基于倾斜摄影测量的农房不动产测量

何 宽，黄 飒，徐 琳，曾晨曦

（1.黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004；2.河南理工大学 测绘与国土信息工程学院，河南 焦作，454000；3.自然资源部职业技能鉴定指导中心，北京，100086）

0 引言

传统农房不动产测量通常采用全站仪、RTK等技术手段，逐一入户测量，工作量大、效率低［1-4］。由于人员外出务工等原因，在进行农村房屋房产测量时，传统的测量方法存在入户测量和权籍调查取证困难等问题。无人机倾斜摄影测量三维建模技术是近年来发展起来的一项新技术，因具有数据采集成本低、效率高，机动性强，重建的三维模型现势性好等特点，在地形测量、农房不动产测量等领域得到了越来越广泛的应用［5-8］。本文以某测区农房不动产测量项目为例，探讨了无人机倾斜摄影测量技术的具体应用，并对其测量精度进行分析。

1 作业方案和流程

1.1 作业方案

测区位于豫东平原某乡镇，区内地势平坦，交通便利，无高山、丘陵地貌，所测建筑以2层砖混结构为主。结合测区情况，在资料收集与分析的基础上，依照现行国家标准、测绘行业标准以及有关规定制订作业方案。

本项目航测采用P23倾转旋翼VTOL无人机搭载APS-130五镜头倾斜相机。相机尺寸为135mm×135mm×80mm、重量为800g、传感器尺寸为23.5 mm×15.6mm、正视为25mm、斜视为35mm，搭载独立曝光模块，可在拍摄瞬间获取包含影像位置、高度、姿态等信息的POS数据。航飞高度为100m，地面分辨率为0.015m，航线间隔为18m，曝光间隔为16m。像控点1km2约8个点，像控点一般选在地势平坦且便于判读的位置，尽可能设为平高点。像控点的测量采用千寻位置CORS-RTK进行观测。测量时，一般采用固定杆架的方式，以提高精度。

根据航摄飞行作业计划、航摄路线及作业方案设计飞行高度、飞行距离、航速、航向与旁向重叠度，一切确认无误后，进行无人机飞行航拍和数据采集工作。

1.2 作业流程

根据无人机航摄数据资料，利用Smart3D Capture软件进行倾斜空三加密，形成三维模型数据、数字正射影像和数字高程模型。将三维模型导入山维EPS软件，进行内业数据采集。再经过必要的外业补测与调绘、内业编辑等工作后，形成符合要求的成果［9-12］，主要技术流程如图1所示。

图1 工作流程图Fig.1Work flow

2 模型建立和数据采集

2.1 三维立体建模

采用三维建模领域的主流软件Smart3D Capture软件建立三维模型，具体流程图如图2所示。

图2 三维建模流程图Fig.23D modeling flow

本次航测布设12个像控点（其中5个像控点用于精度检查），平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，高程系统采用1985国家高程基准。应用Smart3D Capture软件对采集的数据处理后，生成数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）。生成的测区数字三维模型局部成果如图3所示。

图3 三维模型成果Fig.33D model achievement

2.2 内业数据采集

采用EPS地理信息工作站进行裸眼3D立体测图。立体采集工作主要包括：工作环境准备、建立EPS文件、导入三维模型、导入DOM、立体编辑处理、数据检查、成果输出等。山维EPS软件基于三维模型和正射影像进行不动产要素采集界面如图4所示。作业人员直接在三维模型上采集房屋要素的特征点、特征线等，进行农房不动产要素采集。在采集过程中，应准确选择特征点，选择最佳视角，测量的点位要做到不移位、无错漏。对于三维模型上看不清楚或者因模型精度不高无法实现精准定位的地方，需及时在对应位置做出标记，以便及时进行外业补测。选择清晰度最高的特征点采集。

图4 数据采集界面Fig.4Data collection interface

2.3 外业调绘与补测

外业调绘与补测工作整体流程为：资料准备、外业检查、调绘补测、内业编辑、成果输出。该项工作的主要内容为：调注各种地理名称、房檐改正数据、房屋层数结构等；由于遮挡等原因，部分要素（如房檐）内业无法识别，需补测缺失的地物、地貌要素；检查纠正内业错绘的地物、地貌；实地检测点位、边长精度。调绘补测工作要认真细致，将所调绘的内容及相关测量的数据用红笔标注在图纸上，做到图面整洁、不乱，字迹清晰易读，数据交代明确，综合取舍合理。

3 精度评定

3.1 点位精度分析

点位精度检查是将全站仪实测特征点坐标和已采不动产平面图上的对应点坐标进行对比分析，点位精度检核情况如表1所示。

表1 点位精度统计Tab.1Statistic of point accuracy

按照式（1）计算点位中误差。

《地籍调查规程》规定：一类界址点允许中误差为0.05m。所以，点位精度满足要求。

3.2 边长精度分析

用手持测距或者钢尺随机抽取50条边进行测量，与平面图上相对应的边进行边长对比分析，边长精度检核情况如表2所示。50条边长均满足限差0.1m的要求。检核结果表明边长精度满足要求。

表2 边长精度统计Tab.2Statistic of side length accuracy

由表2可计算出平均误差为0.02m。限差为0.1m，所以边长精度满足要求。

4 结语

与传统全站仪、RTK测量方法相比，基于无人机倾斜摄影三维模型的农房不动产测量方法可以把大量外业测量工作转为内业，无需入户即可进行测绘，显著缩短了外业测量时间，内业数据采集直观且可直接辨别出属性信息，点位精度和边长精度均满足规范要求，是一种高效的农房不动产测量方法。该方法还可系统地解决入户测量困难、房屋密集不通视、数据成果单一等问题。