應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的房地一體化調(diào)查研究

馬翀

摘? 要：農(nóng)村房地一體調(diào)查是農(nóng)村宅基地調(diào)查和農(nóng)村房屋調(diào)查的一體化調(diào)查，該文提出基于傾斜攝影測(cè)量的調(diào)查方案，以四川省南充市干井壩村為研究背景，先在調(diào)查區(qū)域內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)，然后利用RTK測(cè)量出這些像控點(diǎn)和具有代表性的檢查點(diǎn)坐標(biāo)。設(shè)計(jì)一種外業(yè)飛行方案，利用通過(guò)該方案獲取的影像數(shù)據(jù)制作DOM和三維模型并在三維模型上采集成果數(shù)據(jù)，通過(guò)成果數(shù)據(jù)與檢查點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)精度分析精度是否滿足要求。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測(cè)量? 宅基地? 一體化調(diào)查? 精度

中圖分類號(hào)：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）01（c）-0068-03

Abstract：The integrated investigation of rural housing and land is the integration of rural residential land survey and rural housing survey. This paper proposes an investigation scheme based on inclined photogrammetry. First， image control points are set in the survey area， and then RTK is used to measure the coordinates of these image control points and representative inspection points. A field flight scheme is designed. Dom and 3D model are made by using the image data obtained by the scheme， and the result data are collected on the 3D model. Whether the accuracy meets the requirements is analyzed through the accuracy of the result data and the measured data of the checkpoint.

Key Words： Tilt photogrammetry; Homestead; Integrated survey; Precision

農(nóng)村房地一體調(diào)查是保護(hù)農(nóng)民權(quán)益的一項(xiàng)惠民政策，是國(guó)家了解農(nóng)民住房狀況的重要手段，也是科學(xué)地制定新農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃的重要數(shù)據(jù)來(lái)源[1]。對(duì)于農(nóng)民而言，進(jìn)行綜合的住房和土地調(diào)查是使個(gè)人家庭財(cái)產(chǎn)合法化和改變其權(quán)益的有效途徑。這里的房地一體化調(diào)查是對(duì)農(nóng)村家庭和農(nóng)村房屋的綜合研究。農(nóng)村宅基地調(diào)查使用每塊土地作為研究單位來(lái)確定其邊界點(diǎn)，劃定邊界線，查清權(quán)屬，目的是弄清四至關(guān)系[2]。農(nóng)村房屋調(diào)查旨在調(diào)查位置、面積、層數(shù)、權(quán)屬、建筑材料和房屋使用情況的基本信息。從這里可以看出，農(nóng)村房屋調(diào)查是針對(duì)農(nóng)村宅基地進(jìn)行更詳細(xì)的調(diào)查，都涉及測(cè)量房屋的界址點(diǎn)。無(wú)論是農(nóng)村房屋測(cè)量還是農(nóng)村宅基地測(cè)量，當(dāng)前的測(cè)量技術(shù)仍然使用傳統(tǒng)的RTK和全站儀測(cè)量技術(shù)或傳統(tǒng)的攝影測(cè)量技術(shù)。但是，這兩種技術(shù)的使用具有以下缺點(diǎn)：（1）使用傳統(tǒng)的RTK和全站儀測(cè)量技術(shù)對(duì)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行綜合測(cè)量需要大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，并且受氣候條件的限制，在某些地方測(cè)量不方便。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)具有工作量大、效率低、周期長(zhǎng)、成本高的缺點(diǎn)。此外，通過(guò)傳統(tǒng)測(cè)量獲得的調(diào)查和制圖結(jié)果相對(duì)獨(dú)特，無(wú)法滿足多種測(cè)量需求[3]。（2）雖然使用傳統(tǒng)的攝影測(cè)量技術(shù)可以節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作量并提高測(cè)量效率，但對(duì)硬件和數(shù)據(jù)采集人員的要求更高。由于房檐改正的問(wèn)題，需要將內(nèi)業(yè)的矢量化數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送到外業(yè)進(jìn)行調(diào)繪[4]。

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速。它克服了傳統(tǒng)3D建模技術(shù)的局限性，例如建模效率低、手動(dòng)映射以及無(wú)法滿足測(cè)量要求的3D模型精度[5]?？梢垣@得高重疊度圖像，快速創(chuàng)建高精度3D模型，由于改進(jìn)的紋理映射算法，可以將2D紋理圖像自動(dòng)粘貼到3D模型的位置[6]。3D模型可以很好地反映拍攝區(qū)域中的真實(shí)信息，并可以加載3D模型和矢量化軟件平臺(tái)。

1? 研究的基本思想和技術(shù)流程

農(nóng)村房地一體測(cè)量的內(nèi)容包括測(cè)量宅基地界址點(diǎn)、農(nóng)村房屋房角點(diǎn)和繪制地籍調(diào)查底圖。該文所研究的基本思想是先在調(diào)查區(qū)域內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)，然后利用RTK測(cè)量出這些像控點(diǎn)和具有代表性的檢查點(diǎn)坐標(biāo)。設(shè)計(jì)一種外業(yè)飛行方案，利用通過(guò)該方案獲取的影像數(shù)據(jù)制作DOM和三維模型并在三維模型上采集成果數(shù)據(jù)，通過(guò)成果數(shù)據(jù)與檢查點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)精度對(duì)比來(lái)驗(yàn)證方案的可行性。其技術(shù)路線如圖1所示。

2? 調(diào)查區(qū)域

該實(shí)驗(yàn)區(qū)域是干井壩村，位于四川南充市，該地區(qū)屬于丘陵地區(qū)，面積約為2.3 km2，村中建筑物較為集中，房屋以磚房為主。

