无人机倾斜摄影测量在农房地调查中的应用

无人机倾斜摄影测量在农房地调查中的应用

董赟峰

中化地质矿山总局浙江地质勘查院，浙江杭州  310000

摘要：随着时代的快速发展，我国社会经济发展迅速，城乡一体化建设不断加快，当前的新形势下，农村逐步成为发展的重点，为摸清广大农民的住房情况，并获取准确的宅基地数据，以便对农村发展科学规划，国家组织开展农村房地一体调查工作。在此项工作中，可对无人机倾斜摄影测量技术合理运用。从无人机倾斜摄影测量关键技术分析入手，详细论述了农村房地一体测量无人机倾斜摄影测量的应用。

关键词：无人机倾斜摄影测量；农房地调查；应用

引言

近年来，随着我国社会经济的快速发展，信息科技水平快速提高，并在各领域得到了广泛的应用。测绘地理信息时会使用到多种先进设备，包括无人机和激光扫描等，因此需要一种新技术完成地籍图的数字化成图。以无人机设备为研究对象，介绍了倾斜摄影测量获取影像的方法，在获取农村房地数据的过程中，利用三维测图系统提升生产效率，完成了调查任务。

1农房地调查概述

基于农村土地使用制度的深化改革，特别是土地确权需为相关主体登记发证，根据上级要求，对地区所有农村进行调查并测量村民个人的宅基地和集体所有的建设用地。同时进行了权籍调查，即为地籍上的附着物，如农房和田地等。在权籍调查过程中，严格遵循相关技术规范，逐一登记地区农村的不动产权籍。该调查项目任务量较为庞大，工期相对较短，各项调查流程较多，具有较强的复杂性，如果使用传统的地理信息测绘方法，会浪费大量的资源，调查成本会显著提升，工作效率会处于较低水平，难以在规定的时间内完成相应的调查任务。

2无人机倾斜摄影测量关键技术

2.1测量原理

当倾斜摄影测量系统中搭载的相机为5镜头相机，无人机的飞行方式为S形，此时测量系统可同时拍摄周围四个方向以及垂直方向的影像;系统搭载单镜头相机时，无人机的飞行方式为井字形，镜头垂直形下拍摄正摄影像，镜头在云台的控制下，角度会偏斜，无人机沿着规划的轨迹飞行两遍，可获取四组倾斜影像。当某个地物的影像同时出现在三张以上的照片中时，计算机通过识别，并利用相应的方法，便可获取到拍摄物体的三维坐标。倾斜摄影测量系统采用的是3D建模的方法，常用的有两种，分别为Lidar数据结合影像、完全依托倾斜影像。

2.2影像密集匹配

在倾斜摄影测量中，多视影像的密集匹配是技术核心。从多视影像的特点来看，它的分辨率较高，影像重叠度大，由此容易引起数据冗余问题。倾斜摄影相机是通过无人机搭载，因无人机本身飞行的高度偏低，加之飞行过程中受到风的阻力影响，稳定性一般，所以会导致拍摄到的影像具有明显的重叠度变化，增大了多视影像同名点的获取难度。为了能够在多视影像当中以较快的速度找到同名点，恢复被拍摄物体的三维信息，便需要进行密集匹配。

3无人机倾斜摄影测量在农房地调查中的应用流程

3.1获取影像

（1）利用无人机采集影像数据

应用倾斜摄影技术需要一个稳定的飞行平台，该飞行平台需要多台传感器，以便获取不同角度的影像，获取的角度越多，地面物体的信息就更加全面。摄影角度的不同会产生不同的影像，垂直拍摄的为正片，倾斜拍摄的为斜片。地物情况可由该技术充分反映出来，其可与多项技术完美融合在一起，共同完成三维模型的建模。该技术采集影像数据的具体流程是完成实地勘察，了解基本情况;设计出飞行方案;申请空域和准备航拍;采集相关影像;整理并提交成果。利用无人机采集数据时，要注意覆盖整个测量区域，从多个角度和方向完成摄影工作。重视重叠度，充分调查测量区域房屋的密度，通常情况下，重叠度在航向和旁向上均为80%。设计好航高，航高的设计要有相应的计算，充分结合摄影相机参数。要保证影像质量，影像应具有丰富的层次，柔和的色调，应足够细致，便于辨认所有的地物影像。

