傾斜攝影技術(shù)在國土調(diào)查中的應(yīng)用

摘 ?要：2018年4月，自然資源部部長陸昊調(diào)研海南時指出：自然資源登記等系統(tǒng)，要由二維系統(tǒng)變成三維系統(tǒng)，解決自然資源調(diào)查、確權(quán)和國土空間用途管控等問題。2019年全國國土測繪工作座談會提出推動在國家測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)與精化、實(shí)景三維中國建設(shè)等方向項(xiàng)目建設(shè)工作，實(shí)景三維技術(shù)在各個應(yīng)用領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

由于國土調(diào)查的精細(xì)化、三維化的業(yè)務(wù)需求，探索與試驗(yàn)傾斜攝影技術(shù)在國土調(diào)查舉證的應(yīng)用，形成完善技術(shù)流程與方法，可為國土調(diào)查工作提供新的技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：自然資源調(diào)查;傾斜攝影;國土調(diào)查

1、國土調(diào)查

根據(jù)《中華人民共和國土地管理法》、《土地調(diào)查條例》有關(guān)規(guī)定，國務(wù)院決定自2017年起開展第三次全國土地調(diào)查，全面查清當(dāng)前全國土地利用狀況，掌握正式準(zhǔn)確的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對調(diào)查成果開展互聯(lián)網(wǎng)+調(diào)查舉證工作[1]。

2、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)

三維傾斜攝影通過在飛行平臺上搭載傳感器，從一個垂直、四個傾斜等多個不同的角度采集影像，獲取到調(diào)查區(qū)域的高精度三維地表模型。它不僅能夠真實(shí)地反映地物情況，高精度地獲取物方紋理信息，還可通過先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)，生成真實(shí)的國土三維模型。傾斜攝影技術(shù)主要特點(diǎn)能夠獲取多個視點(diǎn)和視角影像，更加真實(shí)地反映地物的實(shí)際情況，彌補(bǔ)正攝影像的不足，滿足多樣化的市場需求 [2]。

3、組建三維傾斜攝影測量系統(tǒng)

國土調(diào)查舉證的業(yè)務(wù)特點(diǎn)是調(diào)查舉證圖斑分布比較分散，相對于傳統(tǒng)攝影測量，作業(yè)區(qū)域比較小，操作人員沒有專業(yè)航空攝影測量業(yè)務(wù)基礎(chǔ)，需要快速獲取三維傾斜成果。本次研究測量系統(tǒng)采用大疆經(jīng)緯M200無人機(jī)配自主研發(fā)的4目相機(jī)。

1）飛行器簡介

大疆多旋翼M200無人機(jī)經(jīng)緯系列飛行平臺延續(xù)經(jīng)緯系列可靠耐用的機(jī)身設(shè)計，可以在嚴(yán)苛環(huán)境下進(jìn)行空中作業(yè)。大疆M200設(shè)計緊湊，擴(kuò)展靈活，只能控制系統(tǒng)與飛行性能顯著優(yōu)化，可為多行業(yè)提供解決方案。

經(jīng)緯M200采用雙電池設(shè)計，續(xù)航時間在25分鐘左右，飛機(jī)最大載重1.45 kg，遙控器信號距離5 km左右。

2）自研四目相機(jī)

公司自主研發(fā)適用于大疆經(jīng)緯M200無人機(jī)的四目相機(jī)DM4，相機(jī)重為300克左右，鏡頭焦距8mm，傳感器尺寸13.2x8.8mm，分辨率4800x3200像素，最短曝光間隔0.7s。

3）地面站系統(tǒng)

采用大疆DJI Terra，提供自主航線規(guī)劃、飛行航拍、二維正射影像與三維模型重建的應(yīng)用軟件包括APP與PC端。一站式解決方案幫助行業(yè)用戶全面提升航測內(nèi)外業(yè)效率，將真實(shí)場景轉(zhuǎn)化為數(shù)字資產(chǎn)。

4）調(diào)查云平臺

根據(jù)第三次國土調(diào)查工作要求，所有調(diào)查成果外業(yè)調(diào)查采用“互聯(lián)網(wǎng)+”方式進(jìn)行外業(yè)調(diào)查與成果審核，調(diào)查云采用互聯(lián)網(wǎng)方式[3]，將調(diào)查成果上傳調(diào)查云平臺，在云平臺上進(jìn)行成果審核與瀏覽，中天自然調(diào)查舉證云平臺在原來二維基礎(chǔ)上增加了三維成果審核與瀏覽功能。

4、傾斜攝影數(shù)據(jù)的獲取

4.1項(xiàng)目范圍獲取

將作業(yè)范圍上傳調(diào)查云平臺，通過外網(wǎng)將把調(diào)查范圍作業(yè)任務(wù)下發(fā)給外業(yè)作業(yè)人員，外業(yè)人員實(shí)地通過網(wǎng)絡(luò)接收調(diào)查任務(wù)，實(shí)地執(zhí)行外業(yè)飛行。本次試驗(yàn)作業(yè)任務(wù)為0.2平方公里圖斑。

4.2實(shí)地外業(yè)采集

采用大疆智圖軟件，下載調(diào)查任務(wù)在實(shí)地設(shè)置航高及航向、旁向重疊度信息，規(guī)劃飛行航線，實(shí)地執(zhí)行外業(yè)采集任務(wù)。

