基于倾斜摄影测量的房地一体测量技术研究

摘要：将基于倾斜摄影测量技术建成的三维模型场景应用于房地一体测量业务工作中，通过借助三维模型，能够使复杂的不动产信息得到准确、真实表达。利用ContextCapture软件进行三维模型构建，对北京某自然村落测量区域构建模型，在三维模型的基础上进行房产数据采集，同时采用传统测量方式采集控制点数据，进行精度检验。结果表明，无人机倾斜摄影测量技术可以满足房地一体测量精度要求。

关键词：倾斜摄影测量房地一体测量三维模型精度分析

ResearchonIntegratedMeasurementTechnologyofHousingandLandBasedonObliquePhotogrammetry

MAWeichi

BeijingXinxingHuanyuInformationTechnologyCo.，Ltd.，Beijing，102300China

Abstract：Applying3DmodelscenesbuiltbasedonObliquePhotogrammetrytechnologyintheworkofhousingandlandintegratedmeasurementcanaccuratelyandrealisticallyexpresscomplexrealestateinformationthrough3Dmodels.UsingContextCapturesoftwarefor3Dmodelconstruction，amodelwasconstructedforthemeasurementareaofanaturalvillageinBeijing.Basedonthe3Dmodel，realestatedataiscollected，andtraditionalmeasurementmethodsareusedtocollectcontrol pointdataforaccuracycomparisonanalysis.TheresultsindicatethattheUnmannedAerialVehicle（UAV）ObliquePhotogrammetrytechnologycanmeettheaccuracyrequirementfortheintegratedmeasurementofhousingandland.

KeyWords：UAVobliquephotogrammetry;Housingandlandmeasurement;3Dmodel;Accurateanalysis

传统的农村宅基地和房屋权属调查测量方法是通过野外数字化测图方法，如使用全站仪、卷尺和GNSS-RTK等，来获取相关界址点、房角点的坐标和间距。虽然此方法精度高，但基础工作量大，数据处理繁杂，耗时耗力效率低[1]。近年来，利用无人机低空倾斜摄影测量进行农村宅基地和不动产房屋一体化测量的尝试越来越广泛，应用也越来越深入，其实质是将外业拍摄的影像，通过软件生成三维模型并加载在具有数据采集功能的软件平台上，通过矢量化数据采集直接获得所需要的成果数据。虽然该技术在房地一体测量中应用日趋广泛，但其在不同地区测量所得出的成果质量是不相同的，具有局限性[2]。

1技术流程

农村房地一体测量的内容包括测量宅基地界址点、农村房屋房角点和绘制地籍调查底图[3]。本文选择北京延庆某低山地带作为研究区域，根据实地勘察情况布设外业像控点并选取具有特征性的地物点作为检查点，利用GNSS-RTK方法实测这些点坐标。然后，分测量区域内设计飞行方案，利用无人机倾斜摄影技术对测区进行倾斜航摄，并在内业利用获取的倾斜影像进行三维模型重建，通过数据采集平台软件在三维模型上采集成果数据并与外业实测的检查点坐标进行对比分析，结合《地籍调查规程》（TD/T1001—2012）进行精度评价，技术流程如图1所示。

2测量区域

该区域为丘陵山岗地区，面积为1.3km2，村中建筑物较为稀疏分散，树木密集，周围多为山地和玉米地，房屋多为砖砌结构或钢筋混凝土结构，位置排列不规整，少量住房带有围墙，围墙均为砖墙，测量区域俯瞰图如图2所示。

2.1像控点布设

外业像控点的布设与测量是后期内业影像解析和数据处理的基础和保障，其主要目的是计算待求点的空间位置和相片外方位元素，提高空中三角测量计算的精度，实现影像间的最佳匹配，故像控点的布设位置、数量及实测坐标精度都将影响内业影像数据处理和生成的3D模型的精度[4]。在布设像控点时，需要遵循像控点布设的原则、布设密度要求，选择合适的像控点，同时需要考虑以下几个方面的因素。

（1）像控点在地面上标记时应标准规则，与周边环境相比具有明显的视觉色差，容易在倾斜影像中辨别出来。

（2）像控点的分布位置应远离影像边界至少1～1.5cm的距离，以此来削弱投影差对倾斜影像精确匹配的影响程度。

（3）测区中包含阴影的区域不应该布设像控点，否则将会导致倾斜影像中的像控点显示不清晰。

（4）像控点要选择在宽敞的地方，在实地布设像控点时要尽量远离包含电视塔、信号塔和大片水域等会干扰卫星定位信号、影响像控点坐标测量精度的区域，宜选择周围环境较为空旷的地方。

