無人機攝影測量技術在農村不動產測量中的應用

劉柱

摘要：維護農民合法權益，是“三農”工作的重要保障，而不動產地籍測量工作的質量高低將直接影響農村經濟發展，切實關系農民的自身利益。近年來，無人機技術隨著科學技術的發展突飛猛進，隨之而來的是傾斜攝影測量憑借著無人機作業也不斷在測繪行業內應用廣泛，人們越來越熟練和頻繁地使用該技術創建真實場景的三維模型。通過無人機傾斜攝影對農村不動產進行測量，探討航攝的實施、像控點布設與測量、數據處理與模型構建以及制作數字線劃圖，為無人機傾斜測量技術的完善提供了經驗和參考。

關鍵詞：無人機攝影測量??農村不動產??數字線劃圖??三維模型

中圖分類號：P231

Application?of?UAV?Photogrammetry?Technology?in?the?Surveying?of?Rural?Real?Estate

LIU?Zhu

（Beijing?Xinxing?Huanyu?Information?Technology?Co.，?Ltd.，?Beijing，?102300?China）

Abstract：Safeguarding?the?legitimate?rights?and?interests?of?farmers?is?an?important?guarantee?for?work?related?to?agriculture，?rural?areas?and?farmers，?and?the?quality?of?the?cadastral?surveying?of?real?estate?will?directly?affect?the?development?of?rural?economy?and?be?effectively?related?to?farmers'?own?interests.?In?recent?years，?UAV?technology?has?advanced?by?leaps?and?bounds?with?the?development?of?sicence?and?technology，?oblique?photogrammetry?has?also?been?widely?used?in?the?surveying?and?mapping?industry?with?the?help?of?UAV?operations，?and?people?are?becoming?more?and?more?proficient?and?frequent?in?using?this?technology?to?create?the?three-dimensional?models?of?real?scenes.?This?paper?uses?tilt?UAV?photography?to?measure?rural?real?estate，?and?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?graphics，?which?provides?experience?and?reference?for?the?improvement?of?oblique?UAV?measurement?technology。

Key?Words：UAV?photogrammetry;?Rural?real?estate;?Digital?line?graphic;?3D?model

農村不動產調查是一項保障農民權益的惠民政策，是國家了解農民住宅情況的重要手段，是科學編制新農村發展規劃的基礎數據來源[1]。對于農民而言，不動產調查是將個人的宅基地房屋財產合法化、權益化的有效途徑。這里的農村不動產調查是農村土地和農村房屋的一體化調查，其中農村土地調查是以每一宗地為調查單元，測定其界址點，繪制界址線，查清權屬以及用途；農村房屋調查是調查宅基地內部房屋的坐落、面積、層數、權屬、建筑材料以及利用狀況等基本情況。農村房屋調查是對農村不動產調查的進一步細化調查，兩者都涉及不動產界址點的測量[2]。

本文在分析無人機傾斜攝影測量技術的基本原理的基礎上，設計試驗方案，以北京門頭溝為研究對象，應用無人機低空傾斜拍攝技術對該地區開展農村不動產測量工作，評價其可行性、可靠性和應用性，從而規范農村不動產測量中無人機傾斜攝影測量技術的作業方式、操作模式，為該技術的推廣和進一步發展提供參考和可行性建議。

1?無人機傾斜攝影測量技術流程

無人機傾斜攝影測量技術流程如圖1所示。

2?航攝實施

本文選取紅鵬六旋翼無人機AC1500作為試驗儀器。這種無人機具有性能好、更換槳葉與電池方便、安裝與調試容易上手等優勢，并且該機型雖然設計輕便，但是面對惡劣的風雨天氣也能夠正常工作[3]。與此同時，針對傾斜攝影測量的研究而言，該系統各項性能參數與指標都非常合適。

為保證研究結果的科學性，本次試驗設計要求無人機傾斜攝影測量外業的影像重疊度在60%～80%之間，且以5%作為分界區間。

在綜合考慮完成以上幾點后，根據以下操作過程完成這次航攝任務：（1）飛行準備；（2）檢查設備；（3）影像采集；（4）地面控制；（5）飛行平臺的降落；（6）航攝設備檢查。

最后，檢驗航空拍攝數據的質量是否符合要求。其中包括圖像的清晰度、水平度、色調和對比度；是否有明顯的大面積反射、陰影和誤差；此外還要看圖像上是否有錯位出現[4]。當出現了以上幾種情況時，要按照設計任務的需求來判斷是否再次飛行。

3?像控點布設與測量

3.1?像控點布設

無人機傾斜攝影測量在采集影像時，需要在測區內設置一定數量的影像控制點，而野外影像控制點的設置與數字精度相關聯。影響空三坐標測量的結果有圖像控制點的數量、點的選擇、數據的準確性等幾方面，應盡可能嚴格規范且準確進行像控點的選擇。本次測量面積為1.07?km2，雖然面積不大，但是房屋建筑高低起伏，對本次測量存在一定影響。因此，為了更好地把控圖像生成時的精度，在考慮地形和房屋分布等因素之后，布設36個影像控制點（如圖2所示）。

