無人機(jī)攝影測(cè)量在農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中的應(yīng)用研究

蘭溪市自然資源和規(guī)劃局 徐睿胤 章永斌

浙江省土地信息中心有限公司 田 麗

一、無人機(jī)攝影測(cè)量的工作原理

無人駕駛飛機(jī)簡稱“無人機(jī)”，無人機(jī)是由遙控設(shè)備或自備程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無人機(jī)一般由飛行控制平臺(tái)系統(tǒng)、有效載荷系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)三大部分組成。無人機(jī)攝影測(cè)量是依托無人機(jī)為主要的信息接收平臺(tái)，通過無人機(jī)機(jī)載攝影信息采集和處理設(shè)備，將最終所獲取的地理信息傳輸?shù)綔y(cè)繪中心，經(jīng)過數(shù)據(jù)技術(shù)處理，形成立體化的數(shù)字模型，并對(duì)光柵影像進(jìn)行裁剪、合成、鑲嵌、重疊等融合形成數(shù)字正射影像圖的過程。

（一）無人機(jī)外業(yè)攝影

在無人機(jī)上搭載高分辨率的專用攝影相機(jī)，通過遙控和GPS 導(dǎo)向等方法以一定的速度和線路進(jìn)行攝影記錄。在航攝前應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)的大小，測(cè)區(qū)內(nèi)地形起伏的高低以及比例尺等設(shè)定好航攝線路、飛行高度以及相片的航向和旁向的重疊度。通常民用無人機(jī)攝影測(cè)量的飛行高度一般為地面50—250 米，其數(shù)據(jù)主要記錄方式為光柵影像，航高越大，地面分辨率越小，單幅影像對(duì)應(yīng)地面范圍越大，影像地物畸變?cè)叫?，因此在航向重疊度和旁向重疊度一定的情況下，航高越大相鄰航線可以設(shè)計(jì)越寬，影像曝光時(shí)長可以設(shè)計(jì)越長，測(cè)區(qū)光柵影像數(shù)越少。

（二）像控點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量

1.像控點(diǎn)的布設(shè)原則：外業(yè)測(cè)量像控點(diǎn)能夠在航攝照片影像上找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，能夠在照片影像上準(zhǔn)確刺出像控點(diǎn)，一般選在地面高度變化不大且平緩地區(qū)，清晰且無歧義，應(yīng)避免樹下、房角等容易被遮擋的地方；分辨率應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)航飛的地面分辨率選擇野外實(shí)測(cè)的點(diǎn)類型；像控點(diǎn)最好在飛前布點(diǎn)，便于在飛行航攝采集的相片影像數(shù)據(jù)上就有靶標(biāo)，后期空三加密量測(cè)時(shí)能夠?qū)⑾窨攸c(diǎn)準(zhǔn)確刺在照片影像上；像控點(diǎn)圓形標(biāo)或方形標(biāo)一般選擇航攝影像6—7 個(gè)像素大小，且像控點(diǎn)標(biāo)志物應(yīng)與周邊地面顏色形成鮮明對(duì)比；相鄰像對(duì)和相鄰航線之間的像控點(diǎn)應(yīng)盡量公用，當(dāng)航線間像片交錯(cuò)排列不能公用時(shí)必須分別布點(diǎn)，即位于自由圖邊或非連續(xù)作業(yè)的待測(cè)圖邊的像控點(diǎn)，一律在圖廓線外，確保成圖滿幅；像控點(diǎn)應(yīng)盡可能的聯(lián)測(cè)成平高點(diǎn)。

2.像控點(diǎn)的測(cè)量：像控點(diǎn)一般用測(cè)量儀器測(cè)量平面坐標(biāo)和高程，平面坐標(biāo)一般采用GPS 測(cè)量方法，也可以用RTK 或全站儀測(cè)量方法；高程最好采用水準(zhǔn)儀聯(lián)測(cè)測(cè)區(qū)附近已有高程水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量方法，也可以采用GPS 高程測(cè)量方法；平面坐標(biāo)和高程精度控制在1∶500 地形測(cè)量圖根點(diǎn)測(cè)量精度。

（三）數(shù)據(jù)處理

完成外業(yè)航攝和像控點(diǎn)測(cè)量后即可進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理：內(nèi)業(yè)處理就是將獲取的影像數(shù)據(jù)及POS 數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理軟件如Pix4Dmapper軟件，進(jìn)行像片自動(dòng)裁剪、合成、鑲嵌、重疊等融合處理，同時(shí)利用外業(yè)測(cè)量的像控點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程輸入系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的像控點(diǎn)，進(jìn)行空三加密處理，生成數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖，最后生成帶坐標(biāo)信息的TIFF 圖片，在影像信息上進(jìn)行手工地物的勾繪和外業(yè)調(diào)繪，同時(shí)利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行地貌處理，生成數(shù)字線劃圖，在數(shù)字線劃圖正式出圖前需利用數(shù)字正射影像圖進(jìn)行野外摳檐調(diào)查。

