基于傾斜攝影測量的林權(quán)地籍調(diào)查應用與研究

劉勇

（撫州市東鄉(xiāng)區(qū)自然資源局，江西 撫州 331800）

1 引言

林權(quán)登記是不動產(chǎn)登記的重要一環(huán)，為全面落實林權(quán)類不動產(chǎn)統(tǒng)一登記要求，要加快推進林權(quán)地籍調(diào)查工作。林權(quán)地籍調(diào)查是利用測繪、計算機、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，以能反映現(xiàn)狀且符合要求的林權(quán)信息化成果資料作為調(diào)查底圖，進行林權(quán)不動產(chǎn)測量和權(quán)屬調(diào)查，獲取調(diào)查范圍內(nèi)林權(quán)不動產(chǎn)權(quán)屬、位置、界線、林班、面積、林種、共用情況等基本信息[1]，為林權(quán)類不動產(chǎn)確權(quán)登記和發(fā)證工作提供依據(jù)。

傳統(tǒng)的林權(quán)地籍調(diào)查通常采用GPS-RTK 等設備進行全野外作業(yè)，由于林權(quán)類不動產(chǎn)多位于山區(qū)，具有覆蓋范圍廣、地形地貌復雜、溝壑懸崖峭壁多、氣候環(huán)境惡劣、GPS 信號弱等特點，不僅存在勞動強度大、效率低、成果質(zhì)量不高等問題，還嚴重影響作業(yè)人員的人身安全，已難以滿足現(xiàn)實需求。

近年來，傾斜攝影測量技術(shù)有了較為廣泛的應用，利用該技術(shù)可以快速獲取地面多角度的高分影像數(shù)據(jù)，并能生成林區(qū)高精度實景三維模型，使得林權(quán)地籍調(diào)查更加真實、直觀，林農(nóng)、林企足不出戶即可完成“可視化指界”，核實權(quán)屬界線，大大減輕了外業(yè)工作量、降低了調(diào)查成本、提升了成果質(zhì)量，為林權(quán)類不動產(chǎn)統(tǒng)一登記提供了強大的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

2 傾斜攝影測量概述

2.1 傾斜攝影測量原理

攝影測量技術(shù)在新時代測繪工作中的應用十分廣泛，通過該技術(shù)可以更高效、精確地獲取地理信息要素。但是，隨著人們對精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)攝影測量只能獲取正射影像的問題逐漸暴露出來，為彌補這一缺點，傾斜攝影測量技術(shù)應運而生。傾斜攝影測量技術(shù)有效融合了近景攝影測量與傳統(tǒng)航測技術(shù)的優(yōu)勢，但又與傳統(tǒng)航測只能單架次獲取地面物體下視影像不同，該技術(shù)在飛行平臺增加了與下視方向成15°以上的前、后、左、右四個傾斜鏡頭，加上一個下視鏡頭共五個鏡頭同時采集地面物體的多視角高清立體傾斜影像[2]，再借助全自動高性能后處理系統(tǒng)，可快速構(gòu)建具有地物準確位置和清晰紋理的高分辨率真三維實景圖和多種數(shù)字化測繪產(chǎn)品，滿足各行業(yè)生產(chǎn)用圖需求。傾斜攝影測量如圖1 所示。

圖1 傾斜攝影測量

2.2 傾斜攝影測量的優(yōu)勢

如今，傾斜攝影測量已發(fā)展成為一項較為成熟的測繪技術(shù)，可同時獲取地面物體的多視角影像，快速構(gòu)建實景三維模型。傾斜攝影測量的優(yōu)點如下：

（1）反映測區(qū)地物的真實情況。傳統(tǒng)航測只能獲取垂直方向的影像，而利用傾斜攝影測量可獲取多角度影像和更準確的地理信息，真實反映地物真實情況。

（2）自動化程度高。傾斜攝影測量的數(shù)據(jù)處理過程無需過多人工干預，可自動完成實景三維模型構(gòu)建 ；在生成的三維模型上進行地形要素采集，并進一步生成多種數(shù)字化測繪產(chǎn)品。

（3）可實現(xiàn)單張攝影量測。通過應用配套軟件，可直接基于成果影像量測高度、長度、面積、角度、坡度等數(shù)據(jù)，擴展了傾斜攝影測量技術(shù)的應用[3]。

