傾斜攝影測量在不動產權籍調查測繪中的應用

陳 哲

(德州市自然資源局，山東 德州 253000)

0 引言

當前，我國正在開展農村房地一體化調查工作，該項工作是保障農民宅基地、集體建設用地及其附著房產合法化、權益化的有效途徑[1]。不動產權籍調查測繪是農村房地一體化調查的基礎工作，是獲取不動產的權屬、位置、用途、面積等基礎數據的唯一手段，所形成的數據、圖件、表冊經現場求證并經登記后具有相應的法律效力。

傳統的不動產權籍調查測繪方法存在以下兩方面的問題：(1)借助全站儀和GNSS-RTK等常規儀器進行作業時受天氣等外界因素影響較大，需要的工期較長且消耗大量的人力和物力。(2)采用傳統的豎直攝影測量技術雖然提高了工作效率，但對作業人員和軟硬件設施的要求較高，所拍攝影像經內業矢量化測圖后，房檐改正等問題仍需要進行大量的外業調繪工作。

傾斜攝影測量是近幾年新興發展的一項測繪技術，具有機動靈活、高效快速、作業成本低等特點，其通過不同視角的相機同步采集地面物體的頂面及側視紋理信息[2]，獲取的數據經處理后生產出高分辨率真三維模型，可直觀地展示出地物的實景情況，再通過專業數據采集軟件繪制出多種矢量圖件，為農村房地一體化調查工作提供可靠的技術支持。

1 傾斜攝影測量技術簡介

傾斜攝影測量技術自2010年引進中國后已得到迅猛發展。該技術有效融合了近景攝影測量與傳統航測技術的優勢，但又與傳統航測只能單架次獲取地面物體下視影像不同，其在飛行平臺上增加了與下視方向成15°以上的前、后、左、右4個傾斜鏡頭[3]，加上1個下視鏡頭共5個鏡頭同時曝光，不僅能采集到地面物體的多視角高清立體傾斜影像，同時還能拍攝到地物的側面紋理信息,如圖1所示。所獲取的影像經處理后可快速構建出目標區域的三維模型，該模型具有清晰的紋理和精確的地理位置，借助于專業數據采集軟件不但可以實現地物的三維數字化精準量測，還可進一步生成多種數字化測繪產品，滿足各行業的生產用圖需求。

圖1 傾斜攝影測量技術作業示意圖

2 應用實例

2.1 項目情況

某農村房地一體化調查項目需進行不動產權籍調查測繪工作?？紤]到使用傳統作業方法不能在約定工期內完成任務，本項目決定利用無人機搭載傾斜攝影測量設備采集數據，再利用測圖軟件制作不動產圖件。測區為某行政村，地面起伏小，行政區劃面積約2.92 km2，居民地面積約為0.36 km2，建、構筑物分布較為集中。

2.2 數據獲取

(1)航空攝影。本項目航飛采用北京數維翔圖DM-610G六旋翼電動無人機，翼展2.25 m，有效荷載5 kg，續航時間約3 h。傾斜相機為紅鵬AP5600微型5 鏡頭多視角傾斜相機，相機傾角為45°，鏡頭焦距為20 mm。本次航飛的參數設置如下：旁向重疊度為60%，航向重疊度為75%，傾斜攝影參數的左右傾角小于40°，前后像頭傾角小于50°，在同一條航線上最小和最大航測高度高差小于45 m。應選擇周邊高樓樹木遮擋少、視野比較開闊并避開微波塔等有干擾信號和人群密集的地方及良好的天氣進行飛行作業。本項目共獲取到航攝區域1 345張符合規范要求的地面傾斜影像及對應的POS點數據，影像高度為7 854像素，寬度為5 213像素。

(2)像控點測量。本次作業航攝分區時，為確保所有像控點分布均勻，將路網作為攝區的分界線，布設了較多的形狀顯著的地面像控點，以滿足攝區內最低點分辨率高于1.5 cm的精度要求。像控點的布設方案為：像控點設置于每3條航帶的旁向方向與每隔8條基線的航向方向的交叉位置，保證像控點的重疊范圍在4～5片像片以內，并且具有一定的幾何強度。像控點的坐標全部采用CORS網絡RTK實地進行測量。

2.3 數據處理

(1)數據預處理。航攝飛行獲取的原始影像數據使用與相機鏡頭配套的專業軟件進行圖像后處理，對每架次飛行獲取的影像數據及時、認真地進行檢查和預處理，對不合格的區域需進行補飛，確保所有的影像清晰，色彩柔和無反差，拼接無明顯重影和錯位現象。

(2)空三處理。使用ContextCapture軟件進行空三處理。該軟件的AT模塊采用光束法局域網平差，支持垂直影像和傾斜影像同時導入參與空三計算。根據外業測定的像控點成果提取特征點和同名像對，再通過連接點匹配、相對定向、區域網聯合平差等步驟，最終得到本項目的空三成果。

(3)實景三維模型制作。本項目的實景三維模型利用ContextCapture軟件進行生產。由于模型制作的計算任務量較大，為提高數據處理速度，處理過程中采用多個高性能服務器進行集群式并行暈渲，基于空三加密成果進行3D重建，經自動執行密集圖像匹配、3D TIN網格構建、3D白膜創建、自動紋理映射、紋理圖集打包、LOD生成等處理后，以OSGB格式生成實景三維模型。

(4)地籍圖測制。采用清華山維EPS立體測圖軟件導入以上數據并保存為工程文件，由作業員在工程中進行點、線、面等矢量信息繪制，按照大比例尺測圖國標標準設定圖層與符號，快速、精確地制作地籍要素矢量數據,如圖2所示。測圖成果為初級線劃圖，經軟件導出為DWG格式，并利用南方CASS9.1地形圖處理軟件進行圖形數據的編輯。

(5)外業調繪補測。矢量數據測圖完畢，經粗略編輯后的數字線化圖打印輸出進行外業調繪，主要工作內容為采用電子調繪的方式對原圖上錯繪和遺漏的地物、地貌進行補測，測注高程注記點，同時調注各種地理名稱、房屋層數結構等屬性信息。調繪工作完成后再轉到內業進行成果整理，經質量檢查合格后完成地籍圖的測制。

2.4 精度檢查

為了驗證地籍圖成果是否滿足地籍測繪規范的精度要求,均勻選取地籍圖內房角以及地面具有明顯特征的共121個檢查點，利用全站儀和CORS網絡RTK實測的方法，將實測的坐標值與從地籍圖上量測的解析坐標值進行比對，計算兩者之間的較差，經統計后的結果如表1所示。

表1 精度統計分析表

根據中誤差計算公式：

(1)

式中：M為中誤差，cm；n為檢測點的數量；Δi為i坐標較差，cm。經計算得出檢測點的中誤差為3.7 cm,滿足地籍測繪規范中界址點精度不超過5.0 cm的要求。

3 結語

傾斜攝影技術在理論基礎、作業方法等方面均能滿足不動產權籍調查測繪的技術要求，為農村房地一體化調查工作提供了嶄新的數據獲取方式。文中以實際項目為例，對無人機傾斜攝影測量的數據成果精度進行了檢驗，中誤差滿足地籍測繪規范中的精度要求。相信隨著技術的進步，傾斜攝影測量將會不斷地升級完善，其在不動產權籍調查測繪中的應用前景將更加廣闊。