（四）數(shù)字正射影像圖和數(shù)字線劃圖的平面精度檢查

以目前的技術(shù)水平，利用無人機(jī)傾斜攝影生產(chǎn)的三維模型進(jìn)行三維測(cè)圖生產(chǎn)的地籍圖有較大的精度不合格的風(fēng)險(xiǎn)。2018年6月23日，在蘭溪市上華街道片區(qū)使用清華山三維測(cè)圖軟件EPS2016，利用無人機(jī)傾斜攝影生產(chǎn)村莊農(nóng)房三維模型，與原有的全野外使用全站儀數(shù)字測(cè)繪的1∶500 村莊地形圖對(duì)比，分析利用三維模型進(jìn)行三維測(cè)圖生產(chǎn)的地籍圖是否滿足1∶500 地籍圖的數(shù)學(xué)精度要求（見上表），試驗(yàn)結(jié)果：試點(diǎn)三個(gè)村只有應(yīng)家村能夠達(dá)到精度要求。此技術(shù)路線生產(chǎn)必須進(jìn)行優(yōu)化：一是在航攝的各個(gè)精度質(zhì)量環(huán)節(jié)（像控點(diǎn)布控、空三、測(cè)圖以及后期人工干預(yù)摳檐過程等）安排足夠的質(zhì)檢力量，嚴(yán)格把關(guān)，將航高控制在120 米以內(nèi)，地面分辨率在1.5 厘米左右，對(duì)村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記的數(shù)學(xué)精度是能夠達(dá)到的；二是如果在村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中，只利用無人機(jī)攝影測(cè)量生成地面分辨率在3.0 厘米左右的正射影像圖作為調(diào)查地圖，在調(diào)查中全面量測(cè)農(nóng)房分層平面圖，利用農(nóng)房底層分層平面圖測(cè)量數(shù)據(jù)在正摳檐調(diào)繪1∶500 線劃圖的過程中，對(duì)村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記的宗地界址點(diǎn)間距的數(shù)學(xué)精度是能夠達(dá)到要求的，但相鄰宗地界址點(diǎn)間距的數(shù)學(xué)精度還是存在一定比例的粗差率。通過對(duì)三個(gè)村試驗(yàn)結(jié)果的分析研究，建議在村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中采用無人機(jī)攝影測(cè)量和全野外房產(chǎn)分層平面圖測(cè)量相結(jié)合的技術(shù)思路，這是當(dāng)前一定時(shí)期內(nèi)村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記較優(yōu)的選擇。

三個(gè)村的精度統(tǒng)計(jì)表及航高表

二、在農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中的應(yīng)用

（一）快速獲取大比例尺地形圖及影像圖

農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記離不開現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的大比例尺高精度地形圖及影像圖。以蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記為例，需要提供1∶500 的地形圖進(jìn)行村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記前的權(quán)屬調(diào)查和宗地測(cè)量，該街道現(xiàn)有21 個(gè)行政村，農(nóng)房9000 宗分布在轄區(qū)東西長約8.7 千米，南北寬約8.5 千米，總面積約74.33 平方公里。如果采用傳統(tǒng)的全野外數(shù)字化測(cè)量將難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。測(cè)區(qū)內(nèi)地形平坦開闊，適合進(jìn)行無人機(jī)航拍攝影。根據(jù)測(cè)區(qū)情況，將測(cè)區(qū)以自然村為單位一村一架次進(jìn)行拍攝，航線設(shè)計(jì)：航高90—150 米，航向重疊度為70%，旁向重疊度為60%，航攝影像地面分辨率為3.0 厘米；相幅大小為4896×3264 像素，相機(jī)焦距為18 毫米，像素大小為4.8 微米，每個(gè)村拍攝約300—1000 張航片。各自然村在航攝前即進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，每個(gè)村布設(shè)9—15 個(gè)像控點(diǎn)，6—8 個(gè)像控點(diǎn)用于影像數(shù)據(jù)處理，余下的像控點(diǎn)用于村莊數(shù)字正射影像圖及村莊數(shù)字線劃圖的控制點(diǎn)測(cè)量精度的檢查。

（二）建立權(quán)籍圖與權(quán)籍調(diào)查資料之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

在蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記所需的權(quán)籍資料收集過程中，利用無人機(jī)航攝制作的村莊數(shù)字正射影像圖以村為單位標(biāo)注農(nóng)房所有權(quán)人，并以農(nóng)房所有權(quán)人為單位收集以戶為單位的村集體經(jīng)濟(jì)組織成員的基本登記信息（家庭成員姓名、身份證、戶口等相關(guān)資料）；及時(shí)以戶為單位審查農(nóng)房一戶一宅政策的落實(shí)執(zhí)行情況（對(duì)符合一戶一宅政策的農(nóng)房所有權(quán)人出具村集體經(jīng)濟(jì)組織一戶一宅核查表，對(duì)不符合一戶一宅政策的農(nóng)房所有權(quán)人依法依規(guī)進(jìn)行處理并出具鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道及以上人民政府對(duì)該戶違法違規(guī)情況的處理意見，對(duì)符合補(bǔ)辦宅基地及建設(shè)規(guī)劃審批的及時(shí)辦理補(bǔ)辦手續(xù)）；農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)所占宅基地的來源資料（農(nóng)房所占宅基地的審批情況、村集體經(jīng)濟(jì)成員之間的宅基地調(diào)劑情況、宅基地繼承情況、兄弟之間在分戶析產(chǎn)中的宅基分配情況）；農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)建設(shè)規(guī)劃審批資料（農(nóng)房村鎮(zhèn)規(guī)劃用地許可證、建設(shè)工程規(guī)劃許可證、規(guī)劃驗(yàn)收合格證明等農(nóng)房建設(shè)過程的有關(guān)行政許可情況）。

（三）快速制作農(nóng)房宗地圖和農(nóng)房分層平面圖量測(cè)

在蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記所需的農(nóng)房宗地圖和農(nóng)房分層平面圖量測(cè)的過程中，對(duì)照已標(biāo)注農(nóng)房所有權(quán)人的村莊數(shù)字正射影像圖與實(shí)測(cè)的農(nóng)房底層分層平面圖數(shù)據(jù)，生成村莊數(shù)字線劃圖，在村莊數(shù)字線劃圖上按農(nóng)房墻角及陽臺(tái)垂直投影所占的宅基地繪制農(nóng)房宗地圖圖層，并生成宗地實(shí)際占地面積和宗地界址表及村莊數(shù)字地籍島圖，對(duì)照該戶農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)所占宅基地的來源資料確定該宗地應(yīng)確權(quán)的宅基地面積，并在宗地圖上標(biāo)注“該宗地實(shí)際使用面積為XX 平方米，實(shí)際確權(quán)登記面積為YY 平方米”；實(shí)地量測(cè)的分戶農(nóng)房分層平面圖，并按規(guī)范計(jì)算分層建筑面積（蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)95%以上為單體獨(dú)幢和連排，計(jì)算分層建筑面積可以直接按當(dāng)層外墻計(jì)算），以戶幢為單位計(jì)算農(nóng)房實(shí)際建筑面積，利用農(nóng)房的宗地確權(quán)的宅基地面積對(duì)比該農(nóng)房每層建筑面積（層建筑面積ZZ 平方米大于或等于宗地確權(quán)的宅基地面積YY平方米的，該層的確權(quán)建筑面積應(yīng)標(biāo)注為確權(quán)的宅基地面積YY 平方米；該層建筑面積ZZ 平方米小于宗地確權(quán)的宅基地面積YY 平方米的，該層的確權(quán)建筑面積應(yīng)標(biāo)注為層建筑面積ZZ 平方米；超出規(guī)劃許可的建筑層，該層的確權(quán)建筑面積應(yīng)標(biāo)注為0），各層確權(quán)的建筑面積之和為該農(nóng)房實(shí)際應(yīng)確權(quán)的建筑面積，各層平面圖盡量以幢為單位繪制在同一A4 紙上，在戶平面圖上標(biāo)注“該戶實(shí)際共建M 層，可以確權(quán)登記N層，實(shí)際總建筑面積為AA 平方米，實(shí)際應(yīng)確權(quán)登記的建筑面積為BB 平方米”。

三、結(jié)束語

無人機(jī)航測(cè)+全野外農(nóng)房分層平面圖測(cè)量的作業(yè)方式、飛行規(guī)模及獲取的數(shù)據(jù)精度能夠充分滿足農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記的宗地地籍調(diào)查和村莊農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)地籍島圖的測(cè)繪要求。其航測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)成果與傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)繪和全野外測(cè)繪成果相比較，采用無人機(jī)攝影測(cè)量，航攝影像具有高清晰度、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢(shì)性的優(yōu)點(diǎn)；無人機(jī)對(duì)起降環(huán)境要求較低，不需要專用機(jī)場，可在云層下飛行等優(yōu)勢(shì)，尤其是多旋翼無人機(jī)可隨時(shí)隨地垂直起降，能夠推進(jìn)農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)地籍測(cè)繪應(yīng)急服務(wù)體系的完善，提高了作業(yè)效率。隨著無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用，農(nóng)房分層平面圖及分層實(shí)際建筑面積的量測(cè)可以在農(nóng)房三維影像圖中直接量取，極大地減輕了測(cè)量人員的外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，因此無人機(jī)攝影測(cè)量將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。