3? 外業(yè)飛行方案

外業(yè)飛行方案設(shè)計(jì)包括飛行系統(tǒng)的選擇和航線規(guī)劃方案設(shè)計(jì)，飛行方案的設(shè)計(jì)直接影響影像的質(zhì)量和外業(yè)飛行效率，因此合理設(shè)計(jì)外業(yè)飛行方案是將傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)村房地一體測(cè)量中的關(guān)鍵步驟。

3.1 飛行系統(tǒng)的選擇

飛行系統(tǒng)的選擇是根據(jù)拍攝區(qū)域的范圍和特點(diǎn)來(lái)選擇的，農(nóng)村房地一體測(cè)量主要是一個(gè)村為單位，測(cè)量的面積比較小，其位置分布散亂且范圍較廣，不適合選用大面積傾斜攝影測(cè)量飛行系統(tǒng)。因此輕小型旋翼無(wú)人機(jī)和單鏡頭的飛行系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)，具體如下。

（1）小型旋翼無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)硬件設(shè)備重量較小，便于攜帶。

（2）單架次作業(yè)面積可達(dá)到0.5 km2，完全能夠滿足農(nóng)村房地一體測(cè)量的施測(cè)范圍需求。

（3）單鏡頭云臺(tái)系統(tǒng)相對(duì)于五鏡頭云臺(tái)系統(tǒng)更加靈活，云臺(tái)角度可以根據(jù)測(cè)區(qū)建筑物的高度與建筑物之間的間隔自由設(shè)置。

（4）小型旋翼無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)價(jià)格低廉，飛行安全系數(shù)較高，更加適合低空攝影測(cè)量作業(yè)。

所以該文選用輕小型旋翼無(wú)人機(jī)飛行系統(tǒng)作為外業(yè)飛行系統(tǒng)。

3.2 航攝區(qū)域的確定

航線規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)首先要確定航攝區(qū)域，該文選擇區(qū)域如圖2所示。

3.3 航線規(guī)劃方案參數(shù)的確定

根據(jù)上述的幾個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系及地籍測(cè)量規(guī)范的要求，并結(jié)合航攝區(qū)域的特點(diǎn)，該文設(shè)計(jì)一種航線規(guī)劃方案，其參數(shù)如表1所示。

3.4 各架次航線的生成

根據(jù)確定的航攝區(qū)域，在航向規(guī)劃軟件中調(diào)整航攝區(qū)域的邊界線，并且輸入設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)，依架次設(shè)置主航線角度并生成航線。

4? 精度分析

4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為了驗(yàn)證在三維模型采集的數(shù)據(jù)成果是否滿足農(nóng)村地籍測(cè)量規(guī)范的精度，在實(shí)驗(yàn)區(qū)域二選取了17個(gè)房角點(diǎn)（點(diǎn)f1～f17），它們都是宅基地的邊界點(diǎn)而且均勻地分布在實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，利用RTK測(cè)量這17個(gè)檢查點(diǎn)坐標(biāo)（見(jiàn)圖3）。

為了減少偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不利影響，分別對(duì)每個(gè)檢查點(diǎn)采集10次數(shù)據(jù)，以實(shí)測(cè)的坐標(biāo)值作為真值，結(jié)合10次的量測(cè)坐標(biāo)值求取每個(gè)方案的檢查點(diǎn)點(diǎn)位中誤差，其精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

4.2 精度評(píng)價(jià)

農(nóng)村房地一體測(cè)量的對(duì)象可以分為3類：（1）測(cè)量界址點(diǎn)，以此繪制地籍要素（宅基地界址范圍線和宗地），精度要求最高;（2）測(cè)量宅基地內(nèi)部的房角點(diǎn)，以此繪制宅基地內(nèi)部的房屋坐落;（3）地物要素，例如道路水渠或其他地物等。

依據(jù)地籍測(cè)量規(guī)范CH 5002-94，界址點(diǎn)的精度分為三級(jí)，其中二級(jí)要求限差優(yōu)于±0.20，中誤差優(yōu)于±0.10，因此測(cè)量成果精度可達(dá)到地籍測(cè)量二級(jí)界址點(diǎn)的要求。

5? 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)測(cè)量的辦法進(jìn)行農(nóng)村房地一體測(cè)量效率較低而且有大量的外業(yè)工作，為了提高房地一體測(cè)量的效率，結(jié)合無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，該文提出基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的農(nóng)村房地一體測(cè)量。拍攝地面分辨率為0.022 cm，航向和旁向重疊為80%和70%的無(wú)人機(jī)影像，在其建立的三維模型上解譯的房地一體成果精度分別滿足地籍測(cè)量規(guī)范二級(jí)要求，因此傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以在農(nóng)村房地一體測(cè)量中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 張遠(yuǎn).農(nóng)村房地一體確權(quán)登記關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D].江西理工大學(xué)，2019.

[2] 趙元?jiǎng)?wù).無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在農(nóng)村房地一體測(cè)量中的應(yīng)用研究[D].西安科技大學(xué)，2018.

[3] 趙哲軍，廖曉紅.不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中測(cè)繪工程技術(shù)的應(yīng)用分析[J].江西測(cè)繪，2019（4）：61-64.

[4] 王進(jìn)國(guó)，陳永立.房地一體權(quán)籍測(cè)量中的基礎(chǔ)控制測(cè)量問(wèn)題研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2017，40（8）：190-192.

[5] 楊亞彬，謝思梅，謝榮安.無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)更新測(cè)繪中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2020（7）：108-111.

[6] 王文凱，黃昆學(xué)，李夢(mèng)，等.傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)輕量化處理技術(shù)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2020（9）：123-126.