潘紅平 晉良高 袁 龍

（四川省測繪技術(shù)服務(wù)中心，四川 成都 610081）

0.引言

根據(jù)《日喀則市自然資源局關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)農(nóng)村宅基地確權(quán)登記發(fā)證工作的通知》，要求全市各縣加快推進(jìn)農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)確權(quán)登記工作進(jìn)度和發(fā)證工作，確保全市農(nóng)村宅基地發(fā)證工作于2020年底全面完成。江孜縣人民政府于2020年啟動了全縣19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)村宅基地、集體建設(shè)用地的房地一體不動產(chǎn)“修補測”工作。江孜縣總面積3771km2，地勢南北高，平均海拔4000m左右。由于本次房地一體不動產(chǎn)確權(quán)登記工作量大、任務(wù)緊、自然條件差等諸多因素影響，如果采用傳統(tǒng)實測技術(shù)方法開展本地區(qū)的基礎(chǔ)圖形采集工作，需要大量的外業(yè)測量工作，一方面進(jìn)度無法保證；另一方面對人力、物力、財力消耗也非常大。

傾斜攝影技術(shù)是通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（多鏡頭相機），同時從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息[1]。最近這幾年，無人機傾斜攝影測量技術(shù)在各領(lǐng)域得到了充分應(yīng)用，采集精度和效率越來越高，因此利用高精度無人機傾斜攝影測量技術(shù)開展西藏江孜縣農(nóng)村房地一體確權(quán)登記工作是提質(zhì)增效的一個有效的技術(shù)手段。

1.技術(shù)路線

根據(jù)第三次國土調(diào)查成果“203”圖斑標(biāo)注及遙感影像分析，在全縣范圍內(nèi)共劃分了200多個航攝區(qū)塊，并對每一個航攝區(qū)塊進(jìn)行航線設(shè)計；采用飛馬智能航測系統(tǒng)D200進(jìn)行江孜縣房地一體確權(quán)登記項目高分辨率數(shù)碼傾斜影像的獲取，D200主打“高精度成圖”，是一款多旋翼平臺高精度無人機航測采集系統(tǒng)；利用GNSS-RTK技術(shù)對測區(qū)像片控制點進(jìn)行測量；內(nèi)業(yè)采用空三加密處理軟件進(jìn)行空中三角測量加密處理，構(gòu)建模型的步驟依次為生成密集點云、構(gòu)建TIN模型、自動映射紋理，經(jīng)過一系列處理之后可獲得三維場景模型；最后采用傾斜攝影實景三維裸眼測圖方式，使用易繪eFeature立體測圖采編一體軟件進(jìn)行江孜縣房地一體項目地籍圖及房產(chǎn)圖要素采集。工作流程（如圖1所示）：

圖1 工作流程圖

2.關(guān)鍵技術(shù)方法

2.1 航線設(shè)計

利用無人機管家結(jié)合航攝區(qū)塊范圍、遙感影像以及數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行航線設(shè)計，飛馬無人機可根據(jù)地形進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整航攝高度。江孜縣房地一體項目考慮了相關(guān)技術(shù)規(guī)范精度要求，地面分辨率設(shè)計為1.5cm。在進(jìn)行行高設(shè)計時，結(jié)合傾斜相機的性能，按照公式H=f×GSD/α進(jìn)行計算，式中，H為航攝高度，單位為m；f 為鏡頭焦距，單位為mm；α為像元尺寸，單位為mm；GSD為地面分辨率，單位為m。

航攝重疊度可以按照建筑稀少區(qū)域和建筑密集區(qū)域兩類情況進(jìn)行設(shè)置。在無高層建筑且建筑物稀少、地形地物高差比較小的區(qū)域，無人機傾斜攝影時考慮包括俯仰、側(cè)傾一些影響因素，航向、旁向重疊度應(yīng)大于70%；對于遮擋嚴(yán)重的建筑物密集區(qū)域，應(yīng)設(shè)計加大航向、旁向重疊度。如果重疊度偏低，航攝時無人機可能不會從一些建筑上空飛過，在模型構(gòu)建時就會造成建筑模型幾何結(jié)構(gòu)的粘結(jié)，為避免出現(xiàn)模型幾何結(jié)構(gòu)粘結(jié)的情況出現(xiàn)，提高影像采集質(zhì)量，對于建筑物密集區(qū)域的影像重疊度按照80%-90%設(shè)計。

