蘭溪市自然資源和規(guī)劃局 徐睿胤 章永斌

浙江省土地信息中心有限公司 田 麗

一、無人機攝影測量的工作原理

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，無人機是由遙控設備或自備程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機一般由飛行控制平臺系統(tǒng)、有效載荷系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)三大部分組成。無人機攝影測量是依托無人機為主要的信息接收平臺，通過無人機機載攝影信息采集和處理設備，將最終所獲取的地理信息傳輸?shù)綔y繪中心，經(jīng)過數(shù)據(jù)技術(shù)處理，形成立體化的數(shù)字模型，并對光柵影像進行裁剪、合成、鑲嵌、重疊等融合形成數(shù)字正射影像圖的過程。

（一）無人機外業(yè)攝影

在無人機上搭載高分辨率的專用攝影相機，通過遙控和GPS 導向等方法以一定的速度和線路進行攝影記錄。在航攝前應根據(jù)測區(qū)的大小，測區(qū)內(nèi)地形起伏的高低以及比例尺等設定好航攝線路、飛行高度以及相片的航向和旁向的重疊度。通常民用無人機攝影測量的飛行高度一般為地面50—250 米，其數(shù)據(jù)主要記錄方式為光柵影像，航高越大，地面分辨率越小，單幅影像對應地面范圍越大，影像地物畸變越小，因此在航向重疊度和旁向重疊度一定的情況下，航高越大相鄰航線可以設計越寬，影像曝光時長可以設計越長，測區(qū)光柵影像數(shù)越少。

（二）像控點的布設和測量

1.像控點的布設原則：外業(yè)測量像控點能夠在航攝照片影像上找到對應的點位，能夠在照片影像上準確刺出像控點，一般選在地面高度變化不大且平緩地區(qū)，清晰且無歧義，應避免樹下、房角等容易被遮擋的地方；分辨率應根據(jù)設計航飛的地面分辨率選擇野外實測的點類型；像控點最好在飛前布點，便于在飛行航攝采集的相片影像數(shù)據(jù)上就有靶標，后期空三加密量測時能夠?qū)⑾窨攸c準確刺在照片影像上；像控點圓形標或方形標一般選擇航攝影像6—7 個像素大小，且像控點標志物應與周邊地面顏色形成鮮明對比；相鄰像對和相鄰航線之間的像控點應盡量公用，當航線間像片交錯排列不能公用時必須分別布點，即位于自由圖邊或非連續(xù)作業(yè)的待測圖邊的像控點，一律在圖廓線外，確保成圖滿幅；像控點應盡可能的聯(lián)測成平高點。

2.像控點的測量：像控點一般用測量儀器測量平面坐標和高程，平面坐標一般采用GPS 測量方法，也可以用RTK 或全站儀測量方法；高程最好采用水準儀聯(lián)測測區(qū)附近已有高程水準點的測量方法，也可以采用GPS 高程測量方法；平面坐標和高程精度控制在1∶500 地形測量圖根點測量精度。

（三）數(shù)據(jù)處理

完成外業(yè)航攝和像控點測量后即可進行內(nèi)業(yè)處理：內(nèi)業(yè)處理就是將獲取的影像數(shù)據(jù)及POS 數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)處理軟件如Pix4Dmapper軟件，進行像片自動裁剪、合成、鑲嵌、重疊等融合處理，同時利用外業(yè)測量的像控點平面坐標和高程輸入系統(tǒng)所對應的像控點，進行空三加密處理，生成數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖，最后生成帶坐標信息的TIFF 圖片，在影像信息上進行手工地物的勾繪和外業(yè)調(diào)繪，同時利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進行地貌處理，生成數(shù)字線劃圖，在數(shù)字線劃圖正式出圖前需利用數(shù)字正射影像圖進行野外摳檐調(diào)查。

