无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体化测量中的应用*

何湘平,梁运强,黎志坚,符惠伟,廖超明@

(1.平南县不动产登记中心，广西 平南 537300;2.桂平市 江口镇综合行政执法大队，广西 桂平 537229;3.南宁师范大学 自然资源与测绘学院，广西 南宁 530001))

中国政府正在全面开展农村不动产确权登记发证工作。传统的不动产测量方法是使用全站仪测量技术、GNSS-RTK测量技术进行外业数据采集，然后内业编绘成图,这种作业模式需要投入大量的人力、物力，工作效率低、成本高[1]。加上本轮农村房地一体化项目建设时间紧、任务重，采用传统全野外测量方法是难以在规定的时间内完成工作任务。

无人机倾斜摄影测量技术具有成本低廉、时效性强、工作效率高等优势[2]，已被逐步应用到不动产权籍调查工作中。采用无人机倾斜摄影测量技术开展农村房地一体化生产，关键技术环节包括：无人机影像数据获取、像控点布设与测量、空中三角测量、实景三维建模、不动产测绘要素数据采集、数据质量检核与入库。

本研究以广西某农村房地一体化项目为例，探索无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体化测量中的应用，并采用传统全野外测量技术来抽样检验该技术所得到的测量成果精度，以期为同行提供有益的技术参考依据。

1 无人机倾斜摄影测量数据获取

1.1 测区概况

以广西某农村房地一体化试点项目为例，研究区域地形以平原为主，地势平坦，测区面积大约0.4km2。研究区域内主要地物为房屋、农田、乡村道路、水系、果树等，其中房屋多数为1～3层的砖混房屋，房屋排列相对整齐。

1.2 外业数据获取

试点项目设计采用大疆M600无人机搭载SONY-A7RII五镜头倾斜相机进行无人机影像数据采集，航线高度设置为100m，航向重叠度设置为80%，旁向重叠度设置为75%。最终获取的无人机影像数据地面分辨率达到0.019m。

像控点测量是倾斜摄影测量的一个重要环节，像控点的布设数量、分布以及测量精度会直接影响到后期数据成果的精度[4]。像控点应布设在空旷、容易辨别、且便于内业刺点的特征位置[5]，点间距宜在100～150m之间[6]。根据作业范围和房地一体化测量项目技术要求，共布设了14个像控点。外业采用GXCORS网络RTK账号开展像控点测量，获得CGCS2000坐标系下的三维坐标(B,L,H),同时利用广西区域似大地水准面模型将GNSS大地高H转换为1985国家高程基准下的正常高h85。按照《全球定位系统实施动态测量(RTK)技术规范》(CH/T2009-2010)要求，对每个像控点进行5次观测，取其平均值作为像控点三维坐标成果，确保平面精度优于±3cm，高程精度优于±5cm[7]。

2 实景三维建模及不动产测绘要素数据采集

2.1 实景三维模型构建

空中三角测量是实景三维建模的关键环节[8]。首先，将经过预处理的无人机影像数据、POS数据、像控点数据、相机属性参数导入Context Capture软件，进行空中三角测量。空中三角测量中涉及像控点刺点环节，要求像控点的刺点精度要达到亚像元。空三加密合格后，通过TIN构建、TIN滤波等处理，利用处理后的TIN创建白模三维模型，进行纹理自动映射，最终生成实景三维模型[9]。为了更好地利用低配置计算机资源，节省建模时间，对瓦片分块切割处理选择OSGB格式进行实景三维模型建模与输出，所得到的实景三维模型整体上质量良好。局部实景三维模型如图1所示。

图1 测区局部实景三维模型效果示意图

2.2 不动产测绘要素数据采集

采用清华山维公司研发的EPS测图软件进行不动产测绘要素数据采集。首先，将Context Capture软件生成的OSGB格式转换为EPS测图软件识别的DSM格式。然后，加载DSM格式数据进行不动产测绘要素内业数据采集，主要采集测区内的房屋、道路、水系、植被、独立地物等。内业不动产测绘要素采集过程中，对受到树木遮蔽的实景三维模型，需要安排外业调绘和补测工作，确保不动产测量数据采集的精度。

3 房地一体化测量成果精度分析

界址点测量误差和房产面积测量误差是衡量不动产测量精度的重要技术指标。其中，界址点误差包括界址点点位误差、界址点或房角点间距误差[10]。为了验证试点区域农村房地一体化测量成果的准确性，从界址点点位精度、界址点或房角点间距精度、房产面积精度三个技术指标，通过相对均匀地选择外业实测数据，对试点项目的房地一体化测量成果进行精度验证分析。

