无人机倾斜摄影测量技术在房地一体化项目中的应用

摘要：在房地一体化测量项目中使用无人机倾斜摄影测量技术，可有效减少工作量，促进测绘效率及质量明显提升，并为数字化房屋登记以及不动产确权等业务开展提供更充分、更准确的数据支撑。本文主要分析房地一体化测量思路，介绍无人机倾斜摄影测量技术其原理与优势，并以具体项目为例，探讨该技术在房地一体化项目中的应用要点和具体做法，实践表明通过该技术展开房地一体化测量可获取具有更高精度的测绘成果。

关键词：无人机；倾斜摄影；房地一体化；三维模型

DOI：10.12433/zgkjtz.20232442

一、房地一体化测量概述

房地一体化测绘项目属于一项常规的测量工作，主要是对房屋不动产几何结构及外观特征，还有周边地形等进行测量与绘制。而无人机倾斜摄影测量技术主要通过在无人机飞行平台中搭载光学传感器，从多个视角对地物地貌进行信息采集，同时结合方位角、高度以及坐标等参数展开整体化分析，并在测量区域之内构建可视化的三维模型。在房地一体化项目中应用此技术，可有效提升测量效率及精度，更方便、快捷、自动化地采集测量数据，还能生成更加直观、完整的实景三维模型以及正射影像图，促使房地权属调查工作更加科学、更加高效。

二、房地一体化测量思路

房地一体化测量主要根据现行技术标准和相关规章规程，通过无人机倾斜摄影、地理信息系统（GIS）、数据库、实景三维建模、全球卫星导航系统（GNSS）等技术和方法对房屋和构筑物等精确开展空间位置测量以及权属调查。房地一体化测量主要是在充分摸底调查原历史资料基础上，了解缺漏信息，并通过技术手段获取更完整的地物数据资料，以持续补充房屋和相关构筑物具体权属信息，使房地资源更加完整，同步构建包含确权登记资料、图形属性、空间位置等信息的调查数据库，为不动产确权登记业务提供更为准确、科学、完整的数据支撑。图1为在房地一体化测量中用无人机倾斜摄影测量技术的流程。

三、无人机倾斜摄影测量技术

（一）测量原理

传统摄影测量技术主要是以垂直拍摄形式采集正射影像，具有一定局限性，所以正射影像的精度有限，从而影响实际应用，同时测量结果属于伪正射影像。倾斜摄影测量技术是在测量相机的搭载下，立足多个角度采集地物影像，能够获得更完整且精度更高的地物信息，最终所得数据成果属于真正射影像。在利用倾斜摄影测量技术过程中，主要有单镜头、五镜头两种作业形式。其中，单镜头是无人机中所搭载的测量相机为单镜头，航摄作业过程中主要走井字形航线，先按照规划线路采集地物的正射影像，随后调整测量相机镜头角度和飞行路线，主要顺着垂直线路和平行线路分别航摄作业，最终得到地物的倾斜影像；五镜头是指无人机中所搭载相机镜头有5个，航摄作业前要先预设S形航线，保证在相同时间内能够获取前后左右倾斜方向和垂直方向对应的地物影像资料。不论是选择单镜头，还是五镜头，都有着相同的作业原理。不过，相比之下，五镜头摄像测量能明显提高作业效率。在完成外业航摄作业并获得影像资料后，利用专业软件处理内业数据等，并经过影像匹配、密集匹配、空三测量、地理纹理映射、三角网构建等环节，以测区为基础建立实景三维模型，要保证高精度。随后基于三维模型以及房地一体化测量需求提取相关地物信息，最终获得测绘成果。

