楊學武 YANG Xue-wu

（赤峰市不動產登記中心，赤峰 024000）

0 引言

長期以來，采用傳統(tǒng)的全野外數字測圖模式進行農村不動產權籍調查和測繪工作，存在成本較高、工序繁瑣、效率低下等問題。隨著科學技術的飛速發(fā)展，越來越多的測繪新技術開始涌現并被廣泛應用于測繪各行業(yè)。無人機傾斜攝影測量技術是近幾年發(fā)展起來的新技術，能夠真實、全面反映房屋、道路的界址和面積等信息，具有高精度、高效率、操作自動化等特點，在不動產測繪領域有著較好的前景。該技術的應用是解決各種土地糾紛、推進不動產權籍測量工作優(yōu)化的有效途徑。對此，本文研究了無人機傾斜攝影測繪技術在某農村不動產權籍測量中的優(yōu)勢、測量技術流程、內外業(yè)數據處理技術等，并將該技術與常規(guī)權籍測量方法和三維激光掃描方法在精度、效率、難度等方面進行綜合對比，以期為不動產權籍測量提供更多更靈活的選擇。

1 無人機傾斜攝影測繪技術原理與應用優(yōu)勢

1.1 測量原理與關鍵技術

無人機傾斜攝影測量技術是集無人機技術、傳統(tǒng)航空攝影技術、GPS 差分技術等多種技術于一體的新型測繪技術，其技術原理為在一個無人機平臺上搭載多個傳感器，從垂直、傾斜等多角度獲取地物的空間信息，配合GPS 和POS 定位定向技術記錄拍攝點的位置信息，運用數據處理軟件構建三維模型，最終生成數字線劃圖（DLG），獲取地面物體更加完整、精準的信息。無人機傾斜攝影測量技術的發(fā)展不僅擴大了該技術在測繪各領域的應用范圍，也推動了測繪行業(yè)的進步。在農村不動產權籍具體的測繪作業(yè)中，傾斜攝影測量的關鍵技術包括航攝規(guī)劃、像控點布設、空三加密等技術。一般無人機飛行測量前，需要結合攝區(qū)地形情況、宅基地格局、房屋結構等因素設計合理的相機參數、航線規(guī)劃和飛行速度等。合理的航攝規(guī)劃是測繪影像有著較高質量的保障，也是減少補測和返工的主要途徑。根據規(guī)劃的航線長度、測區(qū)面積等選擇合理的像控點個數，通常像控點會均勻分散在測區(qū)的中心和四角位置?？杖强罩腥菧y量的簡稱，空三加密技術是以像片上量測的像點坐標為依據，采用相關算法，根據少量的野外控制點，在計算機上解求出所攝地區(qū)未知點的高程和地面坐標?？杖用芗夹g是決定傾斜攝影測量最終成果質量的重要因素[1-2]。

1.2 技術應用優(yōu)勢

無人機傾斜攝影技術在智慧城市、智慧旅游、農村不動產權籍測量以及違章建筑監(jiān)測中應用廣泛，基于該技術獲得的實景模型能夠為各領域提供大范圍真實的地理環(huán)境、豐富全面的建筑物信息。將無人機傾斜攝影技術應用于農村不動產權籍測量中可發(fā)揮其全方位數據采集、高效率、高精度、操作自動化等多項優(yōu)勢。從垂直、前、后、左、右五個角度進行數據采集能全方位獲取地物空間信息；快速的業(yè)外數據采集、自動建模與數據處理大大縮減了測繪時間，節(jié)約了人力，將大量的外業(yè)工作轉移到業(yè)內，降低了業(yè)外勞動強度，同時也能夠減少測繪工作受天氣因素的影響；傾斜攝影測量的分辨率已經達到2cm，可較好滿足農村不動產權籍測量作業(yè)的數據精度要求；該測量方式獲取的三維數據帶有空間位置信息，能夠同時輸出數字表面模型、數字線劃圖和數字高程模型等數字成果，且數據成果有著較高的應用價值，可繼續(xù)應用于規(guī)劃、管理領域。

2 農村不動產權籍測量

隨著傾斜攝影測繪技術的快速發(fā)展，其在農村不動產權籍測量中的應用前景更加廣闊，為進一步驗證該技術相比于其他技術在工作效率、數據精度、技術難度等方面的優(yōu)勢，采用該方法與常規(guī)不動產權籍測量方法、三維激光掃描測量方法對某農村進行不動產權籍測量對比。該調查區(qū)的地勢不平、宅基地格局不規(guī)則，區(qū)域內老房較多且房屋結構不規(guī)則，宗地界址、房屋實際面積的確定存在一定難度[3]。