（4）數(shù)據(jù)量小，易于智慧管理。相較于傳統(tǒng)的人工三維建模技術(shù)，傾斜攝影測量獲取的影像及輸出的模型數(shù)據(jù)量要小得多，其影像數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)格式可采用成熟技術(shù)進行網(wǎng)絡發(fā)布，快速實現(xiàn)共享及應用。

3 應用實例

3.1 項目背景

江西省撫州市東鄉(xiāng)區(qū)位于贛東丘陵與鄱陽湖平原過渡地帶，被稱為贛東門戶。為落實《關于進一步規(guī)范林權(quán)類不動產(chǎn)登記做好林權(quán)登記與林業(yè)管理銜接的通知》（自然資辦發(fā)〔2020〕31 號）的要求，東鄉(xiāng)區(qū)開展了林權(quán)地籍調(diào)查。考慮到該地的林權(quán)宗地大多分布在地形復雜、地勢險要、通視性差的山區(qū)，利用常規(guī)方法難以在規(guī)定時間完成任務，項目組決定利用傾斜攝影測量技術(shù)生成實景三維模型的方式進行“可視化指界”，通過室內(nèi)作業(yè)完成權(quán)籍調(diào)查，減少實地調(diào)查。

3.2 技術(shù)路線

利用傾斜攝影測量技術(shù)開展林權(quán)地籍調(diào)查有以下步驟：

（1）像控測量：編制像控點布設方案，包括精度檢核點和傾斜攝影測量像片控制點；開展像控點標記及測量。

（2）傾斜數(shù)據(jù)采集 ：選擇合適的飛行平臺和相機，開展航線規(guī)劃方案編制，進行傾斜航空攝影。

（3）數(shù)據(jù)處理：通過Smart 3D 后處理軟件自動化處理傾斜攝影數(shù)據(jù)，形成DOM 影像和三維實景模型，在DOM 影像和三維模型輔助下開展“可視化指界”和地籍圖編制。

（4）外業(yè)調(diào)繪和補測 ：外業(yè)調(diào)繪部分缺損的信息。具體作業(yè)流程如圖2 所示。

圖2 傾斜攝影測量作業(yè)流程

3.3 像控測量

像控點包括地標像控點和非地標像控點，地標像控點需在航飛前鋪設地面標志，然后進行像片判刺和外業(yè)測量；非地標像控點是直接在像片上判刺，然后進行外業(yè)測量的點。航飛前，要按照國家規(guī)范要求布設地標像控點，航空攝影后，開展像控點的判刺和整飾，進行像控點測量和數(shù)據(jù)處理工作。像控測量采用CORS網(wǎng)絡RTK 獲取像控點的平面坐標和高程，并在不同的時段進行重復測量，保證像控點的精度。

3.4 傾斜數(shù)據(jù)采集

飛行平臺采用高精度測繪無人機大疆經(jīng)緯M300 RTK。RTK 位置精度為水平1cm+1ppm，垂直1.5cm+1ppm。傾斜攝影相機采用賽爾102S 五鏡頭傾斜相機，1.2 億總像素，100 米飛行高度可達1.5cm 影像分辨率。像控點布設間距約200 米，一共飛行12 個架次，采用井字形飛行模式，設計航線時航向與旁向重疊度均設定為85%，飛行高度設為100 米，用時半天。

3.5 數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)預處理：詳細檢查在野外獲取的航飛數(shù)據(jù)，確保影像與POS 數(shù)據(jù)一一對應；要注重影像質(zhì)量，對于不合格影像及其他影響后續(xù)成圖的明顯問題要進行補飛。

（2）三維建模 ：利用無人機獲取的傾斜影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理構(gòu)建三維真實模型，主要包括影像自動匹配、空中三角測量、紋理自動映射等步驟，進而生成實景三維模型[4]。采用國內(nèi)主流的傾斜攝影自動建模系統(tǒng)Smart 3D，基于攝影測量原理，對大重疊度的傾斜影像進行空三加密、密集匹配等，最終生成真三維模型。整個過程無需人工干預，具有快速、簡單、全自動等特點，廣泛的數(shù)據(jù)源兼容性和多種數(shù)據(jù)輸出格式使其優(yōu)勢明顯。模型成果的所有地物的空間關系和紋理，均采用分層顯示技術(shù)（LOD），分層多達20 層以上，即使較低配置的計算機也能流暢顯示地物模型，詳細表達地物細部特征。