（二）技术优势

在应用过程中，通过充分应用三维数据能够及时、真实、全面地获取地物数据，在无人机辅助下能明显提升影像数据采集效率，使摄影作业更加便捷，并能够全自动化、快捷化地建立三维模型，还能使所获取的地物纹理细节更加完整、全面，以更真实、准确地反映地物情况，促使地测等工作开展更为高效、顺利。而在无人机倾斜摄影技术应用中，可从垂直、倾斜等角度更全面、更真实地采集空间信息，所得到的影像资料更加准确、全面。同一个飞行平台可搭载多个影像传感器，同时配合应用自动化影像，可尽量减少人工干预，提升航摄效率及质量。此外，该项技术可突破天气等因素局限，遇到恶劣天气时可从外业作业转向内业工作，并有助于缩减工作量，减轻人员作业压力，提升作业效率。

四、无人机倾斜摄影测量技术在房地一体化项目中的应用

（一）测区概况

在某房地一体化测绘项目中，测绘区域主要是平原地形，整体地势比较平坦，区域中包括房屋、乡村道路、农田、果树、水系等地物，测区面积共计0.5km2左右。测区中的房屋大部分是砖混房屋（1～3层），排列比较整齐。

（二）获取外业数据

此项目在外业作业过程中，主要用无人机搭载五镜头清晰相机采集影像数据，设定航线高度是100m，旁向与横向的重叠度分别是75%、80%。在通过无人机进行影像数据获取中，地面分辨率最终是0.018 m。在倾斜摄影测量技术应用中，像控点测量属于关键环节，为保证最终所得数据结果具有较高精度，需尽量提升像控点的测量精度，并要合理布设像控点点位，经科学计算确定布设数量。在该项目中，像控点主要布设在方便内业测点、易于辨别且相对空旷的特征位置，设置点间距在100～150m。结合该项目测量要求以及具体测量范围，所布设的像控点共计15个。在外业作业中，主要通过当地CORS网络RTK账号测量像控点，基于CGCS2000坐标获取三维坐标。通过项目所在区域的似大地水准面模型对大地高H进行转换，得出符合1985国家高程基准的高H85。此外，在项目开展中还按照技术规范设置所有像控点观测次数为5次，计算得出平均值，将其视作相应像控点的三维坐标成果，最终保证平面精度和高程精度其误差分别在±3cm、±5cm以内。

（三）建立实景三维模型

在建立实景三维模型过程中，关键是要开展空中三角测量工作。在作业前，先对无人机各项参数进行预处理，并在软件中导入相机属性参数、像控点参数、POS参数以及影像数据等，随后开展空中三角测量工作。在这一环节，需要开展像控点测点，要求工作人员严格控制好测点精度，保证能够达到亚像元。在完成空三加密工作且合格后，要进行后续处理，主要包括TIN构建与滤波等操作，在TIN处理后建立白膜三维模型，自动化地映射纹理，并基于实景自动化生成三维模型。对于配置较低的计算机资源，为尽量提升利用率，缩短建模周期，主要以分块切割的方式处理瓦片，并以OSGB格式建立实景三维模型，完成数据输出，最终获得具有较好质量和整体性的实景三维模型。

（四）采集不动产测绘要素参数

这项工作主要借助EPS测图软件，原软件所生成数据为OSGB格式，但EPS测图软件能够识别的格式为DSM，要先进行格式转换，得到DSM格式的数据后采集不动产测绘要素相关内业数据，要素对象主要是测区范围之内的独立地物、房屋、植被、水系、道路等。而在对内业的不动产进行测绘要素采集期间，需考虑到部分实景三维模型可能被树木等物体遮蔽，要专门安排工作人员进行外业调绘以及补测等工作，保证所采集到的不动产测量数据更加精确、完整。

（五）测量数据精度分析

在不动产测量中，衡量测量精度的关键技术指标主要有房产面积界址点的测量误差。界址点误差涵盖了房角点或者界址点的间距误差、界址点相应点位的误差。为验证项目测量区域内的测量成果实际准确性，主要选择面积精度、房角点或者界址点的间距精度，界址点对应点位的精度三个指标，并在所采集外业实测数据中均匀的选择部分数据，以验证项目测量成果精度。

