无人机倾斜摄影测量技术用于农房不动产测绘

齐磊刚，荆田芬，王巍，李修闯

（中化地质（河南）勘测规划设计院有限公司，河南郑州 450011）

农村房屋不动产登记是国家深入推进农业供给侧结构性改革，加快培育农业农村发展新动能，结合当前全国农业农村发展面临的有利形势以及困难和挑战， 部署的深化农村集体产权制度改革的重要基础性工作。按照相关技术细则规定，有关管理人员必须以“权属清晰、界址清楚、面积准确”为原则，采用合规有效的测量方法，施测界址、计算面积，查清每宗土地的权属、面积、用途、空间位置等要素及其附着的房屋（建、构筑物）的基本情况，提交符合不动产登记要求的权籍调查成果， 叠加整合农村房屋等建、构筑物以及新增的宅基地、 集体建设用地等的权籍信息，形成农村房地一体的不动产权籍信息数据库。管理部门则依托管理基础平台，办理不动产登记，向权利人颁发不动产权证书，最终实现房地一体的登记发证。

目前， 无人机倾斜摄影测量技术作为一种新型测绘手段在勘察测绘项目中得到了广泛应用。 其作业方式是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，从不同角度进行影像采集。 其中1 台从垂直下视角度拍摄，其余4 台从倾斜角度进行拍摄，从而同时获取5 张包含常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息的相片， 通过数据处理可形成实景三维模型。本文拟结合实际项目，分析介绍该技术在农房不动产测绘项目中的应用。

1 影像获取

1.1 航摄地点选取

选取安徽省砀山县良梨镇某村庄作为航摄地点。该区域地势平坦，居民点分布均匀，无高层建筑，树木遮盖不多，地形特征具有一定代表性。

1.2 航摄作业流程

航摄作业流程主要分为航摄准备、数据获取，具体详见图1。

1.2.1 航摄准备工作

1）航摄空域申请备案。在飞行前，需要提前进行空域申请， 准备相关材料向当地公安机关、 民航空管、战区等管理部门申请报备。

2）设备选用。本次航飞采用大疆经纬M300RTK无人机搭载睿铂DG3Pros 相机，如图2 所示。该相机是睿铂新一代旗舰机之一，具有质量轻、体积小、焦距合理、可靠性高、兼容性高、用户群体基数大等一系列优点， 可兼容市面上主流航测多旋翼及固定翼无人机。相机镜头采用复消色差技术，内置散热除尘系统，增强了环境适应能力。 配套数据预处理软件，能大幅度提高空中三角测量（以下简称“空三”）及刺点效率，降低“空三”报错概率。 相比其他相机，睿铂该相机可显著减少像控点的采集工作。

3）航线规划设计。 本项目设计航高为90 m，地面分辨率（GSD）为1.26 cm，外扩范围为一倍航高的距离，航向重叠度80%，旁向重叠度70%，完全能满足1∶500 大比例尺地形图测绘要求， 单架次飞行时间预计40 min，本次航线规划如图3 所示。

1.2.2 数据获取

准备工作完毕后，进行影像数据采集。本次航摄共飞 2 架次，有效面积为 0.42 km2，共获取 12 000 张影像，剔除作业范围外和效果不满足要求的照片后，选用影像清晰、色彩均匀的照片参与建模计算。

2 像控点布设

本测区采用CGCS2000 坐标系， 像控点的平面坐标和高程直接使用AHCORS 网络RTK 施测。 像控点尽量选择在主要道路交叉口位置、 路面为硬质水泥地或柏油路，且具有可选取特征明显的地点（如斑马线角点、道路中心线的交点、不同颜色路面交汇角点等）进行布设。 像控点位置选定后，放置控制点靶标板，喷涂像控点明显标记，并在旁边注记像控点编码。 测量时使用三脚架进行对中、整平，然后量取仪器高（取位至0.001 m），并记录在手簿上，要求观测历元数＞20，各次测量平面坐标较差＜2.5 cm，高程较差＜5.0 cm。 观测完成后，记录观测点三维坐标和编号。为保证测绘精度，通常相邻像控布设间隔不大于120 m，实地用红色油漆做喷绘标志，如图4 所示。