按照像控点传统的均匀全覆盖布设方式进行像控点布设，同时利用GNSS-RTK设备测出像控点的实地坐标，测量坐标系统采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），RTK搭配中国移动CORS进行数据链接和采集，在卫星信号较好时进行数据采集，最终获得高精度的像控点的坐标。

因该区域位于丘陵山岗区，地势起伏较大，根据测区的地理环境、地形地势特点及像控点布设要求，总共布设了55个像控点，像控点位于坚硬的水泥道路及居民房屋前的水泥庭院上，分散在测区四周及内部，覆盖整个区域。部分像控点布设分布图如图3所示（图中圆形代表像控点）。

2.2外业飞行方案设计

无人机外业飞行方案的设计主要包括两个方面的内容：一是根据任务要求及测区环境特点选择合适的飞行平台系统；二是设计好无人机的航摄路线，要求无人机按着设计好的路线进行航摄，安全可靠且影像能对测区全覆盖。合理设计无人机飞行方案是倾斜摄影测量工作的第一步，也是关键一步，因其能直接影响影像数据的质量、外业工作的效率和工期长短。

研究区域位于山脚周边，地势起伏较大，村中居民建筑物分散且稀疏，故本测量区域采用由大疆经纬M300RTK轻小型四旋翼无人机搭载大疆禅思ZENMUSEP1单镜头相机传感器组成的外业飞行系统。经纬M300RTK旋翼无人机具有最大可达15km的控制距离、最长可达55min的飞行时间特点，具有双频道通信功能，抗干扰能力强，可根据实际工作时信号状况和环境的复杂程度智能地切换至最佳信道，在地势起伏较大的山区可有效避开树木等障碍物，保障飞行安全。禅思ZENMUSEP1单镜头相机具有4500万像素的全画幅传感器，单像素尺寸面积可以达到4.4um，并搭载了三轴云台，在保障航拍精度的同时，也确保了稳定性[5]，单架次航摄面积最大可达3km2。测区航线规划图如图3所示。

该区域共拍摄影像1240张，覆盖区域面积2.45km2，外业数据采集用时22min。本次测量内业数据处理所用软件为Bentley公司旗下的ContextCaptureCenter三维建模软件，简称CC软件。ContextCaptureCenter软件主要分为3个模块，分别是ContextCaptureCenterMaster、ContextCaptureCenterEngine和Acute3DViewer。ContextCaptureCenterMaster模块为主控台，主要进行任务创建和管理监视；ContextCaptureCenterEngine模块为引擎模块，主要处理来自主控台提交的任务；而Acute3DViewer相当于预览模块，可通过此模块查看生成的三维实景模型[6]。

3精度分析

生成的三维模型精度和采集的矢量数据精度能否满足农村房地一体测量规范的要求，需要通过实地调查数据进行比较分析。本次测量依据《地籍调查规程》（TD/T1001—2012）对界址点（房角点）精度要求为标准，在外业布设像控点的同时按照随机均匀的原则在测区内选取一些房角点作为检查点，并用GPSRTK实测该检查点的坐标，坐标系统采用2000国家大地坐标系统，每个检查点外业实测10次坐标，以平均值作为最终实测结果，以减弱偶然误差对测量结果带来的不利影响。在测区选取了20个检查点，以g1、g2、…、g20表示，检查点分布图如图4所示。

因农村房地一体测量中主要是确定地物的平面位置，故本次测量中检查点的精度以平面位置精度为准，以平面点位中误差作为参考。为计算检查点平面点位中误差，将生产的实景三维模型导入清华山维EPS软件中，然后利用EPS软件对选定的检查点进行坐标采集，各检查点分别采集10次坐标值，并将外业通过RTK测量的坐标值作为真值。

本文以检查点的平均点位中误差大小来衡量测区3D模型的整体精度，测量区域的精度统计结果分别如表1所示。

测量区域点位中误差最小为0.043m，最大为0.082m，达到二级界址点平均中误差不大于±0.075m，最大点位中误差小于0.15m的要求。

4结语

通过倾斜摄影测量技术实现了多方位的数据采集，获取了有效的地表建筑物侧面纹理信息。通过3D建模，利用EPS裸眼测图软件实现房屋边长、楼层数据信息的采集。与传统调查测量模式相比，该方法极大地提高了工作效率，降低了外业工作强度和生产成本，经实地测量检验，成果精度满足相关规范要求。

参考文献

1. 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.
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. 邓江明.基于倾斜摄影测量的不动产登记技术研究[D].昆明：昆明理工大学，2021.
4. 邹馨，刘健，陈晓勇.无人机倾斜摄影在不动产测量的应用[J].北京测绘，2022，36（10）：1396-1401.
5. 刘伟.倾斜摄影测量在不动产权籍调查更新中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2022，45（10）：214-217.
6. 蔡飞.农村不动产权籍测绘项目风险识别与评价[D].南京：南京林业大学，2022.