（四）數(shù)字正射影像圖和數(shù)字線劃圖的平面精度檢查

以目前的技術(shù)水平，利用無人機傾斜攝影生產(chǎn)的三維模型進行三維測圖生產(chǎn)的地籍圖有較大的精度不合格的風險。2018年6月23日，在蘭溪市上華街道片區(qū)使用清華山三維測圖軟件EPS2016，利用無人機傾斜攝影生產(chǎn)村莊農(nóng)房三維模型，與原有的全野外使用全站儀數(shù)字測繪的1∶500 村莊地形圖對比，分析利用三維模型進行三維測圖生產(chǎn)的地籍圖是否滿足1∶500 地籍圖的數(shù)學精度要求（見上表），試驗結(jié)果：試點三個村只有應家村能夠達到精度要求。此技術(shù)路線生產(chǎn)必須進行優(yōu)化：一是在航攝的各個精度質(zhì)量環(huán)節(jié)（像控點布控、空三、測圖以及后期人工干預摳檐過程等）安排足夠的質(zhì)檢力量，嚴格把關，將航高控制在120 米以內(nèi)，地面分辨率在1.5 厘米左右，對村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記的數(shù)學精度是能夠達到的；二是如果在村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記中，只利用無人機攝影測量生成地面分辨率在3.0 厘米左右的正射影像圖作為調(diào)查地圖，在調(diào)查中全面量測農(nóng)房分層平面圖，利用農(nóng)房底層分層平面圖測量數(shù)據(jù)在正摳檐調(diào)繪1∶500 線劃圖的過程中，對村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記的宗地界址點間距的數(shù)學精度是能夠達到要求的，但相鄰宗地界址點間距的數(shù)學精度還是存在一定比例的粗差率。通過對三個村試驗結(jié)果的分析研究，建議在村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記中采用無人機攝影測量和全野外房產(chǎn)分層平面圖測量相結(jié)合的技術(shù)思路，這是當前一定時期內(nèi)村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記較優(yōu)的選擇。

三個村的精度統(tǒng)計表及航高表

二、在農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記中的應用

（一）快速獲取大比例尺地形圖及影像圖

農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記離不開現(xiàn)勢性強的大比例尺高精度地形圖及影像圖。以蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記為例，需要提供1∶500 的地形圖進行村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記前的權(quán)屬調(diào)查和宗地測量，該街道現(xiàn)有21 個行政村，農(nóng)房9000 宗分布在轄區(qū)東西長約8.7 千米，南北寬約8.5 千米，總面積約74.33 平方公里。如果采用傳統(tǒng)的全野外數(shù)字化測量將難以在規(guī)定時間內(nèi)完成。測區(qū)內(nèi)地形平坦開闊，適合進行無人機航拍攝影。根據(jù)測區(qū)情況，將測區(qū)以自然村為單位一村一架次進行拍攝，航線設計：航高90—150 米，航向重疊度為70%，旁向重疊度為60%，航攝影像地面分辨率為3.0 厘米；相幅大小為4896×3264 像素，相機焦距為18 毫米，像素大小為4.8 微米，每個村拍攝約300—1000 張航片。各自然村在航攝前即進行像控點布設，每個村布設9—15 個像控點，6—8 個像控點用于影像數(shù)據(jù)處理，余下的像控點用于村莊數(shù)字正射影像圖及村莊數(shù)字線劃圖的控制點測量精度的檢查。

（二）建立權(quán)籍圖與權(quán)籍調(diào)查資料之間的對應關系

在蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記所需的權(quán)籍資料收集過程中，利用無人機航攝制作的村莊數(shù)字正射影像圖以村為單位標注農(nóng)房所有權(quán)人，并以農(nóng)房所有權(quán)人為單位收集以戶為單位的村集體經(jīng)濟組織成員的基本登記信息（家庭成員姓名、身份證、戶口等相關資料）；及時以戶為單位審查農(nóng)房一戶一宅政策的落實執(zhí)行情況（對符合一戶一宅政策的農(nóng)房所有權(quán)人出具村集體經(jīng)濟組織一戶一宅核查表，對不符合一戶一宅政策的農(nóng)房所有權(quán)人依法依規(guī)進行處理并出具鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道及以上人民政府對該戶違法違規(guī)情況的處理意見，對符合補辦宅基地及建設規(guī)劃審批的及時辦理補辦手續(xù)）；農(nóng)房不動產(chǎn)所占宅基地的來源資料（農(nóng)房所占宅基地的審批情況、村集體經(jīng)濟成員之間的宅基地調(diào)劑情況、宅基地繼承情況、兄弟之間在分戶析產(chǎn)中的宅基分配情況）；農(nóng)房不動產(chǎn)建設規(guī)劃審批資料（農(nóng)房村鎮(zhèn)規(guī)劃用地許可證、建設工程規(guī)劃許可證、規(guī)劃驗收合格證明等農(nóng)房建設過程的有關行政許可情況）。