根据项目所在地的不动产权籍调查技术要求，在利用无人机倾斜摄影技术测量期间，所获取成果其精度要达到以下标准：①对于二级界址点，对应点位残差的中误差、房角点或者界址点相关间距残差的中误差是±5cm，技术要求的允许误差是±10cm。②对于三级界址点，其相应点位残差中误差，还有房角点或者界址点具体的间距残差中误差应达到±7.5cm，技术要求的允许误差是±15cm。③针对房产测量面积，则需要符合项目所在地三级精度指标。另外，技术要求指出在以一般农村房屋为测量对象进行界址点测量期间，误差要符合三级精度指标要求。

1.界址点的点位精度

根据地籍调查规程相关要求，房角点或者界址点其间距中误差，还有界址点对应点位的中误差在实际计算中可参考以下公式：

在公式（1）中，M是指房角点或者界址点相应间距中误差、界址点对应点位的中误差；Δ是指同名房角点或者界址点相应的间距残差以及同名界址点对应点位的残差；n是指检测点布设数量。

通过对该项目测区房屋布局现状全面分析，基于均匀性原则选择界址点，共计45个，同时在全站仪的利用下展开实地测量工作，由工作人员认真对比无人机倾斜摄影测量技术应用成果和实测数据，并展开数据分析。在45个界址点中，通过计算点位残差值，得出相应残差中误差是0.060 m。根据点位误差分析情况，可发现最小点位误差和最大点位误差分别是0.018m、0.089m。由此可见，在45个界址点中，点位误差均在技术要求允许误差以内，点位精度也符合三级精度要求。

2.界址边长精度

在不动产测量中，房角点或者界址点相应间距误差是精度衡量的另一重要指标，对于该项目，主要在测量区域中按照均匀性原则选取75条界限边长，并在激光测距仪的利用下对界址点其间距边长进行测量，最后对比分析所得出的测量结果和倾斜测量结果。表1是界址点对应间距边长测量中的部分残差统计数据。

基于检核数据，通过公式（1）计算发现，界址点相应间距残差对应中误差达到了0.036m，并且界址间距残差最大值和最小值分别是0.09m、0.01m。结合间距边长残差数据分析，发现该项目中所测的界址边长精度符合二级精度要求。

3.房产面积精度

在房产测量中，房产面积残差对应中误差是在精度评定过程中的关键技术标准，限差为2倍中误差。结合技术要求，因为该项目测量区域位于农村地区，所以在测量房产面积过程中，测量值要符合三级精度要求，具体计算可参考公式（2）：

在公式（2）中，M是指房产面积对应的中误差；S是房产面积（m2）。

对于该项目，主要在测量区域中基于均匀性原则选择其中的40栋房子展开外业实测，并参考公式（2）计算房产面积。结合房产面积精度计算数据，可发现在对这40栋房子实测期间，房产面积其相关残差中误差达到0.55m2，其中，有29栋面积残差不超过1倍中误差，另有11栋，面积残差不超过2倍中误差。另外，在面积残差中，最大值和最小值分别是1.33、0.02m2，所以此次测量中所选40栋房子最终的房产面积测量数据精度均符合三级精度要求。

五、结语

综上所述，本研究在充分把握无人机倾斜摄影测量技术原理及优势，明确房地一体化测量思路基础上，在某房地一体化测量项目中运用无人机倾斜摄影测量技术，并根据技术规范和精度指标要求，对运用此技术得出的测量成果开展精度分析。实践表明，运用此技术测量可在外业测量中明显减少物力以及人力等的投入，并可缩短外业作业周期，从而提高房地一体化项目实施效率与质量。

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作者简介：赵垒千（1979），男，内蒙古自治区乌兰察布市人，本科，副高级工程师，研究方向为地形图测绘、大地测量、工程测量、摄影测量与遥感、界线与不动产测绘、国土资源调查、城市国土空间监测。