应用无人机倾斜测量技术的不动产测量研究

刘少辉 李永川

摘  要：維护农民合法权益，促进“三农”发展是我国的重要国策，而不动产地籍测量工作的质量高低将直接影响农村社会稳定，切实关系到农民的自身利益。近年来，无人机技术随着科学技术的发展突飞猛进，随之而来的是倾斜摄影测量凭借着无人机作业也不断在测绘行业内应用广泛，人们越来越熟练和频繁地使用该技术创建真实场景的三维模型。采用无人机倾斜摄影测量的方式对农村不动产进行测量，详细探讨了航摄的实施、像控点布设与测量、数据处理与模型构建以及制作数字线划图，为无人机倾斜测量技术的完善提供了经验和参考。

关键词：无人机倾斜摄影测量  农村不动产  数字线划图  三维模型

中图分类号：P231

Research on Real Estate Measurement by Using Drone-Based Tilt Photogrammetry

LIU Shaohui  LI Yongchuan

（Beijing Zhihui Jingji Technology Co.， Ltd.， Beijing， 102209 China）

Abstract： It is an important national policy in China to safeguard the legitimate rights and interests of farmers and promote the development of agriculture， rural areas and farmers， and the quality of real estate cadastration will directly affect rural social stability and effectively affect the interests of farmers. In recent years， drone technology has made rapid progress with the development of science and technology， therewith oblique photogrammetry has been also widely used in the surveying and mapping industry with the help of drones， and people are becoming more proficient and frequent in using this technology to create the three-dimensional models of real scenes. This article uses drone-based tilt photogrammetry to measure rural real estate， and detailedly discusses the implementation of aerial photography， the layout and measurement of image control points， data processing and model construction， and the production of digital line drawings， which provides experience and reference for the improvement of drone-based tilt photogrammetry.

Key Words： Drone-based tilt photogrammetry; Rural real estate; Digital line drawing; Three-dimensional model

不动产权籍测量为不动产统一登记调查提供参考依据，其提供的数据是不动产登记调查的成果基础。本文重点对农村房屋，构筑物的界址信息获取方式进行相关研究[1]。不动产权籍测量工作具有任务量大、精度要求高、野外劳动强度大、测量环境复杂和恶劣、测量要素繁琐、工期紧（时间周期紧），技术人员和测量仪器设备投入较大等特点。目前，最常用的权籍测量方法是全站仪与GPS-RTK 组合测量方法。虽然使用此方法已经满足不动产权籍调查工作基本要求，但是测区不同获取的测量成果有所不同，全国性的不动产测量任务只靠一种测量方法完成，无论从工作进度和数据精度上，从花费的人力和物力上，还是从近期建设和长期发展需要考虑，都不能完全满足要求[2]。因此需在满足精度的前提下，采用效率更高的测绘仪器和测量手段全面开展农村不动产权籍调查工作。

本文在分析无人机倾斜摄影测量技术的基本原理的基础上，设计实验方案，以北京门头沟为研究区，应用无人机低空倾斜拍摄技术对该地区开展农村不动产测量工作，评价其可行性、可靠性和应用性。从而规范农村不动产测量中无人机倾斜摄影测量技术的作业方式，操作模式，为该技术的推广和进一步发展提供参考和可行性建议。

1 无人机倾斜摄影测量技术流程

无人机倾斜摄影测量技术流程如图1所示。

2 航摄实施

项目成图比例尺为1∶500，基本等高距为0.5 m。三维模型及主要地物点平面精度为±5 cm；城市建成区和铺装地面高程注记点高程中误差不大于10 cm。硬件采用哈瓦MEGAV8四轴八旋翼搭载五镜头倾斜摄影测量系统作为数据采集平台，航线管理多任务一体化，同时兼容北斗、GPS、GLONASS这 3 种卫星定位模式，采用HARWAR-YT-5POPC IV飞行模块，搭载索尼 5100X5相机1.2亿像素，地面分辨率为1.8 cm，定位精度水平方向为2 cm，垂直方向为5 cm[3]。

根据以下操作过程完成这次航摄任务：（1）飞行准备；（2）检查设备；（3）影像采集；（4）地面控制；（5）飞行平台的降落；（6）航摄设备检查。

最后，检验航空拍摄数据的质量是否符合要求。其中主要包括图像的清晰度、水平度、色调和对比度；是否有明显的大面积反射、阴影和误差；除此之外还要看图像上是否有错位出现[4]。当出现了以上几种情况时，要按照设计任务的需求来判断是否再次飞行。

3 像控点布设与测量

3.1 像控点布设

无人机倾斜摄影测量在采集影像时，需要在测区内设置一定数量的影像控制点，而野外影像控制点的设置与数字精度相关联。影响空域三坐标测量的结果有以下几方面：图像控制点的数量、点的选择、数据的准确性等。所以应尽可能严格、规范和准确进行像控点的选择。本次测量面积为3.12 km2，测量面积虽然不大，但是房屋建筑存在高低起伏，对本次测量存在一定影响。因此，为了更好地把控图像生成时的精度，再考虑到地形和房屋分布等因素之后，布设42个影像控制点，如图2所示。