2.2 像控測量

像控點坐標(biāo)精度是影響傾斜攝影模型精度的關(guān)鍵因素，因此在進(jìn)行野外像控點目標(biāo)選擇和點位測量方面應(yīng)嚴(yán)格按照一定要求進(jìn)行。像控點布設(shè)合理且正確后，再進(jìn)行空三加密處理，傾斜攝影模型精度才能得到保證。江孜縣屬高海拔地區(qū)，區(qū)內(nèi)構(gòu)筑物稀少，地面影像特征點較少，同時為了提高像控測量精度，需要在航飛前將預(yù)制的像控測量標(biāo)志提前布設(shè)到相應(yīng)地點，或?qū)嵉貒娡俊癓”字油漆標(biāo)志（如圖2所示），像控點盡量布設(shè)在航線重疊結(jié)合處，重疊部位無法布設(shè)像控點時的應(yīng)分別布設(shè)，點位距像片邊緣不應(yīng)小于150像素。

圖2 像控布設(shè)

像控測量充分利用了江孜縣全域2000國家大地坐標(biāo)系控制網(wǎng)建設(shè)成果，采用西藏CORS、網(wǎng)絡(luò)RTK、電臺模式進(jìn)行施測，測量技術(shù)要求按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范中關(guān)于圖根點施測的規(guī)定，點位應(yīng)處于視野開闊、周圍高大建筑物較少，且距離無線電發(fā)射源和高壓線不少于30m的地方，并制作控制點點位信息表。

像控點選取應(yīng)充分考慮明顯特征地物點，應(yīng)選在地物明顯拐角、細(xì)小線狀地物交點（交角30°-150°）、微小點狀地物中心（原始影像中不大于3×3像素）；由于弧形地物特征不明顯，陰影不固定，不應(yīng)選取為像控點。像控點影像應(yīng)清晰，易于判別和立體量測。

2.3 無人機航攝

采用飛馬智能航測系統(tǒng)D200進(jìn)行傾斜攝影，無人機平臺飛行參數(shù)（如表1所示），傾斜攝影采用DOP200傾斜模塊，模塊參數(shù)（如表2所示）：

表1 飛行參數(shù)

表2 D-OP200傾斜模塊

在航攝區(qū)塊范圍附近選取起降場地，并選擇合適的天氣進(jìn)行航空攝影。航攝時飛機與地面站應(yīng)保持通訊暢通。無人機起飛并執(zhí)行影像獲取任務(wù)，期間作業(yè)人員密切關(guān)注無人機飛行狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)異常，立即采取應(yīng)急措施，返航或前往備降點降落。無人機降落后應(yīng)及時下載POS（Position and Orientation System，POS）和影像數(shù)據(jù)，并初步檢查POS和影像有無缺失、云霧、模糊等，如存在問題，及時選擇適航天氣開展補飛或重飛。傾斜攝影獲取的影像質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)要求，影像紋理應(yīng)清晰并能分辨出細(xì)小地物，滿足建立清晰三維立體模型的要求，對于模糊、拉花、反差大、色調(diào)不柔和的影像應(yīng)重新獲取。

2.4 三維建模

傾斜攝影三維建模是在空三加密的基礎(chǔ)上將傾斜相機拍攝的大量無序的航片進(jìn)行相對定向和絕對定向，建立統(tǒng)一的空間模型。首先是將無人機獲取的傾斜攝影數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ContextCapture建模軟件中，利用航片POS數(shù)據(jù)、像控點坐標(biāo)，通過高性能集群圖形工作站計算，進(jìn)行空三處理、密集點云生成，點云構(gòu)成TIN模型，結(jié)合航片生成貼有紋理的三維模型。在使用建模軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前，為了使數(shù)據(jù)格式正確并保證資料完整，需要對航拍獲取的航片和實地采集的像控點坐標(biāo)數(shù)據(jù)按照一定的格式要求進(jìn)行預(yù)處理，其技術(shù)流程（如圖3所示）：

圖3 三維建模構(gòu)建流程圖

模型構(gòu)建主要按照密集點云生成、構(gòu)建TIN模型和自動映射紋理的先后順序進(jìn)行。在外業(yè)航攝和像控測量的基礎(chǔ)上先進(jìn)行空中三角測量解算，同時通過多鏡頭傾斜攝影密集匹配生成密集點云。由于密集點云數(shù)據(jù)量大，考慮到計算機處理效率和速度，在進(jìn)行TIN模型構(gòu)建前應(yīng)先對數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，然后再對TIN模型依據(jù)三角網(wǎng)所構(gòu)成曲面的曲度變化進(jìn)行優(yōu)化；最后將TIN模型和紋理影像進(jìn)行配準(zhǔn)和貼圖，且同時為帶紋理的模型建立多細(xì)節(jié)、多層次的LOD，便于對文件的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高模型分層次瀏覽的效率[2]。處理完成后的三維場景模型（如圖4所示）：