2.1 常規(guī)權籍測量方法

全站儀測量是一種常見的外業(yè)數據采集方法，將其應用于該試驗農村不動產權籍的測量，具備流程簡單、設備成本低、測量方法多等優(yōu)勢，但單獨使用全站儀進行測量需要大量人力物力，且受天氣變化、農村地區(qū)樹木遮擋等影響較大。對此，將其和GPS-RTK 測量方法組合應用，彌補各自缺陷，減小測量誤差。

在該試驗農村不動產測量中，先進行GPS 首級控制網的布設，在目標明顯、點位位置較高、無遮擋的位置埋設控制點，構建平面控制網圖。根據GPS 接收機選用要求，采用三臺雙頻GPS 接收機進行觀測。GPS 控制測量工作模式為載波相位靜態(tài)相對定位模式。經初步檢查后開機，記錄開機時間、測站編號以及天氣情況，在接收機旁不使用其他電子設備以免影響測量精度。D、E 級GPS 控制網靜態(tài)測量技術要求如表1 所示。

表1 GPS 控制網靜態(tài)測量技術要求

采用數據處理軟件進行基線解算，經過基線向量計算，檢核，進行三維無約束平差，評定控制網精度。對于該農村不動產首級控制測量觀測文件有14 個，站點數9 個，基線24 條。在此基礎上布設二級圖根控制點，根據該農村不動產密集程度和通視條件布設15 個圖根點。運用動態(tài)RTK 測量圖根控制點，可保障控制點的精度均勻，獲得15個控制點的三維坐標。從其中選出5 條邊，檢測邊長的距離，發(fā)現邊長的核驗誤差小于1/3000。之后進行界址測量，為該農村不動產地籍圖繪制提供位置信息。使用全站儀結合動態(tài)RTK 進行界址測量，觀測到95 塊宗地，135 個房屋界址點。同時觀測了區(qū)域范圍內的房屋、圍墻、道路等地物要素，運用Cass9.1 成圖軟件繪制該試驗農村的地籍圖，運用坐標法可測得宗地面積[4]。

2.2 無人機傾斜攝影測量方法

2.2.1 工作流程

無人機傾斜攝影測量工作包括前期準備工作、像控點布測、影像采集、數據檢查整理和導入、空三加密處理、制作數字線劃圖（DLG）等，其基體的工作流程圖如圖1 所示。

圖1 無人機傾斜攝影測量技術流程圖

2.2.2 外業(yè)數據采集

本次試驗采用“六旋翼無人機AC1500”平臺，該無人機系統(tǒng)的成本低、可靠性高、體積不大、操作使用簡單，且定位精度與影像分辨率也較高。六旋翼無人機AC1500 的技術參數如表2 所示。

表2 無人機技術參數

搭載的傾斜攝影相機為AP2300，其影像像元大小4.88um，焦距24mm，地面分辨率為0.02m。根據這些數據可計算無人機飛行時相對于基準面的垂直距離，將該試驗無人機的航高設為150m。為保障后續(xù)的影像匹配和三維模型的良好構建，確定航向重疊度和旁向重疊度均為75%。根據測區(qū)0.12 平方公里的總面積，設定四條航線，航線間距55.3m 左右，拍攝間距35m。在該區(qū)域設定12 個像控點，像控點立體、均勻分布在測區(qū)內。采用動態(tài)GPS-RTK 測量技術進行像控點測量。在測區(qū)內選擇寬闊平坦的地方組裝無人機，在地面遙控控制板上輸入航攝規(guī)劃和攝影任務，進行航空傾斜攝影。無人機在該測區(qū)的航攝飛行過程中，航線總長達4 公里，采集的影像總數為99 張，飛行時間總共0.2 小時[5-6]。

2.2.3 內業(yè)數據處理

在業(yè)外獲取該測區(qū)影像信息的基礎上，進行業(yè)內影像處理以快速構建測區(qū)的三維立體模型。 采用ContextCapture 軟件進行業(yè)內的數據處理與建模，數據處理的具體流程為：首先進行數據預處理，檢查采集數據的完整性與可靠性，刪除廢片，對多種數據進行聯合差分解算獲取高精度POS 數據。采用ContextCapture 軟件創(chuàng)建工程，下一步將全部照片和POS 數據導入，同時輸入相機的參數信息，自動進行影像匹配，將野外布設的像控點和影像進行關聯，進行空中三角測量生成空三報告[7]。軟件自動完成該農村區(qū)域三維模型的構建，生成該試驗農村區(qū)域75 塊宗地實景三維模型[8]。該農村部分區(qū)域三維真實模型如圖2 所示。