3.2 像控点测量

当无人机在采集图像时，需要进行像控测量。它的主要工作是为航空三角测量加密提供较准确可靠的信号源，比如影像控制点的大地坐标、图像上的详细刺点位置等[5]。它最主要的作用是连接大地测量成果和摄影数据。像控点的质量直接影响数据测量的精度。所以要根据现场测量规范的要求，获得较为准确的像控点三维坐标。在本工程中，获取像控点三维坐标的主要方法采用了GPS-RTK进行测量。采用这种方法主要是为了更为准确的采集数据精度，每个像控点施测采用半分钟内成果平滑均值作为依据，像控点位采用固定解测量平面和高程坐标3次。

4 无人机倾斜摄影测量内业数据处理

4.1 数据处理与构建模型

建立三维真实模型是通过图像匹配、时空加密、纹理映射等方法生成三维模型的过程，这一过程是在无人机倾斜摄影测量数据处理的基础上完成的[6]。

当前可供选择的倾斜图像处理软件比较多，当对测区数据的精度有着不同的需求时，使用航空影像处理软件也要根据其需求来进行相应的改变。所以在进行综合评测之后，采用Smart3D Capture建模软件完成数据的室内处理。

4.2 制作数字线划图

在对农村不动产地籍进行测量的过程中，衍生出了一种高效数字产品——数字线划图（即DLG），这种数字产品出现之后被频繁应用于农村不动产地籍调查工作中。在测量过程中，不动产地籍测量工作的质量直接受到数字线划图的精度影响，对于农民而言，数字线划图是否高质量直接影响其实际利益。数字线划图的精准度受到影像质量、像片控制点精度以及三维模型质量等多种因素的干扰，通常情况下选择易于操作的三维测图软件来制作出数字线划图。本文选用的三维绘图软件为EPS平台，结合Smart3D Capture软件完成农村不动产无人机倾斜摄影测量项目的后期成品绘制工作，具体流程如下。

（1）瓦片数据的输入和转换。运用SMART3D软件对倾斜数据模型中拍摄的数据进行处理，转换成区域数据格式obj，该格式适用于eps平台，一旦加载完成，将以三维模式完成数据的收集。

（2）数据的采集与导入。本次测绘项目的主要数据为：不动产数据、附属房屋数据、其他建筑数据、道路数据、土地数据等。在影像清晰度相当的情况下，首先完成的是建筑不动产（标准房屋）的绘制工作，在EPS平台中可以选用采集功能五点房进行图像绘制。如果有必要，可以使用快速键快速绘制六边形房屋数据、窗台、阳台和其他数据。在收集数据的过程中，参考航空摄影数字地图的标准。

（3）检定和校正DLG图。DLG图主要检查DLG元素的完整、属性匹配、正确的字符识别、逻辑序列等等。在构建DLG图形时，需要确保元素的完整性。如果数据不完整，就需要进行额外的现场测量或更改测绘图，并通过详细的测绘数据和校验对DLG图进行修正。

（4）成果输出，数字线划图在经过仔细检查与修改完善之后进行数据输出。

5 DLG图质量检查

如图3所示，将三维测图成果DLG与实测成图的房屋图叠加，可以看出两种方法获取成果图拟合较好，其中有些特殊房屋尤其土木结构的老房屋和遮挡物影响的部分拟合程度不太理想。整体来说，拟合程度还是满足不动产权籍测量要求，达不到精度要求的小部分可以补测和返工完善修饰数字线划图。

6 结语

农村不动产无人机倾斜摄影测量三维建模的影像重叠度应该在68%～75%之间，超过80%并不会有明显的效果提升。具体来说航向重叠度在70%～75%、旁向重叠度在70%～75%时最佳。在其建立的三维模型上解译的农村不动产成果精度分别满足地籍测量规范一级和二级要求，因此倾斜摄影测量技术可以在农村不动产测量中推广应用。

参考文献

[1]金欢.无人机倾斜摄影测量技术在安徽省农村房地一体测量中的应用研究[D].合肥：合肥工业大学，2022.

[2]项翩.无人机倾斜摄影测量技术在农村不动产确权登记中的应用[J].测绘与空间地理信息，2023，46（1）：205-207，210，214.

[3]龙胜.无人机倾斜摄影测量精细化三维建模及数字乡村可视化应用研究[D].成都：成都理工大学，2023.

[4]王科燃.无人机倾斜摄影测量技術在水利工程移民实物调查中的应用研究[D].郑州：华北水利水电大学，2023.

[5]毛志芳，张华平.基于无人机倾斜摄影测量的精细化三维模型精度分析[J].北京测绘，2022，36（8）：1019-1023.

[6]任旭斌，康建锋，于东海.无人机倾斜摄影测量在房屋建筑面积测算中的应用[J].测绘通报，2022（3）：116-120， 126.