盧立果， 梁 喬， 孔雙雙

(1.東華理工大學 測繪工程學院，江西 南昌 330013;2.自然資源部環(huán)鄱陽湖區(qū)域礦山環(huán)境監(jiān)測與治理重點實驗室，江西 南昌 330013； 3.安徽精衡勘測規(guī)劃評估咨詢有限公司，安徽 淮南 232000)

為實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、推動農村制度改革、加快城鄉(xiāng)融合發(fā)展，2019年中央一號文件明確提出，要加快推進宅基地使用權確權、登記、頒證工作，力爭在2020年基本完成(李芳，2019；徐小強等，2019)。傳統(tǒng)“房地一體化”測量方式主要有兩種：一是解析法，即全野外測量法；二是圖解法。解析法是采用GNSS RTK技術結合全站儀實地測量，該方法測得的點位精度高，但需投入大量人力、物力，且效率低、周期長、成本高(陳成斌，2020；王果等，2017)。圖解法是使用已有的大比例尺航天數(shù)字正射影像、地形圖等，通過圖解的方式量算獲取界址點的平面坐標，這種方法由于滿足確權需求的底圖較少，且大比例尺航天數(shù)字正射影像所獲取的房屋包括了其房檐部分，并不能真實地反應界址點的坐標，所以需內外業(yè)人員相互配合完成縮減房檐的工作(鄧世贊等，2020)。因此，需要選擇新的測量技術以滿足快速高精度“房地一體化”測量的需求。

近年來快速發(fā)展的無人機傾斜攝影測量技術，具有測量場景真實、數(shù)據成果豐富以及作業(yè)效率高等特點，已在國土資源、農業(yè)、林業(yè)、城市規(guī)劃、電力巡檢等行業(yè)中推廣應用(陶國強等，2019；許亞男等，2020)，為“房地一體化”測量提供了可能(崔瑤瑤等，2017；原喜屯等，2019；游芳，2020)。因此本文將無人機低空傾斜攝影測量技術用于“房地一體化”測量工作中，以實際生產為例，探討其具體工作流程，并對測量結果進行精度評定和效率對比分析。

1 無人機傾斜攝影測量原理與方法

無人機傾斜攝影測量技術是以無人機為飛行平臺，在其上搭載多視角傳感器和POS系統(tǒng)，從垂直、傾斜等不同角度拍攝獲取目標全方位影像，同時記錄下攝影瞬間的航高、航速、航向重疊、旁向重疊和位置等信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片，鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱為斜片(王佩軍等，2005)，正片和斜片包含有豐富的目標頂面信息、側面信息及紋理信息。采集得到的影像數(shù)據需進行影像預處理，通過區(qū)域網聯(lián)合平差、空中三角測量、傾斜影像密集匹配、DSM點云生成、TIN構建、紋理映射及實景三維建模等步驟(張祖勛等，1997；王之卓，1979)，從而生成真實的目標三維模型，最后在三維模型上采集獲取目標的相關信息。

2 測量步驟

無人機低空傾斜攝影測量技術用于“房地一體化”測量地作業(yè)流程如圖1所示。首先進行測區(qū)踏勘與像控點的布設量測，然后開始規(guī)劃航線并獲取影像，其次運用Context Capture軟件生成三維模型和數(shù)字正射影像(DOM))，再將三維模型和DOM導入至清華山維EPS軟件中采集房屋信息，最后由外業(yè)人員實地逐一核對并補測遺漏房屋，檢查成果質量是否合格。若合格，則直接成圖，否則返回外業(yè)核對并進行補測，直到質量檢查合格后再成圖。

圖1 “房地一體化”測量流程Fig.1 Measurement flow of "House-land Integration"

3 應用分析

3.1 數(shù)據處理

基于上述處理步驟，以廣東省高要區(qū)蓮塘鎮(zhèn)某村為對象，開展“房地一體化”測量工作。該村屬于亞熱帶季風氣候，地勢相對平坦，房屋主結構較為簡單，但附屬房屋較多。本次工作選用的是大疆創(chuàng)新Phantom 4 Pro V2.0無人機進行航拍。

(1)現(xiàn)場踏勘了解測區(qū)的一些基本情況。在此基礎上，在測區(qū)內均勻地布設像控點，靶標采用“L”設計，容易區(qū)分內外角等特征信息，布設于村莊主路面，間距100～150 m，大小20 cm×20 cm(魏國忠，2020)。像控點的坐標利用GNSS RTK量測(曹良中等，2017)。

