倾斜摄影在农村房地一体不动产确权登记项目中的应用

张照杰 李 娜

(正元地理信息集团股份有限公司, 浙江 德清 313200)

0 引言

推进农村房地一体不动产确权登记颁证工作,是国务院新形势下关于“三农”工作的重要部署,是深化农村产权制度改革,促进城乡统筹发展的基础性工作,是落实不动产统一登记制度的基本内容。其主要任务是对宅基地和集体建设用地及地上房屋等建筑物开展房地一体的不动产权籍调查和数据建库,并对符合登记条件的颁发不动产权证。该工作涉及基层和群众面广,距离2020年底完成国家规定的目标任务时间紧、任务重,由于历史原因,各地的基础工作实际情况不一,因此各地在推进农村房地一体确权登记工作上进展也不一致,还存在一些地方对农村房地一体不动产确权登记工作目标不明确、工作重点不突出、权籍调查方法不切合实际、工作组织不力等问题。

1 倾斜摄影技术概述

1.1 无人机倾斜摄影技术

无人机倾斜摄影技术[1-3]是近年来发展起来的一项高新技术,通过在无人机上搭载多台相机,同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像,获取地面物体的完整信息,并利用全自动化三维建模技术生成带有空间位置信息的实景三维模型,可真实反映地物的外观、位置、高度等属性,同时能输出DSM、DOM、TDOM、DLG等多种成果。

1.2 实景三维模型应用于房地一体确权登记的技术优势

实景三维模型[4-6]在三维数字测图软件中可以对模型进行放大、缩小、移动、多角度查看等操作,并且可以测量实景三维模型中的物体的参数,如长、宽、高、面积、体积等,与实地物体的数据信息一致。利用实景三维模型,可以获取界址点的坐标、宅基地的面积、房屋和附属设施的边长及相关的属性数据,将实景三维模型应用于房地一体确权登记[7-10],项目相较于传统的解析法数据采集,其主要优势有:

(1)可以从多个角度观察房屋建筑物,掌握房屋的实际建设情况。

(2)实现“非现场”测量地物要素,把原本大量的外业工作转移到内业完成,缩短了外业的劳动时间,降低了外业的工作强度。

(3)实景三维模型精度高,地面分辨率达到1.5 cm。

(4)有效解决了入户测量困难的痛点问题。

(5)实景三维模型与真实空间环境一一映射,通过叠加已有的二维权籍数据,可以比较直观、清晰、生动地表达出房屋等不动产的外观现状。

2 案例分析

2019年6月,作者所在单位参与的台州市天台县农村宅基地及住房确权登记发证项目基本完成。该项目测区范围约23 km2,涉及约4.6万户宅基地和农房测绘、权籍调查。项目所在区域以山区为主,村庄分布分散,且部分房屋依山而建,外业测绘难度较大,另外合同工期短,给本项目的实施带来了严峻的挑战,因此本项目在施工过程中使用了无人机倾斜摄影技术。

2.1 无人机倾斜摄影系统配置

本项目使用无人机搭载五镜头倾斜摄影云台进行影像数据采集,采集得到的影像数据通过空中三角测量和建模软件进行实景三维建模,然后通过使用三维数据采集软件在实景三维模型成果上直接进行测量,可以获得本项目需求的数据成果。

无人机采用大疆六旋翼M600,该无人机性能稳定,单架次续航时间大于25 min,单架次可采集0.3 km2的地面影像。

五镜头倾斜摄影云台相机采用SONY 5100定制版,单相机有效像素2 430万,4个倾斜相机,焦距35 mm,1个垂直相机,焦距20 mm。

实景三维建模软件采用美国Bentley公司的Context Capture,该软件也是目前使用最多最广的建模软件。

三维数据采集软件采用EPS地理信息工作站、SV360智能三维测绘系统。

2.2 无人机倾斜摄影实施流程

在本项目中,利用无人机倾斜摄影技术,主要实施流程分外业和内业两个部分。

2.2.1外业流程

(1)测区环境踏勘,仪器准备:本项目测区主要是行政村范围内的宅基地,在项目前期准备时,要对村庄周边环境勘察确认测区大小、地物的疏密、航测范围起伏及坡度、测区内最高地物等,并据此进行航线规划,确保航线囊括测区并外扩航高等距距离。对使用的大疆六旋翼M600无人机和五镜头倾斜摄影云台要开展硬件搭设检查、通讯测试、磁罗盘校准等准备工作。

