无人机倾斜摄影在农村地籍调查中的应用分析

李旭民

（深圳市地质局，广东 深圳 518023）

在新时期背景下，农村地籍调查工作的有效开展，可以为农村土地资源的开发利用提供有力参考。但因为天气、障碍物等客观条件，以及闭户等一系列不确定因素的影响，地籍测绘工作难以高效、有序地开展，这也在一定程度上给农村地籍调查工作增加了难度。而无人机倾斜摄影技术的创新和应用，凭借其高效率、高精度以及抗干扰等各项性能优势，在农村地籍调查工作中得到了广泛应用，能够更高精度地完成各项测量任务，备受业界重视。

1 无人机倾斜航摄系统

无人机倾斜摄影技术在测绘工作具体应用中，往往都离不开完整系统的有力支持，这一系统主要是由四个部分构成。以某六旋翼无人机倾斜航摄系统为例，这四个部分包括：一是六旋翼无人机飞行平台；二是数码摄像装置，这一系统配备的相机是索尼二代，像素相对较高，且应用的是双镜头的设计；三是控制飞行的系统，主要控制无人机的起降以及具体飞行过程，不仅可以做到一键起降，还配备了与之相适应的导向系统，可以实现对GPS信号的充分利用；四是地面控制系统，主要用于监控无人机的飞行状态，并结合实际需求，对具体的飞行任务进行合理规划，同时控制多架次飞行[1]。

2 倾斜摄影原理

倾斜摄影作为一种照相技术，其摄影原理是摄像机的主光轴会从垂直或者水平方向的高度以一定的倾斜角度进行偏移。而无人机倾斜摄像机是在一架飞机的同一平台上合理安装了5个高分辨率的数码相机，利用其下视摄像头、前视与后视摄像头以及左视与右视摄像头，进行一定角度的航拍。其中下视摄像头是一种垂直摄像头，主要是为了进行DEM正射影像的创建；而前视与后视摄像头以及左视与右视摄像头的主要作用则是对物体侧面纹理图像的倾斜图像进行获取，且还要将倾斜角度合理控制在15°~45°之间。装置能够有效保障各相机之间的时间同步，精确地对准成像时间开展姿态测量，提供图像位置及其具体的位置参数。通过计算机控制系统及数据存储设备，采集并合理控制上述组件的一系列数据，同时进行同源触发信号的发送，将多面陈列摄像机激活，实现有效采集同步数据，并维护内存存储。采集到的倾斜图像，通过倾斜图像数据处理软件进行预处理，包括图像的颜色处理、拼接和校正等，最终得到的图像数据产品才能够充分满足应用要求。就目前来看，倾斜图像主要具有的功能体现在以下几个方面。

1）可以将农村地籍周围的具体情况更真实地反映出来。相比于正射影像来讲，倾斜图像能够对地物进行有角度的观测，可以将地籍具体情况更全面、细致地反映出来，能够对以往正射影像在具体应用中存在的不足得到有效弥补。

2）通过倾斜图像，可以进行单个图像的测量。通过运用图像后处理软件，可以有效开展高度、角度、长度以及面积等方面的测量工作。且结合图像结果可以更合理地计算地籍体积，在业界倾斜摄影技术的应用已经越来越广泛。

3）数据量相对较小，在互联网上发布更加容易。相比于3D GIS技术中使用的3D数据，倾斜摄影捕获到的数据相对较少，且可以通过较为复杂技术的科学应用来实现对图像数据格式的快速处理[2]。

3 无人机倾斜摄影技术在农村地籍调查中的应用前景

农村地籍调查工作涉及的内容主要有宗地面积、宗地位置以及宗地权利人信息等。地籍调查规程要求在土地使用权的调查中，引用的基本比例尺为1∶500，对调查的精度要求较高。在以往传统的农村地籍调查工作中，普遍引用的是宗地界址点测量方式，主要有以下两种方法。