(2)規(guī)劃飛行航線。先在大疆創(chuàng)新DJI GO軟件中連接飛機，設置相機的各種參數(shù)，如曝光值、快門時間、照片的尺寸和輸出格式等。然后打開Altizure軟件，選定無人機的型號，創(chuàng)建飛行任務。在創(chuàng)建飛行任務時，需先在加載的Google衛(wèi)星影像地圖上選出測區(qū)范圍，然后依次設置飛行航高、相機型號、航向重疊率、旁向重疊率、最大速度、最短拍攝間隔及每條航線相應的相機傾斜角度等參數(shù)。航線參數(shù)設置值如圖2所示。設置好各項參數(shù)后，即可執(zhí)行航拍任務。

圖2 Altizure軟件航線規(guī)劃參數(shù)設置Fig.2 Parameter settings of route planning in Altizure software

(3)影像處理。完成影像采集工作之后，需對原始影像進行篩選、排序命名、色調處理等工作，然后將預處理好的影像數(shù)據添加到Context Capture軟件中。在空三加密過程中，像控點刺點誤差應控制在一個像元內，三維模型分辨率滿足不大于0.05 m的條件時才可以生成需要的DOM和三維模型(邱春霞等，2020)?？杖\算結果如圖3所示，DOM和三維模型分別如圖4和圖5所示。

圖3 空三運算結果Fig.3 Result of empty three operations

圖4 生成的DOMFig.4 Generated DOM

圖5 生成的三維模型Fig.5 Generated 3D model

(4)采集房屋信息。首先在清華山維EPS“三維測圖”下拉框中的“osgb數(shù)據轉換”中快速將三維模型轉換為dsm格式；然后在軟件中同時打開兩個工作窗口，一個加載DOM，一個加載三維模型，即可開始房屋信息采集工作；最終成果文件選擇dwg格式輸出，如圖6所示。

圖6 清華山維EPS導出的成果圖Fig.6 EPS output diagram

(5)外業(yè)核對及補測。外業(yè)人員根據成果圖實地比對，檢查航拍是否有遺漏。補測主要是針對在清華山維EPS軟件中無法繪制的房屋或遺漏的房屋，采用全野外測量法，用RTK+全站儀測量，然后將測得的數(shù)據導入至南方CASS軟件中，并繪制出相應的房屋平面圖。

3.2 精度評估

本文在測區(qū)內均勻選取40個界址點參與平面精度檢查，用RTK+全站儀量測得到的點位坐標作為實測坐標，對比通過模型采集到的數(shù)據與實測數(shù)據之間的差值，計算出點位的平面誤差，同時對幾種“房地一體化”測量方式進行效率對比。點位平面精度檢查如表1所示，點位平面誤差如圖7所示，三種測量方法的作業(yè)效率綜合對比如表2所示。

點位中誤差m的計算公式：

(1)

式中，Δd為點位平面誤差，n為界址點數(shù)。

表1 點位平面精度檢查表

表2 三種測量方法的作業(yè)效率綜合對比

圖7 點位平面誤差Fig.7 Point plane error

由表1和圖7可知，檢查點的最大點位誤差為7.3 cm，由公式(1)計算出點位中誤差為±4.3 cm，滿足《地籍調查規(guī)程TD/T 1001—2012》(中華人民共和國國土資源部，2012)中解析界址點允許誤差不超過±10 cm，且中誤差不超過±5.0 cm的測量要求。因此使用無人機傾斜攝影建立三維模型來采集房屋數(shù)據的這種測量方法，其精度可以滿足“房地一體化”的測量需求。由表2可知，建立三維模型采集房屋數(shù)據的方法所需的人力最少、工作時長最短，故這種方法相比傳統(tǒng)的解析法、圖解法更為高效。

4 結論

本文將無人機傾斜攝影運用于“房地一體化”測量之中，結合高要區(qū)蓮塘鎮(zhèn)某村農房項目進行探討分析，結果表明：

(1)在平面精度上，通過模型采集得到的界址點平面誤差滿足不超過±10 cm，點位中誤差不超過±5.0 cm的測量要求。因此，無人機傾斜攝影技術可以應用于“房地一體化”測量工作。

(2)相比傳統(tǒng)的解析法、圖解法測量，通過無人機傾斜攝影建立三維模型來采集房屋數(shù)據的方法不但能夠改善作業(yè)人員的工作環(huán)境、大幅度提升作業(yè)效率，而且能夠降低投入成本。因此，無人機傾斜攝影技術將會大規(guī)模地應用到測繪行業(yè)中。

致謝：感謝湖南省南方測繪科技有限公司提供的無人機影像數(shù)據。