野外圖像控制點的布設應符合《低空數字航空攝影測量規范》的要求，遵循圖像控制點在測區內三維均勻分布的原則，各點不應呈近似直線分布[5]。具體部署方案為：在進行飛行前必須部署圖像控制點；控制點在測區內按路線統一布置，不受地圖單元的約束；選擇測量區內比較明顯的像控點，防止其他因素干擾帶來的誤差；在相鄰圖像、路線之間設置圖像控制點；在攝影范圍內必須包含所有控制點；要盡量選擇地面硬度好、不易損壞的位置。測量區域內圖像控制點的樣式如圖3所示。

3.2?像控點測量

當無人機采集圖像時，需要進行像控測量。它的主要工作是為航空三角測量加密提供較準確可靠的信號源，如影像控制點的大地坐標、圖像上的詳細刺點位置等[6]。像控點測量最主要的作用是連接大地測量成果和攝影數據。像控點的質量直接影響數據測量的精度，所以要根據現場測量規范的要求，獲得較為準確的像控點三維坐標。在本工程中，獲取像控點三維坐標的主要方法采用了實時動態定位系統進行測量。采用這種方法主要是為了更準確地采集數據精度，即每個像控點施測采用半分鐘內成果平滑均值作為依據，像控點位采用固定解測量平面和高程坐標3次。

4?無人機傾斜攝影測量內業數據處理

4.1?數據處理與構建模型

建立三維真實模型是通過圖像匹配、時空加密、紋理映射等方法生成三維模型的過程，這一過程是在無人機傾斜攝影測量數據處理的基礎上完成的。當完成飛行任務后，用目視檢查判斷是否通過，然后再經過室內圖像處理，快速建立該區域的三維模型。

當前可供選擇的傾斜圖像處理軟件比較多，因為對測區數據的精度有不同需求，所以使用的航空影像處理軟件要根據其需求進行相應的改變。在進行綜合評測后，采用3D建模和現實世界數據捕捉（Smart3D?Capture）軟件完成數據的室內處理。操作流程如圖4所示。

4.2?制作數字線劃圖

對農村不動產地籍進行測量的過程中，一種高效數字產品——數字線劃圖（Digital?Line?Graphic，DLG）被衍生出來。這種數字產品出現之后被頻繁應用于農村不動產地籍調查工作中。在測量過程中，不動產地籍測量工作的質量直接受數字線劃圖的精度影響，對農民而言，數字線劃圖是否高質量直接影響其實際利益。數字線劃圖的精準度受到影像質量、像片控制點精度以及三維模型質量等多種因素的干擾，通常情況下會選擇易于操作的三維測圖軟件制作數字線劃圖。

本文選用的三維繪圖軟件為EPS，并結合Smart3D?Capture軟件完成本次農村不動產無人機傾斜攝影測量項目的后期成品繪制工作。

5?DLG圖質量檢查

將三維測圖的DLG圖與實測成圖的房屋圖疊加，可以看出兩種方法獲取成果圖擬合較好，其中有些特殊房屋尤其是土木結構的老房屋和遮擋物影響的部分擬合程度不太理想。整體來說，擬合程度還是滿足不動產權籍測量要求，達不到精度要求的小部分可以補測和返工完善修飾數字線劃圖。如圖5所示的通過兩種方法獲得的相同房地產要素的疊加分戶圖。

6?結語

農村不動產無人機傾斜攝影測量三維建模的影像重疊度應該在68%～75%之間，超過80%并不會有明顯的效果提升。具體來說，航向重疊度在70%～75%、旁向重疊度在70%～75%時最佳。在其建立的三維模型上解譯的農村不動產成果精度，滿足地籍測量規范一級和二級要求，因此傾斜攝影測量技術可以在農村不動產測量中推廣應用。

參考文獻

[1] 金歡.無人機傾斜攝影測量技術在安徽省農村房地一體測量中的應用研究[D].?合肥：合肥工業大學，2022.

[2] 項翩.無人機傾斜攝影測量技術在農村不動產確權登記中的應用[J].測繪與空間地理信息，2023，46（1）：205-207，210，214.

[3] 龍勝.?無人機傾斜攝影測量精細化三維建模及數字鄉村可視化應用研究[D].?成都：成都理工大學，2023.

[4] 王科燃.?無人機傾斜攝影測量技術在水利工程移民實物調查中的應用研究[D].鄭州：華北水利水電大學，2023.

[5] 毛志芳，張華平.基于無人機傾斜攝影測量的精細化三維模型精度分析[J].北京測繪，2022，36（8）：1019-1023.

[6] 任旭斌，康建鋒，于東海.無人機傾斜攝影測量在房屋建筑面積測算中的應用[J].測繪通報，2022（3）：116-120，?126.