1）解析法，主要是运用全野外测量技术，在明确界址点坐标、界址点间距之后，进行综合计算，以此来获得地籍调查数据的一种测量方式。在实践应用中，解析法在误差方面的要求较高。比如，在掌握了界址点与邻近控制点的点位之后，为了给其精度角度提供有力保障，误差一般都控制在5 cm之内，相邻界址点的间距误差则一般都要控制在10 cm之内。而针对一些隐蔽界址点的点位中误差来讲，其误差要求要比明显界址点的低一些，但也要控制在15 cm之内[3]。

2）图解法，主要是运用数字摄影测量加密，或者是正射影像图，又或者是现有资料，在明确界址点坐标、界址点间距之后，进行综合分析，以此来获得最终地籍调查数据的一种测量方式。在实践应用中，其在精度方面的要求要高于解析法，实际误差要控制在0.3 mm之内。简单来讲，就是在1∶500的比例尺界址点当中，相邻的界址点点位误差要合理控制在15 cm之内。

由于地籍调查规程对土地使用权调查有较高的精度要求，在实践应用中，要想取得理想成果，以往传统的测量方法，虽有规定测量误差控制，但因受诸多因素的影响，大多都存在一些缺陷，不但在精确度上难以保障，而且也难以为现代农村地籍调查工作的高质量开展提供有力支持。无人机倾斜摄影技术作为现代比较新颖、先进的一项测量技术，与传统测量技术相比，拥有低成本、高精度、抗干扰能力强等优势，已得到了相关职能部门以及业界地籍调查工作人员的充分重视[4]，其倾斜图像主要功能也得到广泛运用，使农村土地资源得到科学合理应用，同时减少土地使用权纠纷问题的产生，保障了广大人民群众的切身利益。

但需要注意的是，无人机倾斜摄影是高像素相机拍摄，所以若出现遮挡物也会影响地物测量精度，如大树底下的房屋等。就当前状况来看，因为农村绿化面积相对较高，被大树遮挡的房屋数量大约占据了房屋总数量的1/5，对于这一问题，要想给予妥善解决，还需要结合具体情况，通过实际测量修正检验来实现。

4 无人机倾斜摄影的应用思路与作业流程

4.1 应用思路

利用无人机倾斜摄影技术，结合三角测量等方式全面采集全村的数据，包括有效的影像数据以及POS数据，然后进行三维模型的合理构建。运用图解法来获得相对完整的图像，同时结合测量获得的数据，做好控制点位置的布置以及测量工作，通过全野外调绘获得相应图像，完善精度检查工作，以此来实现空中三角测量。简单来说，这一过程就是运用POS数据、影像数据等信息来进行三维模型的合理构建，并做好模型的编辑、检查工作，最后获得DLG的相关数据[5]。

4.2 作业流程

无人机倾斜摄影技术在农村地籍测量工作中，必须准确掌握具体作业流程。首先，应初步掌握待测区域的面积、具体位置，然后合理规划设计无人机的飞行路线。其次，室外航飞任务完成后，及时整理好测得的数据，通过进一步处理，对航飞测得的数据进行坐标转换，搭建地籍测量数据立体模型。进一步掌握宗地界址点等关键信息，并对其精度做出合理分析。若有一些界址点因为遮挡而出现精度不足等问题，及时调绘标记，并合理运用外业调绘的方式来做出合理调整。最后，集合实际测量中得到的数据来验证宗地界址点数据的准确性，为测量精度提供有力保障。

4.3 精度控制

在完成地籍数据采集工作之后，为保障地籍调查基础数据的真实性、可靠性，对于测绘中获得的数据，应结合实际情况进行进一步的精度验证。首先，结合宗地界址点的特征，明确测量精度，对测量误差的允许范围进行合理掌控。其次，对比分析无人机倾斜摄影测量结果和误差限制。若与精度要求相符合，便可以为无人机倾斜摄影得到的测量结果的有效性提供有力保证，可以将其视为地籍调查的数据来源。实践证明，无人机倾斜摄影技术与计算机技术有机整合在开展农村地籍调查工作中，最终得到的测量数据可以充分满足地籍测量工作在精度、误差等方面提出的实际要求。

