无人机倾斜摄影技术在农村不动产测绘中的应用研究

徐小芹 程帆 周勇 许明

摘要：随着科技的不断发展，无人机技术逐渐成为地理信息获取的重要手段，倾斜摄影测量技术具有高精度、高效率的优点。研究旨在探讨无人机倾斜摄影测量的基本原理和关键技术，以及在农村不动产测绘中的应用，详细探讨了像控点布设、内业数据采集、实景模型构建、外业补测等技术流程，输出成果证明了该方法的有效性，可以为农村地籍调查、产权登记和土地规划提供科学有效的依据。

关键词：无人机倾斜摄影技术 农村不动产 影像匹配 航摄规划

中图分类号：P231

Research on the Application of the Drone Oblique Photography Technology in Rural Real Estate Surveying and Mapping

XU Xiaoqin  CHENG Fan  ZHOU Yong  XU Ming

Hubei Institute of Aerial Photogrammetry and Remote Sensing， Wuhan， Hubei Province， 430074 China

Abstract： With the continuous development of science and technology， the drone technology has gradually become an important means of obtaining geographic information， and the oblique photogrammetry technology has the advantages of high accuracy and high efficiency. This study aims to explore the basic principles and key technologies of drone oblique photogrammetry， as well as its application in rural real estate surveying and mapping. It provides a detailed exploration of technical processes such as image control point layout， indoor data collection， real model construction and outdoor supplementary surveying. Output results demonstrate the effectiveness of this method， which can provide a scientific and effective basis for rural cadastral survey， property right registration and land planning.

Key Words： UAV oblique photography technology; Rural real estate; Image matching; Aerial photography planning

随着城市化进程的加快，农村不动产测绘需求日益增长，传统测绘方法已经无法满足大规模、快速测量的需求[1]。而无人机倾斜摄影技术的出现，为农村不动产测绘工作提供了新的解决方案。该技术利用无人机搭载传感器和摄影镜头，从多个角度获取高分辨率的影像数据，能够快速、准确地获取农村不动产的地理位置、形状、面积、层数等信息。近年来，国家出台了一系列政策，鼓励将无人机技术应用于地籍测绘、土地调查等领域。同时，随着农村经济的发展和土地制度的改革，农村不动产的权属问题越来越受到关注[2]。因此，研究无人机倾斜摄影技术在农村不动产测绘中的应用，具有重要的现实意义和政策背景。

1 农村不动产测绘技术

农村不动产籍测量是农村不动产登记的前期基础，随着现代测绘技术的不断升级发展，越来越多的高精度仪器设备投入到测绘工作领域，如GPS、RS、GIS、激光雷达、无人机等。选择科学合理的测绘技术不仅可以满足不动产权籍测绘精度要求，还可以提高不动产权籍调查工作效率，切实保护农户合法利益。当前，国内用于不动产权籍测量的方法主要包括全野外数字化测绘技术、GPS-RTK测绘技术、航空摄影测量、三维激光扫描测量和无人机倾斜摄影测量这5种。

随着科技水平的不断提高，测绘技术也不断更新发展，越来越多的测绘技术应用于农村不动产测绘工作。不同的测绘技术都有本身优缺点，但也有一些共性，如高效率和高精度是相对传统测绘技术的共同优势。总体来讲，近年来新出现的无人机倾斜摄影测量还具有全方位数据采集、成本低和灵活多变优势，在测绘领域得到越来越广泛应用[3]。

2 无人机倾斜摄影测量基本原理和技术

2.1 无人机倾斜摄影测量基本原理

利用无人机作为搭载摄影平台，安置多个传感装置和摄影镜头，对测绘对象进行全方位、多角度的拍摄从而获取目标信息，通过无人机搭载的高分辨率相机进行外业航拍收集影像数据[4]。倾斜摄影测量从正向和前后左右五个方面进行拍摄，可以获得清晰直观、高分辨率的影像资料。获得的正射、倾斜相片重叠起来合成最终影像（如图1所示）。