（三）快速制作農(nóng)房宗地圖和農(nóng)房分層平面圖量測

在蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記所需的農(nóng)房宗地圖和農(nóng)房分層平面圖量測的過程中，對照已標注農(nóng)房所有權(quán)人的村莊數(shù)字正射影像圖與實測的農(nóng)房底層分層平面圖數(shù)據(jù)，生成村莊數(shù)字線劃圖，在村莊數(shù)字線劃圖上按農(nóng)房墻角及陽臺垂直投影所占的宅基地繪制農(nóng)房宗地圖圖層，并生成宗地實際占地面積和宗地界址表及村莊數(shù)字地籍島圖，對照該戶農(nóng)房不動產(chǎn)所占宅基地的來源資料確定該宗地應確權(quán)的宅基地面積，并在宗地圖上標注“該宗地實際使用面積為XX 平方米，實際確權(quán)登記面積為YY 平方米”；實地量測的分戶農(nóng)房分層平面圖，并按規(guī)范計算分層建筑面積（蘭溪市上華街道村莊農(nóng)房不動產(chǎn)95%以上為單體獨幢和連排，計算分層建筑面積可以直接按當層外墻計算），以戶幢為單位計算農(nóng)房實際建筑面積，利用農(nóng)房的宗地確權(quán)的宅基地面積對比該農(nóng)房每層建筑面積（層建筑面積ZZ 平方米大于或等于宗地確權(quán)的宅基地面積YY平方米的，該層的確權(quán)建筑面積應標注為確權(quán)的宅基地面積YY 平方米；該層建筑面積ZZ 平方米小于宗地確權(quán)的宅基地面積YY 平方米的，該層的確權(quán)建筑面積應標注為層建筑面積ZZ 平方米；超出規(guī)劃許可的建筑層，該層的確權(quán)建筑面積應標注為0），各層確權(quán)的建筑面積之和為該農(nóng)房實際應確權(quán)的建筑面積，各層平面圖盡量以幢為單位繪制在同一A4 紙上，在戶平面圖上標注“該戶實際共建M 層，可以確權(quán)登記N層，實際總建筑面積為AA 平方米，實際應確權(quán)登記的建筑面積為BB 平方米”。

三、結(jié)束語

無人機航測+全野外農(nóng)房分層平面圖測量的作業(yè)方式、飛行規(guī)模及獲取的數(shù)據(jù)精度能夠充分滿足農(nóng)房不動產(chǎn)確權(quán)登記的宗地地籍調(diào)查和村莊農(nóng)房不動產(chǎn)地籍島圖的測繪要求。其航測所獲得的數(shù)據(jù)成果與傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)繪和全野外測繪成果相比較，采用無人機攝影測量，航攝影像具有高清晰度、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢性的優(yōu)點；無人機對起降環(huán)境要求較低，不需要專用機場，可在云層下飛行等優(yōu)勢，尤其是多旋翼無人機可隨時隨地垂直起降，能夠推進農(nóng)房不動產(chǎn)地籍測繪應急服務體系的完善，提高了作業(yè)效率。隨著無人機傾斜攝影測量技術(shù)的進一步發(fā)展與應用，農(nóng)房分層平面圖及分層實際建筑面積的量測可以在農(nóng)房三維影像圖中直接量取，極大地減輕了測量人員的外業(yè)勞動強度，因此無人機攝影測量將會得到越來越廣泛的應用。