倾斜摄影测量技术在农村房地一体项目中的应用

陈生标，方 针

（江西省地质局902大队，江西 新余 338000）

0 引言

为实现农村规划科学化，加快新农村建设，国家在农村各地区全面开展房地一体测量项目。农村房地一体测量项目是保障农民权益的一项利好政策，是对农村家庭和农村房屋的综合研究。但是，传统的测量技术具有工作量大、效率低、周期长、成本高的缺点，在农村房地一体测量项目方面难以保证测量任务的顺利进行。因此，无人机倾斜摄影测量技术因其较高的灵活性、时效性高、成本低、分辨率高等技术优势，在农村房地一体测量项目中的应用较为广泛。

1 无人机倾斜摄影测量技术概述

无人机倾斜摄影测量技术是一种新兴的测量技术，其主要通过无人机飞行平台为主要载体，利用多台传感器实现摄影测量，能够对特定无尽进行倾斜、垂直等多角度影像采集，进而获取高精准度的物体信息。

1.1 无人机倾斜摄影测量的技术流程

无人机倾斜摄影测量的作业流程主要包含：准备工作→航摄规划设计→布设像控点→航空摄影采集→倾斜摄影三维模型构建→要素采集→外业调绘→精度检查→资料整理提交等。

1.2 无人机倾斜摄影测量的关键技术

①影像匹配技术。通常使用倾斜相机拍摄获取的影像在自动匹配过程中会存在一些问题。a.由于倾角过大而导致的影像严重变形的问题；b.建筑物之间相互遮挡的问题；c.建筑物纹理获取较多而重复的问题；②相机校验。非量测相机的畸变较大，不能直接使用，在此之前有必要对其进行校验，通过校验来获取相机的畸变参数和内方元素；③空中三角测量。空中三角测量的目的是获取未知点的坐标，要实现该目的，需要借助少量控制点的两方面，一方面是像方，另一方面是物方。

1.3 无人机倾斜摄影测量技术的优势

①多功能测量。无人机倾斜摄影测量技术可以在基本影像数据的基础上，进一步对特定物体的坡度、高度、角度和程度进行综合性测量，而这一技术优势也决定了技术本身的地位和适应范围，这也是决定其应用范围广阔的主要原因；②弥补正射影像缺陷。无人机倾斜摄影测量技术的应用可以实现更多角度的影像测量，最终所获取的影像数据能够真实反映物体的具体情况，从而有效弥补了正射影像的不足之处；③降低建模成本。依据测量测绘数据构建三维模型是航道测绘的主要工作环节，传统的建模环节费时费力，且整体成本较高，效率较低。而无人机倾斜摄影测量技术的应用则可以与航空摄影相互结合，通过批量提取纹理的方式来构建三维模型，建模成本大幅降低，建模效率大限度提升。

2 实际农村房地一体项目中倾斜摄影测量技术的应用情况

农村房地一体测量项目的内容包括测量宅基地界址点、农村房屋房角点和绘制地籍调查底图。其技术路线如图1所示。

图1 无人机倾斜摄影的农村房地一体测量技术

2.1 某农村房地一体项目概况

某农村需要进行房地一体不动产确权登记，确权区域以丘陵地貌为主，测量面积约为3.5km2，地势高差25~35m之间，无机场及军事基地，测量当日天气晴朗、风力小于3级，可以用无人机进行航飞测量。

2.2 外业飞行方案设计

开展无人机倾斜摄影测量前，应做相关的准备工作并进行外业飞行方案设计。利用已收集有成果资料，根据项目情况进行外业飞行方案设计，包括航线、航速、航高、相机参数等内容。