（3）三維測圖：利用生成的實景三維模型進行立體采集線劃圖，可以實現(xiàn)真實的裸眼三維測圖，相對于傳統(tǒng)的立體測圖，操作更加便捷，避免了因換像對而引起的接邊差，可保證測區(qū)精度一致。此外，對硬件要求比較低，常規(guī)計算機就能勝任大區(qū)域測圖工作；軟件對作業(yè)員專業(yè)技術(shù)要求不高，操作相對比較簡單，而且能全內(nèi)業(yè)完成線劃圖采集工作。和傳統(tǒng)外業(yè)測量方法相比，外業(yè)測量和調(diào)繪工作量能節(jié)省80%以上，工作效率大大提高，有效降低了生產(chǎn)成本。項目采用清華山維EPS 軟件，在三維模型上采集林權(quán)界址點及其附屬設施（如圖3 所示），三維采集完成后將測圖成果保存為DWG 格式，最終實現(xiàn)地籍圖的室內(nèi)交互式測量。

3.6 外業(yè)調(diào)繪和補測

針對航測后期已經(jīng)發(fā)生變化或地面被遮擋的地物，以及室內(nèi)無法量測的隱蔽、模型變形地物，統(tǒng)一用RTK 和全站儀解析法進行補測，通過現(xiàn)場補測，精準繪制宗地范圍，生成標準化圖、屬、表等內(nèi)業(yè)成果，無縫對接不動產(chǎn)登記系統(tǒng)。影像采集的數(shù)據(jù)能在地類沖突判定中發(fā)揮顯著作用，有效化解歷史遺留問題。

3.7 精度檢查

為了檢測實景三維模型成果以及地籍圖的精度，均勻選取三維模型與地籍圖內(nèi)房角和地面具有明顯特征的若干個檢查點，利用全站儀和CORS 網(wǎng)絡RTK 實測方法，將實測坐標與從模型及地籍圖上量測的解析坐標進行比對，統(tǒng)計分析后的結(jié)果如表1 所示。

表1 實景三維模型與地籍圖精度檢查統(tǒng)計

從表1 結(jié)果可以看出：實景三維模型像控點的平面位置中誤差為2.45cm，高程中誤差為3.28cm；檢查點的平面位置中誤差為2.73cm，高程中誤差為3.43cm。地籍圖檢查點的平面中誤差為3.56cm，均滿足《三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范》（CH/T9015—2012）及《地籍測繪規(guī)范》（CH 5002—1994）的相關精度要求。

3.8 生產(chǎn)效率比較

不動產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測繪項目完成后，對傾斜攝影測量與傳統(tǒng)測繪方法進行了測算比較，結(jié)果如表2 所示。

表2 生產(chǎn)效率統(tǒng)計

從表2 看出，采用傾斜攝影測量技術(shù)的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)測繪方法提高了4 倍以上，大大減少了人力、物力投入，應用效果顯著。

4 結(jié)束語

本文以某林權(quán)地籍調(diào)查項目為研究對象，對傾斜攝影測量技術(shù)的應用進行了探討，總結(jié)如下：

（1）大大減輕了外業(yè)工作量。傾斜攝影測量將大部分數(shù)據(jù)采集工作由室外轉(zhuǎn)到室內(nèi)，使得內(nèi)業(yè)采集林權(quán)地籍數(shù)據(jù)更加便捷，利用生成的高精度實景三維模型進行“可視化指界”，室內(nèi)就可形成完整的權(quán)籍調(diào)查成果，大大減輕了外業(yè)測繪的工作量。

（2）降低了調(diào)查成本。傾斜攝影測量技術(shù)相比傳統(tǒng)測繪方法，大大減少了人力、物力投入，降低了林權(quán)地籍調(diào)查成本。

（3）提高了調(diào)查效率。經(jīng)測算，采用傾斜攝影測量技術(shù)的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)測繪方法提高了4 倍以上，有效提高了林權(quán)地籍調(diào)查效率。

下一步，將組織研發(fā)林權(quán)地籍調(diào)查數(shù)據(jù)采集App，將實景三維模型導入App 進行走界采集數(shù)據(jù)，通過移動端來簽字確認，進一步發(fā)揮傾斜攝影測量成果在林權(quán)地籍調(diào)查中的作用，為林權(quán)類不動產(chǎn)確權(quán)登記和發(fā)證工作提供技術(shù)支撐。