(2)像控布设:像控点布设是为了保证空三的精度、确定地物目标在空间中的绝对位置,在本项目中,像控点布设以标志清晰、视野开阔、均匀分布、覆盖测区、位置固定为基本原则;像控点的间隔控制在100～150 m,像控点的标志采用交通标志线角点、明显清晰线性地物交点、靶标、地面红油漆箭头标志等。像控点的测量采用CORS网络RTK系统。

(3)航线规划:航线规划主要以能获取到满足测绘需求和建模标准的测区影像为目的。倾斜摄影航线需在囊括测区的情况下外扩航高等距距离,以满足测区边缘建模效果。本项目航线规划以村庄为单位逐个设置,在实际航飞中,设置航高80～100 m,航向重叠率、旁向重叠率都不低于80%,设计地面分辨率不低于1.5 cm,其他参数采用飞控系统软件自动计算的数值。

(4)影像数据导出:航测结束后检查飞行数据质量,并拷取影像数据,导出无人机POS数据。

2.2.2内业流程

(1)影像数据、POS数据整理:将拷取的影像数据、POS数据、像控点数据导入预处理软件中检查测区范围内影像重叠度及照片质量、飞行质量检查等工作,对于重叠度不合格及照片质量不达标的架次及时重飞,确保数据无误。

(2)空中三角测量:对预处理整理好的影像数据,进行像片内业刺点,即在多视角、多幅像片上精确标记出同名控制点的位置,内业刺点坚持虚实结合像素点、不刺过度曝光像片、不刺像片边缘、多镜头像片皆刺点的原则。然后通过建模软件Context Capture自动进行空中三角测量解算,将整体坐标纠正至本项目所用的平面坐标系。空三计算完成后要对运算的质量指标进行检查,主要包括: 是否丢片?丢得是否合理?连接点是否正确?是否存在分层、断层、错位?检查点误差、像控点残差、连接点误差是否在限差以内等。

(3)实景三维建模:经过空三加密解算、区域网联合平差、多视影像匹配,各项质量指标符合要求后,通过建模软件设置三维模型构建的各项参数,可生成输出OSGB格式的实景三维模型、DSM、DOM、DEM等产品。

(4)实景三维模型的应用:本项目采用EPS地理信息工作站的三维测图模块进行立体测图,将Context Capture生成的OSGB格式的实景三维模型导入,进入三维编辑界面,辅助开展界址调查工作,进行矢量数据采集编辑,主要采集宗地界址线、居民地,建(构)筑物、道路、水系、植被、独立地物等要素及属性,制作满足登记发证要求的权籍图和不动产单元图。采集完成后对内业无法判读及遮挡的要素进行外业调绘和补测,调绘结束后对权籍图和不动产单元图进行更新。

2.3 应用效果分析

(1)工作效率有较大的提高,在本项目施工过程中,采用倾斜摄影技术方法进行房地一体的不动产确权登记,其工作效率与传统的解析法相比,至少有4倍的提高。利用传统的解析法,每组每天完成工作量约为25户,倾斜摄影法每组每天平均综合效率可达100户以上。根据项目施工中具体的人员、设备、时间投入,经统计分析具体工作效率如表1所示。

表1 倾斜摄影法工作效率统计分析表

(2)实景三维模型与实地一致,视觉上直观,容易判断,减少了外业核查工作量,不受天气影响,有效解决了无权籍调查资料或基础数据缺少的问题。还可以生成房地一体不动产的外观实景照片,完善了登记历史现状信息数据。

(3)对于房屋建筑材质、阳台是否封闭、临时搭建房屋可直观判别;房屋层数可以直观清数;房屋附属设施可直观区分。

(4)三维数据采集软件可裸眼测图,不需要配带立体眼镜,只要有地形测量或建库经验的作业员均能快速上手,对内业人员要求低,经简单培训即可参与工作,降低了技术门槛。

(5)数学精度满足本项目设计指标要求,对采用实景三维模型生产的数字权籍图和不动产单元图进行了界址点、房屋边长的实地复核检验,界址点平面位置中误差为±3.2 cm,房屋边长误差均不超过5 cm。

3 结束语

倾斜摄影技术应用于农村房地一体确权登记项目中,突破了传统的不动产测绘模式,相较于传统作业模式,节省了70%以上的外业数据采集、调查工作,并实现了采集、编辑、建库一体化,生产效率最大化,对同类型农村房地一体不动产确权登记项目具有借鉴意义。