(shè)置如下：旁向重疊度為60%，航向重疊度為75%，傾斜攝影參數(shù)的左右傾角小于40°，前后像頭傾角小于50°，在同一條航線上最小和最大航測(cè)高度高差小于45 m。應(yīng)選擇周邊高樓樹木遮擋少、視野比較開闊并避開微波塔等有干擾信號(hào)和人群密集的地方及良好的天氣進(jìn)行飛行作業(yè)。本項(xiàng)目共獲取到航攝區(qū)域1 345張符合規(guī)范要求的地面傾斜影像及對(duì)應(yīng)的POS點(diǎn)數(shù)據(jù)，影像高度為7 854像素，寬度為5 213像素。

(2)像控點(diǎn)測(cè)量。本次作業(yè)航攝分區(qū)時(shí)，為確保所有像控點(diǎn)分布均勻，將路網(wǎng)作為攝區(qū)的分界線，布設(shè)了較多的形狀顯著的地面像控點(diǎn)，以滿足攝區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)分辨率高于1.5 cm的精度要求。像控點(diǎn)的布設(shè)方案為：像控點(diǎn)設(shè)置于每3條航帶的旁向方向與每隔8條基線的航向方向的交叉位置，保證像控點(diǎn)的重疊范圍在4～5片像片以內(nèi)，并且具有一定的幾何強(qiáng)度。像控點(diǎn)的坐標(biāo)全部采用CORS網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)地進(jìn)行測(cè)量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理。航攝飛行獲取的原始影像數(shù)據(jù)使用與相機(jī)鏡頭配套的專業(yè)軟件進(jìn)行圖像后處理，對(duì)每架次飛行獲取的影像數(shù)據(jù)及時(shí)、認(rèn)真地進(jìn)行檢查和預(yù)處理，對(duì)不合格的區(qū)域需進(jìn)行補(bǔ)飛，確保所有的影像清晰，色彩柔和無反差，拼接無明顯重影和錯(cuò)位現(xiàn)象。

(2)空三處理。使用ContextCapture軟件進(jìn)行空三處理。該軟件的AT模塊采用光束法局域網(wǎng)平差，支持垂直影像和傾斜影像同時(shí)導(dǎo)入?yún)⑴c空三計(jì)算。根據(jù)外業(yè)測(cè)定的像控點(diǎn)成果提取特征點(diǎn)和同名像對(duì)，再通過連接點(diǎn)匹配、相對(duì)定向、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差等步驟，最終得到本項(xiàng)目的空三成果。

(3)實(shí)景三維模型制作。本項(xiàng)目的實(shí)景三維模型利用ContextCapture軟件進(jìn)行生產(chǎn)。由于模型制作的計(jì)算任務(wù)量較大，為提高數(shù)據(jù)處理速度，處理過程中采用多個(gè)高性能服務(wù)器進(jìn)行集群式并行暈渲，基于空三加密成果進(jìn)行3D重建，經(jīng)自動(dòng)執(zhí)行密集圖像匹配、3D TIN網(wǎng)格構(gòu)建、3D白膜創(chuàng)建、自動(dòng)紋理映射、紋理圖集打包、LOD生成等處理后，以O(shè)SGB格式生成實(shí)景三維模型。

(4)地籍圖測(cè)制。采用清華山維EPS立體測(cè)圖軟件導(dǎo)入以上數(shù)據(jù)并保存為工程文件，由作業(yè)員在工程中進(jìn)行點(diǎn)、線、面等矢量信息繪制，按照大比例尺測(cè)圖國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定圖層與符號(hào)，快速、精確地制作地籍要素矢量數(shù)據(jù),如圖2所示。測(cè)圖成果為初級(jí)線劃圖，經(jīng)軟件導(dǎo)出為DWG格式，并利用南方CASS9.1地形圖處理軟件進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的編輯。

(5)外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)。矢量數(shù)據(jù)測(cè)圖完畢，經(jīng)粗略編輯后的數(shù)字線化圖打印輸出進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，主要工作內(nèi)容為采用電子調(diào)繪的方式對(duì)原圖上錯(cuò)繪和遺漏的地物、地貌進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，測(cè)注高程注記點(diǎn)，同時(shí)調(diào)注各種地理名稱、房屋層數(shù)結(jié)構(gòu)等屬性信息。調(diào)繪工作完成后再轉(zhuǎn)到內(nèi)業(yè)進(jìn)行成果整理，經(jīng)質(zhì)量檢查合格后完成地籍圖的測(cè)制。

2.4 精度檢查

為了驗(yàn)證地籍圖成果是否滿足地籍測(cè)繪規(guī)范的精度要求,均勻選取地籍圖內(nèi)房角以及地面具有明顯特征的共121個(gè)檢查點(diǎn)，利用全站儀和CORS網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)測(cè)的方法，將實(shí)測(cè)的坐標(biāo)值與從地籍圖上量測(cè)的解析坐標(biāo)值進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算兩者之間的較差，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后的結(jié)果如表1所示。

表1 精度統(tǒng)計(jì)分析表

根據(jù)中誤差計(jì)算公式：

(1)

式中：M為中誤差，cm；n為檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量；Δi為i坐標(biāo)較差，cm。經(jīng)計(jì)算得出檢測(cè)點(diǎn)的中誤差為3.7 cm,滿足地籍測(cè)繪規(guī)范中界址點(diǎn)精度不超過5.0 cm的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

傾斜攝影技術(shù)在理論基礎(chǔ)、作業(yè)方法等方面均能滿足不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪的技術(shù)要求，為農(nóng)村房地一體化調(diào)查工作提供了嶄新的數(shù)據(jù)獲取方式。文中以實(shí)際項(xiàng)目為例，對(duì)無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的數(shù)據(jù)成果精度進(jìn)行了檢驗(yàn)，中誤差滿足地籍測(cè)繪規(guī)范中的精度要求。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，傾斜攝影測(cè)量將會(huì)不斷地升級(jí)完善，其在不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)繪中的應(yīng)用前景將更加廣闊。