《广西农村“房地一体”不动产权籍调查技术细则》要求基于无人机倾斜摄影测量方法所得到的测量成果达到如下精度指标：二级界址点点位残差中误差、界址点或房角点间距残差中误差为±5cm，允许误差为±10cm；三级界址点点位残差中误差、界址点或房角点间距残差中误差为±7.5cm，允许误差为±15cm；房产测量面积要求农村地区执行三级精度指标，具体详见式(2)。同时，明确了对于一般农村房屋的界址点测量误差执行三级精度指标。

3.1 界址点点位精度分析

《地籍调查规程》(TD/T 1001-2012)有关界址点点位中误差、界址点或房角点间距中误差计算式[11]：

(1)

式中：M为界址点点位中误差、界址点或房角点间距中误差；n为检测点的数量；△为同名界址点点位残差、同名界址点或房角点间距残差。

根据测区房屋分布情况，相对均匀地选择了45个界址点并利用全站仪进行实地测量，将实测数据与无人机倾斜摄影测量成果进行对比分析。界址点点位残差统计结果如图2所示，界址点点位误差统计如图3所示。

图2 界址点点位残差统计图

图3 界址点点位误差统计图

根据式(1)，利用图2的45个界址点的点位残差值计算得到界址点点位残差中误差为0.061m。由图3的45个界址点点位误差统计图可知最小点位误差为31号点，误差值达到0.019m；最大点位误差为20号点，误差值达到0.090m。可知，通过45个外业实测界址点点位误差统计分析，证明试点项目所得的界址点点位精度达到了三级精度指标要求。

3.2 界址边长精度分析

界址点或房角点间距误差是衡量不动产测量精度的另一个指标。在测区内相对均匀地选取了72条界址边长，利用手持激光测距仪测量界址点间距边长，与无人机倾斜摄影测量成果进行对比分析。界址点间距边长测量残差统计结果见表1。

表1 界址点间距边长误差统计表 单位：m

根据式(1)，利用表1检核数据计算得到界址点间距残差的中误差为0.038m。其中，最小界址间距残差为0.01m，共有18条边；最大界址间距残差为54号边，为0.08m。通过72条外业实测界址点间距边长的残差统计分析，证明试点项目测量所得到的界址边长精度达到了二级精度指标要求。

3.3 房产面积精度分析

《房产测量规范第1单元：房产测量规定》(GB/T 17986.1-2000)规定房产测量以房产面积残差中误差作为精度评定技术标准，并且以2倍中误差作为限差[12]。《广西农村“房地一体”不动产权籍调查技术细则》要求农村地区房产面积测量达到三级精度指标，其计算式：

(2)

式中：M为房产面积中误差；S为房产面积，单位为m2。

在测区内相对均匀地选择了35栋房子进行外业实地测量，用式(2)进行房产面积计算，得到房产面积精度统计结果见表2。

表2 房产面积精度统计表 单位/m2

分析表2可知，利用35栋实测数据计算得到房产面积残差中误差为0.56m2；房产面积残差在1倍中误差范围内的有26栋，在2倍中误差范围内的有9栋。其中，房产面积残差最小值为0.02m2(M18)，最大值为1.32m2(M10)，为。由此可见，本次检测的35栋房子的房产面积测量成果全部达到了三级精度指标要求。

4 结 语

本研究以广西某农村房地一体化测量项目为例，基于无人机倾斜摄影测量技术开展房地一体化生产。以《广西农村“房地一体”不动产权籍调查技术细则》制定的精度指标作为技术要求，采用传统测量方法对该技术所获得的测量成果进行了精度验证与分析。研究结果表明：

(1)采用无人机倾斜摄影测量技术开展农村房地一体化测量，完全能够达到《广西农村“房地一体”不动产权籍调查技术细则》所提出的(农村地区)三级精度指标要求。其中，界址点点位误差达到了三级精度指标，界址边长误差达到了二级精度指标，房产面积测量误差达到三级精度指标。

(2)基于无人机倾斜摄影测量技术开展农村房地一体化项目生产，要针对各主要技术环节做好质量控制，确保每一步流程的测量成果均达到相应精度指标要求。只有严格控制各生产环节的质量，才能够保证最终的农村房地一体化测量成果达到精度指标要求。

(3)无人机倾斜摄影测量技术与全野外测量技术相比，在很大程度上减少了外业测量人力、物力的投入，极大缩短了外业工期。同时，在项目实施过程中所获得的实景三维模型能够辅助外业指界工作，改进了不动产权属调查作业流程，进而提高农村房地一体化测量的工作效率。可见，基于无人机倾斜摄影测量技术开展农村房地一体化测量，具有良好的推广条件和很高的应用价值。