倾斜摄影测量在房地一体调查中的应用研究

罗世集

（广东省测绘技术公司，广东 广州 510075）

1 引言

农村房地一体调查是一项保障农民权益的惠民政策，是国家了解农民住宅情况的重要手段，是科学编制新农村发展规划的基础数据来源[1]。对于农民而言，开展房地一体调查是将个人宅基地及集体建设用地房屋财产合法化、权益化的有效途径[2]，现在一般是借助全站仪和RTK，或者传统摄影测量技术开展调查，但是存在以下问题[3]：（1）借助全站仪和RTK 开展农村房地一体调查需要进行大量外业测量工作，而且受天气情况限制，有些地方不便测量。（2）采用传统摄影测量技术虽然省掉了外业测量，提高了测量效率，但是对硬件和数据采集人员的要求较高，房檐改正问题导致的内业矢量化数据成果需要外业调绘。

近年来，无人机倾斜摄影测量技术有了快速发展，突破了传统三维建模技术建模效率低、手工贴图、三维模型精度无法满足测量需求的局限，可以通过高重叠度的影像快速建出高精度的三维模型。由于纹理贴图算法的改进，可以将二维纹理图片自动贴到三维模型位置上，反映拍摄区域的真实信息[4]。

2 基本思想和技术流程

农村房地一体调查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[5]。本文研究的基本思想是先在调查区域布设像控点，然后利用RTK测量像控点和具有代表性的检查点坐标。设计一种外业飞行方案，利用该方案获取的影像数据制作DOM 和三维模型，并在三维模型上采集成果数据，通过成果数据与检查点的实测数据精度对比来验证方案的可行性。基于无人机倾斜摄影的农村房地一体调查技术流程如图 1 所示。

图1 技术流程图

图2 村庄俯瞰图

3 调查区域

实验区域是军田村，位于阳春市七星村，属于平原地区，面积约为2.3 km2，村中建筑物较为集中，房屋以砖房为主，该村庄的俯瞰图如图2 所示。

4 外业飞行方案

外业飞行方案包括飞行系统选择和航线规划方案设计，飞行方案设计直接影响影像质量和外业飞行效率，因此合理设计外业飞行方案是将倾斜摄影测量技术应用到农村房地一体调查中的关键步骤。

4.1 飞行系统的选择

飞行系统是根据拍摄区域范围和特点来选择的，农村房地一体调查主要以村为单位，测量面积比较小，位置分布散乱且范围较广，不适合选用大面积倾斜摄影测量飞行系统。因此，轻小型旋翼无人机和单镜头的飞行系统更有优势：

（1）小型旋翼无人机飞行系统硬件设备质量较小，便于携带；（2）单架次作业面积可达到0.5 km2，完全能够满足农村房地一体调查的施测范围需求；

（3）单镜头云台系统相对于五镜头云台系统更加灵活，云台角度可以根据测区建筑物的高度与建筑物之间的间隔自由设置；

（4）小型旋翼无人机飞行系统价格低廉，飞行安全系数较高，更加适合低空摄影测量作业。

因此，本文选用轻小型旋翼无人机飞行系统作为外业飞行系统。

4.2 航摄区域的确定

航线规划方案首先要确定航摄区域，本文选择区域如图 3 所示。

图3 航摄区域范围

4.3 航线规划方案参数的确定

根据地籍测量规范的要求，结合航摄区域特点，本文设计一种航线规划方案，其参数如表1 所示。

表1 航线规划方案参数

4.4 各架次航线的生成

根据确定的航摄区域，在航向规划软件中调整航摄区域的边界线，并且输入设计的各项参数，依架次设置主航线角度并生成航线，各架次的相关信息如表2 所示。

表2 各架次相关参数

5 精度分析

5.1 飞行质量检查

飞行质量检查主要包括影像重叠度、最大与最小航高之差、航线弯曲度及影像清晰度检查四个方面。

为了建立高精度的三维模型，将航向和旁向重叠度分别限制在70%和60%以上。一条航线的相邻像片的航高之差限制在5 m 以内，航高的最大值与最小值之差限制在10 m 以内，航线弯曲度在3%以内，检查结果如表3 所示。

表3 测区影像检查结果

从表3 可以看出，区域影像满足限差要求。通过观察，所有飞行影像较为清晰，色彩和色调反差适中，没有出现重影模糊现象，所以实验区影像合格，可以进行下一步验证。

5.2 实验数据分析

为了验证三维模型采集的数据成果是否满足农村地籍测量规范的精度，在实验区域二选取了17 个房角点（点f1 ～f17），它们都是宅基地的边界点，而且均匀分布在实验区域，利用RTK 测量这17 个检查点的坐标，其分布如图4 所示。

图4 检查点分布图

为了减少偶然误差对实验结果的不利影响，分别对每个检查点采集10 次数据，以实测坐标值为真值，结合10 次量测坐标值求取每个方案的检查点点位中误差，其计算公式为：

公式中xi，yi为在三维模型上第i次采集的平面坐标值；X，Y为检查点的实测值；n为采集次数；m为该检查点点位中误差。本文以各检查点点位中误差的平均值，衡量各方案三维模型的整体精度指标，其精度统计结果如表4 所示。

5.3 精度评价

农村房地一体调查的对象分为三类：（1）测量界址点，以此绘制地籍要素（宅基地界址范围线和宗地），精度要求最高；（2）测量宅基地内部的房角点，以此绘制宅基地内部的房屋坐落；（3）地物要素，例如，道路水渠或其他地物等。

依据地籍测量规范CH 5002—94，界址点精度分为三级，具体要求如表5 所示。

依据表5 可知，测量成果精度可达到地籍测量二级界址点的要求。

表4 检查点平面点位中误差

表5 地籍界址点测量规范

6 结论

为了提高房地一体调查效率，结合无人机倾斜摄影测量的优势，本文提出基于无人机倾斜摄影测量的农村房地一体调查，拍摄地面分辨率为0.022 cm，航向和旁向重叠度分别为80%和70%的无人机影像，在三维模型上解译的房地一体成果精度满足地籍测量规范二级要求，因此无人机倾斜摄影测量技术可以在农村房地一体调查中推广应用。