3 数据预处理与三维建模

3.1 预处理及空三测量

本项目采用Context Capture Center 软件配备30个节点进行处理，工作站配置：1）服务器为Intel Xeon W-2145 ＠ 3.70 GHz，128 G 内存，NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti；2）从机采用 Intel Core i7-8700k CPU＠ 3.70 GHz，64G 内存，NVIDIA GeForce GTX1660Ti。数据预处理采用睿铂SkyScanner 软件进行，实现照片自动改名；并结合Sky CAL 高级工具生成建模软件可导入的工程文件*.xml； 最终使用Sky Fliter 高级工具对无效照片进行剔除， 并生成剔除无效照片的工程文件*.xml，以提高空三、建模效率。

空三加密是DSM、DOM 获取和三维建模的重要环节， 其目的是通过影像匹配提取连接点及部分地面控制点， 将全部区域纳入已知的控制点地面坐标系中， 获取每张照片的外方位元素和加密点的地面坐标。空三加密的精度直接影响着后续模型的质量，因此需格外重视空三加密环节。本项目使用39 个像控点，空三加密后重投影误差像素均方根为0.05，射线距离均方根 为 0.014 91 m，3D 误差 均方根 为0.000 27 m，水平误差均方根为 0.000 24 m,垂直误差均方根为0.000 13 m。 对比空三前后的结果完全满足相关规范要求，可进行下一工序，空三结算结果及质检报告如图5 所示。

3.2 三维建模

在空三精度满足要求后，计算三维模型，设置模型的空间参考系统。 多视影像密集匹配能得到高密度数字点云，用于构建数字表面模型（DSM）。经过密集匹配获得的高密度点云数量较大， 需要进行切割分块。通过对三角网的优化，将三角网的尺寸调整至与原始影像相匹配的比例， 并通过对连续曲面的分析简化平坦地区的三角网进行，降低数据冗余，获得不规则三角网TIN 模型矢量架构， 利用CCContext Capture Center（V4.4.10）软件自动对生成的白膜三维模型赋予纹理， 生成基于真实影像纹理的实景三维模型，如图6 所示。

3.3 内业测绘

传统的立体测图作业模式是通过转动手轮和脚盘的方式完成的。 本次测图采用易绘e Feature 完成。该软件可基于三维模型成果数据，通过显示屏幕边审视边测量， 无需佩戴立体眼镜， 直接对面状房屋、线状地物及点状地物进行勾绘，并在绘制中对地物进行编码。本项目基于倾斜三维模型成果，在测图软件中采集地籍、房屋界址点坐标，绘制1∶500 比例尺不动产权籍图、宗地图、房产分户图等，如图7 所示。

4 精度统计

为检验基于三维模型测绘权籍图的可行性及精度，本次精度统计分析采用同精度检测，主要从平面精度和边长精度进行验证。

4.1 平面精度

平面精度验证采用全站仪实测42 个房角点、围墙角点等明显地物点， 粗差个数为1， 点位中误差为±2.25 cm。 平面精度检测精度统计结果见表1。

由表1 可知，点位较差小于5 cm 的共计39 个，占比 93%；距离在 5～10 cm 的共计 2 个，占比 5%；距离差大于10 cm 的共计1 个，占比2%，点位中误差为±2.25 cm。

表1 平面精度检测精度统计

4.2 边长精度

边长精度验证采用手持测距仪丈量了34 条建筑物边长，粗差个数为1，边长中误差为±3.75 cm。边长精度检测精度统计结果，见表2。

表2 边长精度检测精度统计

由表2 可知，边长较差小于5 cm 的共计32 条，占比 94%；距离为 5～10 cm 的共计 1 条，占比 2.9%；距离差大于10 cm 的共计1 条，占比2.9%；边长中误差±3.75 cm。

根据 《安徽省农村房地一体不动产确权登记技术导则》（2020 版）、《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 23705—2009）的规定，利用倾斜摄影测量技术进行测绘的大比例尺权籍图的精度分布较均匀，完全满足要求。 测图成果精度检查截图见图8。

5 结语

本文介绍了利用无人机搭载五镜头相机获取高精度倾斜影像的流程， 对无人机倾斜摄影测量关键技术进行了分析。 利用该技术获取的高精度倾斜影像可生成实景三维立体模型， 并直接在三维模型上进行地形、地籍等要素的采集，生成建库所需的矢量文件。通过对平面精度和边长精度的统计分析发现，该技术不仅能满足1∶500 大比例尺权籍图的要求，还为农房不动产登记测绘项目开创了新的作业模式，大量减少外业测绘工作量，节约了生产成本。