传统的无人机航拍摄影测量通常只能获取正射影像数据，而无人机倾斜摄影测量可以由一架无人机搭载多个传感器进行多角度拍摄。无人机装备了满足特定监管和技术标准的设备，这套装置由全球定位系统接收器和具有高精度要求的惯性测量单元（Inertial Measurement Unit， IMU）组成。航空摄影阶段该装置能自动记录无人机的飞行高度，将这些数据输入系统，读取每张照片的曝光时间，并分析每张照片的外方位元素。通过多角度采集信息可以综合获取地形信息，为构建三维模型提供全面的数据。在三维重建过程中能够根据图像信息来计算和分析地形特征的几何关系和纹理特征。

2.2 空三加密

无人机倾斜摄影测量中空三精度对成果质量起到决定作用，关键是利用空三加密技术进行数据采集处理。如图2所示为空三加密流程，对获得的原始数据化进行处理，空中连城三角网处理应该选用合适方法，将结果传输至野外像控点，实现高精度位置与姿态测量系统（Position and Orientation System， POS）数据的有效传输，通过平差处理得到外方位元素并确定三维坐标。

3 应用技术流程

3.1平台选择与参数设计

以满足农村不动产测量需求为目标选择适合的无人机平台，保障其具有良好稳定性、负载能力、测量精度和数据稳定性。为了获得高精度的测量数据，需要对无人机倾斜摄影测量的精度与相片质量进行分析和评估。其中需要考虑相片重叠度、相片倾角、相片旋角、航线弯曲度、摄区有无漏洞、影像地面分辨率等方面，这些数据是无人机倾斜摄影测量成果最重要的指标与质检内容。质检方法可以通过比较测量数据和已知数据，或者通过其他测量方法来验证测量精度[5]。如果发现精度不足，需要对参数进行调整，以提高测量精度。

如某项目选用红鹏六轴AC1200无人机，为确保后期建模质量和数据精确性要求，设计的影像航向重叠度为60%～80%，旁向重叠度为15%～60%，以5%作为分界区间，设定的无人机飞行速度依次为40.187 m/s、35.859 m/s、30.416 m/s、23.925 m/s、18.512m/s，航线间距依次为146.032 m、126.102 m、122.772 m、108.588 m、90.367 m、74.114 m。

3.2像控点布设

当前无人机倾斜摄影测量像控点布设并没有完全统一标准，像控点分布尽量均匀，且不宜呈近似直线，结合测区实际情况选取像控点个数。通常都是根据测区地形条件选择合适的布设方案。第一，通常利用摄像采集目标图像自动建立目标模型，以地心坐标系为基础获取地形网格，形成空间位置分布集，在此基础上调整参数进行畸变校正预处理。第二，自动布设像控点，将第一步完成的图像信息导入软件中建立金字塔形象，根据二维激光雷达校验参数生成航带影像缩略图，激活相应的航带ID号，得到无人机的倾斜摄影测量网形。通过自由网平差计算出同名点之间的相对位置关系，完成测量像控点之间的距离调整，得到初始的像控点分布图像。第三，将以上获得像控点导入到刺点范围自动匹配程序，对像控点坐标进行反复计算，选择与图像中心最接近图像作为刺点图像勾勒出刺点范围，完成像控点布设的精度控制。

像控点野外测量平面控制点与平高控制点相对基础控制点的平面位置中误差不应超过地物地面点平面位置中误差的1/5，高程中误差和平高控制点相对邻近基础控制点的高程中误差不应超过基本基本等高距的1/10。