圖2 三維真實模型

利用EPS 三維測圖軟件制作該試驗農村1:500 DLG圖。采集居民地及圍墻、交通及附屬設施、管線及附屬設施、植被等地物要素和地貌要素，繪制標準房屋、道路和其他地物要素，輸出DLG 圖。

2.3 三維激光掃描測量方法

三維激光掃描技術是一項定位精度高、自動化程度高、數據采集快的新興技術，通過掃描物體采集大量的三維點，可快速處理點云數據并構建出目標物體的三維立體模型，給出各種幾何數據。將該技術應用于農村不動產權籍的調查能夠在短時間內完成大量的測量任務，極大地提升了作業(yè)效率，且該技術定位方式多樣，可較好保障采集數據的精度。但相比與前兩種測量方法，三維激光掃描系統(tǒng)的硬件和軟件設備價格都較為高昂，測量過程中設施的損傷會造成巨大經濟損失。該技術的細節(jié)復雜，作業(yè)難度較高，需要專業(yè)的測量人員。

采用移動背包掃描儀對該農村不動產權籍進行測量，先進行準備工作，對于該試驗農村進行掃描軌跡的規(guī)劃，基準站的設置。然后按照規(guī)劃路線對巷子、院子、房屋等采集點云數據，最后掃描路線閉合完成采集任務。將獲取的外業(yè)數據包括POS 數據、點云數據和GPS 數據進行處理。采用軌跡解算軟件，解算出移動背包的POS 數據，消除誤差，進行統(tǒng)計分析生產有位置的點云數據。運用自動預處理軟件自動進行時間匹配，消除重疊數據之間的誤差。融合多種數據生成點云數據，再與影像數據融合得到真實的三維點云數據，從中提取不動產要素，繪制出該農村的宗地圖、房屋分布圖等[9]。

3 試驗結果分析

基于以上三種方法進行該農村不動產權籍測量的對比分析，明確該測繪新技術的應用優(yōu)勢。

3.1 精度分析

界址點精度對比參考值為0.05m，界址線邊長精度對比參考值為0.1m。以常規(guī)權籍測量成果為參考，為其他兩種方法進行精度對比。將無人機傾斜攝影方法和常規(guī)方法進行對比，在上述獲取的數據成果中選取820 個界址點進行中誤差對比，發(fā)現無人機傾斜攝影測量界址點數據精度中誤差集中在0.05 以下，對比可知約有77%符合界址點中誤差。三維激光掃描測量方法與常規(guī)方法獲取的界址點比對，符合精度規(guī)范的界址點約占88%。

在無人機傾斜攝影所得DLG 圖中選取243 條房屋界址線邊長與常規(guī)方法所得邊長數據對比計算偏差，發(fā)現70%左右的界址線誤偏差小于0.05m，三維激光掃描方法獲取的邊長偏差也集中在0.05m 左右，這兩種方法均可滿足農村不動產權籍測量精度要求。

3.2 效率分析

在該農村0.12 平方公里共75 塊宗地的權籍測量中，常規(guī)測量方法和無人機傾斜攝影測繪新方法的作業(yè)時間分配表如表3 所示。

表3 不同測量方法下作業(yè)時間分配表 單位：h

可見，無人機傾斜攝影測量技術在外業(yè)數據采集方面比常規(guī)測量模式快十幾倍。這兩種方法在其他方面所需時間相差無幾。從整體上來看，無人機傾斜攝影測量技術使得農村不動產權籍測量時間顯著縮減，提高作用效率約56%，充分展現了其快速、高效的測量優(yōu)勢。

在經濟效率的對比中，一套常規(guī)測量系統(tǒng)軟硬件成本在幾千幾萬元，無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)成本在幾萬幾十萬，而三維激光掃描系統(tǒng)成本為兩三百萬。技術難度的對比中，常規(guī)測量方法最簡單，無人機傾斜攝影測量方法復雜度高，第三種方法復雜度較高，作業(yè)流程也較復雜。因此，綜合來看，效率高、使用方便、成本適中的無人機傾斜攝影測量技術是該農村區(qū)域最為適宜的不動產權籍測量技術[10]。

4 結語

無人機傾斜攝影測量技術有著靈活、操作簡單、成本低、分辨率高等優(yōu)勢，該技術非常適合范圍廣、面小、分散的農村不動產權籍調查與測量。經本文在應用優(yōu)勢、技術流程、內外業(yè)數據處理關鍵技術和試驗對比等方面的研究，證實了該技術可提高農村不動產權籍測量精度、生產效率以及經濟效益。無人機傾斜攝影測量技術今后將在農村不動產權籍測量和管理中發(fā)揮更大的作用。