（2）布设并采集像控点

无论是测量地籍还是倾斜角度的摄影测量，都需要布设并采集像控点。地籍测量成果的精度受到像控点位置选择的影响，因此，在布设像控点的过程中，应注意以下内容:一是选择合理的像控点。在影像上必须能够清晰判读像控点，在布设的具体位置上可以选择屋顶的房角，必须保证屋顶水平，不能存在斜面，可以选择在水泥地面的角点，保证地面平整，同时，可以在无人机正式航拍前使用油漆或石灰做好标记，放置像控点。二是要注意像控点布设的间距。每个像控点之间的距离应保持在至少50m，同时，像控点必须在测量区域内均匀分布，尤其是在边界位置及房屋地等关键位置，必须重视像控点的布设。三是要注意像控点精度的控制。采集像控点坐标数据的过程中，要借助全站仪，保证每一个像控点数据的平面精度。

3.2处理影像

调查进行过程中，航摄影像的处理使用了二维和三维采集工具，影像采集可以使用叠加实景的三维模型。处理影像时，可以从多视角入手，在二维采集和三维采集交互进行过程中完成一体化采编，这样处理的影像数据成果可实现信息化，影像数据可以完成GIS数据库转换，实现图像和数据库的一体化。

（1）DP－Smart空三建模

该软件的基础是连续的影像，过程并不复杂，全程无需人工进行干预，在该软件的作用下，可以在全自动化状态下生成三维模型，具有较高的分辨率。该软件的构成较为复杂，需要摄影测量获取数据，利用计算机视觉和几何算法作为重要的支撑。

（2）DP－Modeler测图

该软件可以矢量测绘房屋的轮廓和点状地物，还可以有效提取高程点，这些功能的实现需要倾斜影像和实景三维模型共同发挥作用。在利用该软件作业时，必须完成编码工作，将国际编码赋予地物要素，依据测图对象的不同，将相应的编码激活，完成矢量测图的步骤，将采集成果导入标准的地形图中。为了保证测图的精度，需要在二维和三维一体环境下，利用该软件矢量提取地形地物。以往在航测拍摄屋檐的过程中难以获得清晰的影像，必须由地面作业的工作人员辅助，利用该软件可以直接通过倾斜角度将屋檐下方的情况完整拍摄出来，减少了地面工作，测量区域的村民不会被测量工作所扰，测图效率将大大提升。在完成矢量提取之后，应将矢量对应属性的信息录入到面板中的“字段属性”上，在完成全要素矢量提取之后，在Cass中将导出的文件打开，通过简单的操作直接成图，无需其余步骤。

3.3分析精度

（1）模型精度

为了对该软件建立的三维模型精度进行验证，在实验区域中选择了30个检测点，这些检测点均为特征明显的地物点，在精度检测三维模型的过程中，需要利用所在地区省份的卫星导航定位系统，以连续运行基准站网络RTK的形式进行。分析精度检测结果可知，三维模型检测点的最大点位误差在±5.84cm，最小的点位误差在±1.31cm，该三维模型的平均点位差在+3.2cm，该三维模型满足地籍测量平面控制点的技术要求，因此可应用于测绘生产地籍图。

（2）地籍测量成果精度

实验在区域内随机选择了房角点，数量为100个，以验证DP－Modeler测图成果精度，选择全站仪在实地完成验证，根据相关精度检测结果可知，点位误差在最大位置上的数值为+8.72cm，在最小的位置上数值为+2.35cm，符合测量地籍规程中对解析界址点精度的各项要求，可用于实际生产。

结束语

以农村房地测图为研究对象，利用无人机倾斜摄影测量完成精度检测工作，利用相关软件建立了三维模型，与测图成果进行比对，计算模型的点位误差和测图成果的点位误差。根据结果可知，模型和测图成果的精度满足数据处理要求，可用于农村房地调查中的地籍图测绘。

参考文献

［1］卢加华，刘健．无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体中的应用［J］．地矿测绘，2020，36（1）：44－47．

［2］邓清军，张士武，徐邦鑫．无人机倾斜摄影技术在农村不动产确权中的应用［J］．北京测绘，2018（2）：225－228．