2.3 飞行系统的选择

本项目农村由于位置分散、面积较小、测量范围广，在进行房地一体测量时不能选择大面积倾斜摄影测量飞行系统。因此，轻小型旋翼无人机系统和单镜头飞行具有以下优点：①无人机体积小，携带方便；②无人机飞行系统价格便宜，飞行安全系数高，更适合低空摄影测量；③单镜头云台系统比五镜头平台系统更灵活，云台角度可根据建筑物高度自由设置；④单机作业面积0.5km2，可满足本项目房地一体测量的施测范围要求。

2.4 倾斜摄影三维建模

2.4.1 航线像控选点测量

航线像控点的选择直接关系模型坐标精度的大小，根据航空摄影测量中关于像控点的选择和精度的要求和规范。选择相控点时要选择一旁有明确标志性建筑物的、在相片中能够清晰地看到选择的标志性物体，在没有标志性物体时应自己用颜色区分明显的油漆喷涂相控标志物，且标志图像边长大小不小于30cm。依据确定的航拍区域，在航路规划软件中调整航拍区域边界，输入设计参数，根据布局生成无人机航飞路线。

2.4.2 倾斜影像数据获取

根据三维模型的精度需求，选择合适的测量设备和仪器进行摄影测量，在获取影像时要注意天气的变化和高度的要求。可以采用的摄影仪器有TOPDC-5、MIDAS、鱼鹰倾斜相机等多角度拍摄相机。飞机可以选择多旋翼和固定翼。数据采集方法可以使用平面及立体视窗，不需要操作员佩戴三维眼镜，地形勘测的操作员可以快速应用，与传统的地籍分析方法相比，无人机倾斜航量的效率大大提高。

2.4.3 倾斜影像数据预处理

倾斜摄影测量采集到数据后不能直接用于三维建模生产，要对数据进行预处理，处理的主要内容包括照片的筛选、影像去畸变、照片文件夹整理、PSO数据信息筛选、相控坐标数据检查和相机参数预查等。

2.4.4 内业空三加密对采集到的航测影像数据和像控点进行联系，对这些数据进行空中三角测算加密工作生产出模型的点云和结构。

2.4.5 实景三维模型处理

首先，把倾斜影像和POS信息数据集成到影像参数文件中，相机信息数据被分类到相机参数文件中。其次，在实景三维模型处理软件系统中，建立了工作流，对三个空连接点进行匹配，并通过人工干预的方式对标准值进行修正。最后，对倾斜实景三维模型进行处理。

2.4.6 实景三维模型优化

对建成的三维模型成果存在的问题进行优化，如结构变形校正、漂浮物删除、水面破洞修补、纹理失真等问题。优化的软件有DP-modole、3dmax、Geomagic等软件。

2.5 精度分析

2.5.1 数据分析

为确认三维模型采集的数据是否符合农村房地一体测量规范的精度，在实验2区选择了13个房角点作为实验区内分布的宅基地分界点。使用RTK测量这13个检查点的坐标。为了避免意外误差对实验结果的不利影响，以实测坐标值为真值，每个检查点采集10次数据，结合数据计算每个检查点点中误差，其精度统计结果如表1所示。

表1 检查点点位中误差

2.5.2 精度评价

利用建成的三维模型数据和真实的地理位置坐标信息进行比对。得出三维模型和真实地理位置的差距根据测量精度要求进行评判，模型是否能用于测图和生产要求。农村房地一体测量可分为三类：①宅基地内的房角点，绘制宅基地内房屋的位置图；②测量边界点，用于绘制宅基地边界线和地块，精度要求最高；③地物要素，如河流、道路或其他要素。根据《地籍调查规程（TD/T1001—2012）》及相关要求，边界点的精度分为三个等级，其中二级要求限差优于±0.20，中误差优于±0.10，因此测量精度需要达到地籍测量二级的要求。

3 结语

综上所述，无人机倾斜摄影测量技术具有成本低、灵活性强、效率高、操作简单等优点，不仅缩减了农村房地一体项目的测绘工期，而且有效节约人力成本，满足项目测量需求。随着无人机软硬件的不断改造和升级，无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体项目中将得到广泛应用。