3.3内业数据采集

内业数据采集是一项重要的任务，由于环境因素的影响，采集的数据需要进行质量检查，以确保其达到规范要求，否则需要重新进行飞行采集。在进行内业数据采集时，需要以像控点为单位，通过全站仪和RTK等设备对像控点数据进行精度检查和评定。这一步是至关重要的，因为像控点数据的精度直接影响到整个测区的测量精度。完成像控点数据的采集和处理后需要结合相片POS信息、相机参数应用相关低空摄影测量空三加密软件进行联合平差，平差后需要对空三加密的精度进行评定，其内业加密精度应满足行业相应规范要求，以满足内业数据采集精度要求。评估测区平面坐标是否超出误差范围，同时消除不同观测值之间的误差，从而提高整个测区的测量精度。最后通过野外现场监控的方式，对测区平面坐标进行评估，检查其是否超出了误差范围。如果平面坐标超出了误差范围，就需要重新进行数据采集和处理，以确保测量结果的准确性和可靠性。

3.4实景模型构建

在进行空中三角测量结算时，可以先从相片POS数据中获取外方位元素作为初始值，再通过多视影像特征匹配提取影像航向与旁向间连接点，在建模软件中选择合适的算法，自动匹配同名点，并利用这些特征点构建不规则三角网（Triangulated Irregular Network， TIN）。或者可以提取内业采集完成的数字线划图（Digital Line Graphic， DLG）数据中的地面要素矢量文件及地形地貌要素，如沟渠、河流、湖泊池塘、道路、田埂、等高线、地面高程点等信息参与特征点线构建不规则三角网，完成白模的构建后，将摄影时采集的纹理数据映射到模型上，最终获得测区的三维实景模型。

3.5 外业补测

在无人机倾斜摄影测量的过程中，可能因高大建筑物的遮挡，部分地物的影像数据无法被采集到，导致了模型成果中出现了蜡融现象，即部分地物的位置信息和属性信息不准确。为了解决这个问题，需要结合外业补测与调绘的方法来获取这些被遮挡地物的准确位置信息和属性信息。通过外业补测可以对无法采集到影像数据的地区进行实地测量，获取其准确的地理位置和地物特征，保证测量产品的完整性。而调绘则是对已有影像数据进行校准和修正的过程，通过对比实际测量数据和影像数据，可以对模型成果中的蜡融现象进行修复，提高模型的整体质量和精度[6]。

3.6 成果输出

为了完善农村不动产测绘成果，采取外业补测作为补充手段。通过内部和外部数据的整合与编辑确保测绘成果的完整和精度。将三维测图成果DLG与实际测量的图像进行叠加，比较两种方法获取的成果图拟合度情况，对一些特殊房屋拟合程度还有待提高，可以采取补测和返工的方法进行完善修饰。最后按照需求输出农村不动产测绘成果图、数据统计报告。

4 结语

综上所述，无人机倾斜摄影测量技术具有广泛的应用前景，其关键技术包括航摄规划、影像匹配、空三加密等。应用中需注意像控点布设、实景模型构建和内业数据采集等关键环节，确保数据的准确性和可靠性。在未来的研究中，可以进一步探讨如何提高这些关键技术的精度和稳定性，以更好地服务于农村不动产权籍测量工作。

参考文献

[1] 文静，朱兵，陈家喜，等.无人机倾斜摄影技术在乡村建设中的应用[J].测绘通报，2023（S1）：101-104，110.

[2] 葛城峰，彭天祥，魏廷荣.基于无人机倾斜摄影技术的农村房屋不动产测量方法[J].经纬天地，2022（4）：35-37.

[3] 于凯强.基于无人机倾斜摄影技术的农村不动产测量研究[D].西安：长安大学，2023.

[4] 魏军，于洪雨，靳巧珠，等.无人机倾斜摄影技术在农村房地一体确权登记项目中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2023，46（2）：60-63.

[5] 赵琪.低空无人机倾斜摄影测量实景三维模型构建[J].兵器装备工程学报，2022，43（4）：230-236.

[6] 宿文松.基于无人机倾斜摄影测量的露天矿三维建模及应用[D].邯郸：河北工程大学，2023.