5 无人机倾斜摄影测量技术在农村地籍测量中的应用

无人机倾斜摄影技术以其高效率、高精度、轻便实用的优势，已在农村地籍调查工作中得到了广泛应用。

5.1 无人机倾斜摄影测量

无人机飞行平台配备了数码相机，在测量区域内可以进行航拍照片的拍摄。通过地面站控制系统，可以基于测量区域范围及地图比例，自动生成路线、飞行时间。

图像控制点的布局、测量。控制点在具体安排时，一定要充分考虑区域内网络控制点的要求，然后在两条路线重叠的中间选择更适合的区域网络间的图像控制点，以此来为相邻区域控制点的共享提供一定便捷。结合实际情况，应在线性良好切割角度物体的交点处或者是点特征的中心处进行图像控制点的选择，且要进行相邻对的自由、联合测量。

在摄影测量生产中，空三加密是非常重要的一个环节。可以用较少的地面控制点，对勘测区域内所有图像的外方位元素以及相关加密点的地面坐标进行计算。无人机空三加密主要涉及的内容是对连接点以及提取、编辑旋转场控制点，通过计算调整并生成DEM和DOM，然后再结合用于进行所有权映射工作图创建的零加密结果来执行DOM成帧[6]。

数据矢量化。在采集内部数据过程中，要结合物体的构造，还有形成过程中展现出的几何特征、物理特征、形状轮廓特征，对对象的内容、性质进行识别和解释。这样便可以勾勒出其功能，完成表格DLG数据的创建。

5.2 权属调查

权属调查工作包括现场检查、负责人的签名以及地籍问卷的登记等。在实际调查中，主要是将生成的DOM框架和DLG作为调查的基本地图，然后结合实际调查要求进行结果的绘制。在调查区域内，所有要素以及地貌要素的调查和绘制都必须在现场进行映射。同时，土地权利人、土地使用信息以及土地权的所有权都要在工作地图上直接检查、标记，以便将可疑、不可识别的特征更准确地识别出来。通过一系列的实地调查，才能完成内部材料的收集，才能使得建筑结构、层次得到进一步补充，也使得内业识别产生的错误得到及时纠正，确保图片、图形以及字段的协调一致性。

5.3 地籍调查

地籍调查工作在具体开展中主要涉及的内容有图像的调整、边界点的实际测量这两个方面。在内部映射下，没有唯一、缺失以及不准确或是增加的特征，且在地籍测量过程中，一定要联系实际情况进行额外测量。其中边界点的测量主要是运用分析法来进行的，而地图、RTK以及全站仪则是对测量宗地边界点的坐标进行合理控制。在补充测量中，针对存在实际情况运用不同的补测方式：一是用钢尺或测距仪，直接在工作基本地图中的小规模特征上进行添加；二是在大面积上对地籍物体重新测量，在做好根控制点的放置的前提下，用RTK和全站仪极坐标的方式，以边界点作为参考来完成地块边界的测量工作，然后用相应的软件，将最终获得的坐标向量实行符号化，以此来绘制出更完善的地籍图。

6 结语

综上所述，在农村地籍调查工作具体开展中，通过无人机倾斜摄影技术的科学运用，不仅能够将房屋界址点更加精准地测量出来，也能够将外业作业迅速转化为内业处理，充分发挥高效率、高质量的优势。再加上现代计算机技术的有力支持，实现三维模型的构建，进而促进农村地籍调查工作水平的进一步提升。在今后发展中，无人机倾斜摄影技术一定会与其他先进技术融合，从而在地籍调查工作乃至自然资源管理上发挥其更大的应用价值。