1）創(chuàng)建任務(wù)：點(diǎn)擊 “航線飛行”按鈕，創(chuàng)建航線，選擇所需任務(wù)類型為“傾斜攝影”，選擇需要飛行的范圍。

2）規(guī)劃航線

輸入相機(jī)參數(shù)，設(shè)置飛機(jī)飛行高度與速度信息、四個相機(jī)的旁向重疊率、航向重疊率及傾斜重疊率信息，保存設(shè)置航線，軟件將根據(jù)參數(shù)設(shè)置自動規(guī)劃航線。

3）執(zhí)行任務(wù)

在航線庫中選擇任務(wù)，點(diǎn)擊該任務(wù)，點(diǎn)擊“開始飛行”，仔細(xì)閱讀彈出的注意事項(xiàng)列表，確認(rèn)后將彈出飛行準(zhǔn)備列表，等待航線上傳至飛行器，飛行器將按照規(guī)劃航線飛行執(zhí)行任務(wù)。

4）任務(wù)完成

任務(wù)完成后，飛行器將根據(jù)所選的“任務(wù)完成動作”執(zhí)行相應(yīng)動作，動作完畢后用戶可自由操控飛行器。

4.3內(nèi)業(yè)三維建模

內(nèi)業(yè)三維建模采用兩種模式進(jìn)行，實(shí)時建模與離線建模模式。

實(shí)時建模，飛行器在飛行過程通過4G網(wǎng)絡(luò)將任務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸給后臺，任務(wù)執(zhí)行完畢后，等實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸完成后，后臺服務(wù)器端開始全自動建模處理，最終形成三維傾斜成果。

離線建模，等飛行器任務(wù)執(zhí)行完畢后，將飛行航片通過拷貝方式將數(shù)據(jù)拷入服務(wù)器中執(zhí)行三維建模，最終形成三維傾斜成果。

離線模式任務(wù)執(zhí)行完成后，將航片數(shù)據(jù)拷入服務(wù)器中，采用大疆智圖軟件對航拍成果進(jìn)行三維建模處理，中等精細(xì)成果0.2平方公里480張照片處理時間耗時3.5小時。

4.4成果發(fā)布

三維傾斜成果生成3Dtiles模型，調(diào)查云平臺自動將發(fā)布三維模型和圖斑進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在調(diào)查云平臺上可以直接瀏覽圖斑三維模型信息。

5、傾斜攝影技術(shù)在國土調(diào)查舉證中應(yīng)用

傾斜攝影技術(shù)在國土調(diào)查及舉證方面進(jìn)行如下應(yīng)用。

1）圖斑用地信息分析

基于三維地表模型，與三調(diào)成果庫結(jié)合，分析三調(diào)成果庫中地類的空間分布情況是否合理。

2）圖斑舉證信息核查

將三維地表模型作為圖斑的舉證信息，結(jié)合國土調(diào)查數(shù)據(jù)庫，對調(diào)查成果進(jìn)行地類、面積、邊界的核查[3]。

3）建設(shè)用地地類分析

分析獨(dú)立建設(shè)用地的三維表面模型，探索基于建設(shè)用地的三維表面模型輔助地類判讀與核查。

4）快速響應(yīng)及地類分析

突發(fā)情況使用傾斜影像能為用戶快速提供豐富的地理信息，直觀的三維地表模型和相關(guān)系統(tǒng)輔助分析，能為應(yīng)急事件的處置提供輔助決策支持。

6、結(jié)束語

通過研究傾斜攝影技術(shù)在國土調(diào)查舉證應(yīng)用實(shí)例，從調(diào)查舉證平臺獲取調(diào)查舉證圖斑區(qū)域，使用大疆無人機(jī)搭載四目相機(jī)獲取實(shí)地照片，內(nèi)業(yè)建模形成舉證三維地表模型，可對調(diào)查圖斑進(jìn)行舉證與分析，精度誤差在可控范圍內(nèi)，滿足調(diào)查舉要要求。三維傾斜數(shù)據(jù)，不僅突破了空間信息在二維平面中單調(diào)展示的束縛，也為信息判讀和空間分析提供了更好的途徑。隨著無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的不斷進(jìn)步，以無人機(jī)為平臺的遙感數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)正逐漸受到遙感與測繪行業(yè)的青睞，傾斜攝影技術(shù)在國土調(diào)查、智慧城市規(guī)劃與建設(shè)過程中扮演著越來越重要的角色，現(xiàn)已成為國土調(diào)查輔助分析的先進(jìn)技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

[1] ?《國務(wù)院關(guān)于開展第三次全國土地調(diào)查的通知》（國發(fā)〔2017〕48號）

[2] ?如何在農(nóng)村不動產(chǎn)確權(quán)中應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù) 北京測繪 2018.02

[3] ?《第三次全國土地調(diào)查總體方案》（國土調(diào)查辦發(fā)〔2018〕1號）

作者簡介：寧應(yīng)來，1979.04，男，漢，工程師，研究方向：主要從事國土資源調(diào)查及無人機(jī)調(diào)查舉證方法的研究。