无人机倾斜摄影测量技术在农村不动产确权登记中的应用_项翩.pdf

第 46 卷 第 1 期2023 年 1 月测绘与空间地理信息GEOMATICS&SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGYVol.46,No.1Jan.,2023收稿日期:2021-11-24作者简介:项 翩(1990-),女,浙江杭州人,工程师,注册测绘师,学士,主要从事测绘与地理信息系统应用研究方面的工作。无人机倾斜摄影测量技术在农村不动产确权登记中的应用项 翩(浙江天图地理信息科技有限公司,浙江 杭州 310000)摘要:将倾斜摄影技术应用于房地一体不动产确权登记,通过无人机倾斜摄影技术建立实景三维模型,基于三维模型开展权籍调查和不动产测量工作。经检核,较传统地籍测量方法效率提升的同时,也满足了农村房地一体测绘工作的精度要求,证明该技术路线可以应用于农村不动产权籍调查工作。关键词:无人机倾斜摄影;实景三维模型;农村不动产权籍调查中图分类号:P231 文献标识码:A 文章编号:1672-5867(2023)01-0205-03Application of UAV Tilt Photogrammetric Technology in Rural Real Estate RegistrationXIANG Pian(Zhejiang Tiantu Geographic Information Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310000,China)Abstract:Abstract:This paper proposes to apply tilt photogrammetric technology to real estate registration,establishes real scene 3d models by UAV tilt photogrammetric technology,and carries out ownership survey and real estate survey based on the 3d models.Compared with the traditional cadastral surveying method,the efficiency of cadastral surveying method is improved,and the accuracy of surveying and mapping of rural real estate meet the requirements.It is proved that the technical route can be applied to the survey of rural real estate ownership investigation.Key words:UAV tilt photography;real scene 3d models;rural real estate ownership investigation0 引 言为进一步规范农村宅基地管理,保护农民合法财产权益,推进农村不动产统一登记工作,各地自然资源和规划局正广泛组织开展农村不动产权籍调查工作,建设房地一体的农村不动产权籍调查数据库。近年来,国内学者针对倾斜摄影测量技术进行了广泛的研究。郭岚等将无人机倾斜摄影测量技术应用于土方测量,获取了高精度的地形数据,满足后期构网要求的同时保留了更多实地数据的细节1;褚杰等基于无人机倾斜摄影测量实现城市三维建模及三维数据更新2;丁鸽等探索了无人机倾斜摄影测量技术在超高层建筑竣工测量中的应用,可以高效地获取竣工测量所需的成果,能够满足竣工测量精度要求3;杨亚彬等将无人机倾斜摄影测量技术应用于不动产更新测绘,试验表明,该技术不仅能够满足不动产数据更新、登记的要求,还能够加快基础地理信息数据的获取和更新,为国土空间规划、不动产登记等自然资源管理及城市现代化建设等行业提供基础数据,应用前景非常广阔4。由于农村建筑密集、通视条件差且作业人员入户测量困难,传统测绘方法在农村房地一体测绘中工作效率较低。倾斜摄影测量技术有助于快速获取农村不动产权籍调查的工作底图,进而获取和展示相关界址点、界址线等信息,不仅可以直观地反映工作区的地形、地貌和权籍信息,更能够方便快速地进行测绘和量算工作5。本文利用 ContextCapture Center(以下简称 CC)软件进行三维模型构建,以山东省山亭区店子镇罗营村为例构建模型,在三维模型的基础上进行房产数据采集,同时采用传统测量方式采集数据,进行精度对比分析。结果表明,无人机倾斜摄影测量技术可以满足 1 500 农房一体不动产测绘精度要求。1 项目概况测区位于山东省山亭区店子镇罗营村。罗营村位于泰沂山脉西南麓,莲青山脚下,枣庄、临沂、济宁三市交界地带,属砂石丘陵山区。测区面积约为 0.47 km2,东西长约 400 m,南北长约 800 m,地形相对平坦,无高山和丘陵。房屋大多为 2 层,高层建筑物较少,房屋分布较密集。2 主要流程及关键技术在农村房地一体测绘工作中,无人机倾斜摄影技术通常被分为测绘数据采集、测绘数据与处理、数据生产 3个重要阶段6。2.1 数据采集在实际测绘数据采集期间,要在测区内部布设充足密度的像片控制点,并测绘像片控制点的坐标。像控点应布设在平坦易判读的地方,用油漆喷射“L”形标志,测量外角。按照 100 m 左右间隔均匀布设平高点,不宜超过150 m,在确保模型精度的情况下根据村庄现场情况确定像控点布设数量。此次共布设 17 个像控点,5 个检查点。像控点测量采用基于山东 CORS 系统的网络 RTK 技术,每个像控点测量 2 次,每次观测不应少于 30 个历元。每次观测应重新进行初始化,时间间隔不小于 1 min。多次观测的平面坐标分量较差应小于 2 cm,垂直坐标分量较差应小于 3 cm,取多次测量结果的平均值作为像控点最终观测结果。同时尽量联测测区内已有的高等级控制点以提高成果的可靠性。本次试验,通过大疆经纬 M600PRO 内置专业级 A3飞行控制系统,采用乐泰 C-5 五镜头倾斜摄影相机,航向重叠度设置为 80%,旁向重叠度设置为 76%,按已经布设好的航飞线路进行低空飞行。大疆经纬 M600PRO 可获取高精度 POS 数据,实现 1500 测图精度;可搭载正射模块、倾斜摄影模块等载荷,实现一机多用。在采集农村各房地一体不动产单元的摄影数据的同时,能够精准获取具有一定重叠度的航摄单片影像。2.2 测绘数据预处理将获取的影像数据、POS 数据、像控点数据导入预处理软件中,检查航摄作业的飞行质量以及所拍摄影像质量,如实际影像重叠度、像片倾角和旋角、航线弯曲度,摄区覆盖范围、影像的清晰度、像点位移等。如果影像重叠度或者影像质量不满足内业规范和作业任务要求,则应根据实际情况重新拟订飞行计划对局部区域补飞或重飞。2.3 构建有效的三维模型拟采用倾斜摄影自动化建模技术,使用 CC 集群式处理系统,利用最新获取的倾斜航空摄影影像,通过数字摄影测量技术,经过空三加密解算、区域网联合平差、多视影像匹配等工作,通过软件自动生产符合精度要求的三维模型,自动从多角度影像中筛选出最适合的影像作为纹理,对三维模型进行纹理贴图,从而获得 OSGB 格式实景三维模型成果,最后从实景三维模型中提取数字正射影像成果,技术路线如图 1 所示。图 1 三维建模流程图Fig.1 The flow chart of 3d modeling此次试验共飞行 1 h 50 min,共获取 9 055 幅影像,剔除掉 100 幅无用影像,共 8 955 幅影像。采用 CC 软件进行三维建模,建模流程主要包括数据准备与导入、数据检查、提交空三、空三质量检查、三维建模等。在空三加密量刺像控点环节,对每个像控点量取不同角度相机拍摄 5 张以上照片,且点位在照片上要清晰。量测完 22 个像控点后,空三平差后连接点重投影中误差为 1.008 像素,像控点重投影误差最大为 1.36 像素,最小为 0.57 像素。在输出三维模型时,用村庄范围线进行裁剪输出,只输出村庄聚集部分,三维模型共生产 160 个瓦片,内业生产模型使用 3 台专业图形工作站,采用集群模式进行生产,共花费约 80 h,其中 2 次空三加密花费 30 h,模型生产花费 48 h,模型格式采用 OSGB 格式。2.4 大比例尺测图本项目采用 CASS3D 测图软件进行立体测图,在测图软件中导入建好的三维模型,由作业人员进行矢量数据的采集和编辑,主要采集界址点、界址线、居民地、道路、水系、植被等地形要素,从而生成 1500 的地籍图数据。3 精度检测3.1 模型精细度精准选取控制点和检核点。在测区内部,根据具体的地形科学合理地埋设相应数量像片控制点 22 个,采用GPS RTK 来精准获取控制点的三维坐标。结合房屋分布的具体情况,有效选择控制点 17 个(见表 1),其他 5 个控制点用于检测三维模型精度的可靠性。控制点的平面中误差为 7.9 cm,高程中误差为 13.1 cm,最大平面残差为11.3 cm,最大高程残差为 18.0 m;检查点的平面中误差为 10.1 cm,高程中误差为 30.2 cm,最大平面残差为22.4 cm,最大高程残差为 30.7 cm。满足影像的地面分辨率应优于 0.012 m,个别地形起伏落差较大区域优于0.015 m 的要求。部分房屋门斗、阳台存在拉花扭曲现象,有少量地物表达不全。总体来说影像清晰,反差适中,颜色饱和,色彩鲜明,色调一致。有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适应的细小地物影像,满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求。602 测绘与空间地理信息 2023 年表 1 像控点误差(部分)Tab.1 Control points errors(partial)名称类别精度(m)已校准的影像数重投影误差 RMS(像素)与光线的距离的 RMS(m)三维误差(m)水平误差(m)垂直误差(m)1三维水平:0.01;垂直:0.01012(12 marked photos)0.940.0180 30.005 56X:0.005 1;Y:0.001 750.001 372三维水平:0.01;垂直:0.01011(11 marked photos)1.910.025 310.028 64X:-0.014 75;Y:-0.002 85-0.020 923三维水平:0.01;垂直:0.01021(21 marked photos)1.020.017 010.012 62X:-0.004 11;Y:-0.008 330.008 554三维水平:0.01;垂直:0.01017(17 marked photos)1.040.020 740.009 92X:-0.007 63;Y:-0.006 32-0.000 465三维水平:0.01;垂直:0.01013(13 marked photos)1.470.024 930.022 88X:-0.007 88;Y:0.011 780.017 9717三维水平:0.01;垂直:0.0108(8 marked photos)1.390.015 10.016 74X:-0.009;Y:0.012 15-0.007 17整体 RMS1.760.025 110.019 42X:0.006 17;Y:0.005 030.013 063.2 检验数据成果精准度为了检验本测区房屋采集平面精度,采用全野外实测的方式对房屋界址点进行精度检核。在模型上采集同名地物点的坐标,与实地检测的同名点计算坐标差,平面中误差计算如下:M中=P2nP=(x测-x图)2+(y测-y图)2式中,M中为平面点位中误差;n 为样本抽取数量;x测、y测为检测点的 x、y 坐标值值;x图、y图为模型对应点的 x,y坐标值。本次共检核 39 个房角点,平面精度统计见表 2。为了直观显示中误差分布情况,建立图 2。经统计,房角点平面最大误差为 0.050 m,最小