圖4 場景模型視圖

2.5 三維裸眼測圖采集

三維裸眼測圖相較于傳統(tǒng)航測立體測圖是一種全新的采集方式，傾斜攝影裸眼測圖是直接在實景三維模型基礎(chǔ)上采集的技術(shù)，三維實景模型通過在無人機上搭載5個方向鏡頭進(jìn)行傾斜攝影測量，全方位獲取建筑物紋理信息，通過三維建模精確還原建筑物形狀。作業(yè)采集人員全程無需戴立體眼鏡，利用裸眼直接看到地物地貌信息，通過旋轉(zhuǎn)平移等操作可以多角度看清建筑物的每一個細(xì)節(jié)；可直接在實景三維模型上勾繪建筑物圖形，具有可量測和屬性采集效果。

江孜縣屬高海拔地區(qū)，植被稀少，建筑物被遮擋的地方很少，因此特別適合西藏地區(qū)農(nóng)村房地一體確權(quán)圖形數(shù)據(jù)的采集。矢量圖形采集主要用到了易繪eFeature立體測圖采編一體軟件（如圖5所示），采用傾斜攝影實景三維裸眼測圖方式采集矢量圖形，進(jìn)行江孜縣房地一體確權(quán)登記項目地籍圖及房產(chǎn)圖要素采集，采集圖上表示的內(nèi)容有：居民地及設(shè)施、水系及附屬設(shè)施、交通及附屬設(shè)施、地貌、植被與土質(zhì)、注記等。

圖5 易繪eFeature三維裸眼測圖采集

2.6 地籍圖調(diào)繪與核查

通過傾斜攝影實景三維裸眼測圖方式判讀采集的地籍圖或多或少地會出現(xiàn)錯漏及名稱不清，存在部分地物被遮擋、三維模型模糊和影像變形等情況時，需要利用傳統(tǒng)測量設(shè)備例如GNSS-RTK、全站儀、測距儀、鋼尺等工具進(jìn)行輔助測量，核實采集的要素內(nèi)容的正確性，并補測遺漏地物、地物名稱等。調(diào)繪工作應(yīng)與三維裸眼測圖、數(shù)據(jù)編輯等過程有效銜接，保證地形要素表達(dá)的完整性和準(zhǔn)確性，航空攝影后至外業(yè)調(diào)繪期間，新增的道路、房屋以及其他重要地物，外業(yè)調(diào)繪時必須進(jìn)行補測。

核查的主要內(nèi)容包括：居民地房屋及附屬設(shè)施有無錯漏，房屋結(jié)構(gòu)及層數(shù)是否正確；水系位置、流向及其連通性等；道路邊線位置、等級及其邏輯性關(guān)系等；陡坎、斜坡等地貌特征表示是否正確；植被種類、符號及地類界表示是否正確；單位名稱是否正確；地物數(shù)學(xué)精度是否合格等。

2.7 集中指界確權(quán)

傳統(tǒng)指界確權(quán)一般為實地指界，指界雙方到現(xiàn)場指認(rèn)權(quán)屬界線和范圍，考慮到江孜縣境內(nèi)集中居民地已進(jìn)行過傾斜攝影及三維影像建模，三維影像模型真實、紋理清晰、易于識別的特點，進(jìn)行了利用傾斜攝影三維模型現(xiàn)場集中指界的應(yīng)用研究，開展了康卓鄉(xiāng)崗古村、卓帕村、卓麥村的試點集中指界確權(quán)。現(xiàn)場集中在三維影像上指界、集中采集農(nóng)戶電子信息、集中簽署相關(guān)文書的工作方法。通過試點集中指界確權(quán)發(fā)現(xiàn)，利用傾斜攝影三維模型集中指界確權(quán)方法可行，與傳統(tǒng)作業(yè)調(diào)查模式相比效率更高、更直觀。

3.成果評價

為了驗證三維傾斜攝影測量的精度及在江孜縣農(nóng)村房地一體確權(quán)登記項目中應(yīng)用的可行性，綜合考慮區(qū)塊整體分布、設(shè)備差異等因素，在傾斜攝影實景三維模型完成后共選取24個區(qū)塊進(jìn)行實地測點、量邊檢測，實地巡圖檢查，成果經(jīng)過兩級檢查，精度均符合規(guī)范要求，能滿足江孜縣農(nóng)村房地一體確權(quán)登記項目的需要，項目各項資料齊全，內(nèi)容完整。

4.結(jié)束語

利用無人機傾斜攝影測量技術(shù)開展江孜縣農(nóng)村房地一體確權(quán)登記項目地籍圖及房產(chǎn)圖要素采集是在農(nóng)村房地一體確權(quán)領(lǐng)域應(yīng)用測繪新技術(shù)應(yīng)用上的一次成功實踐，與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比有較多的優(yōu)點，具有使用靈活、作業(yè)效率高、三維模型精度高、成圖快及作業(yè)成本低等特點。采用無人機三維傾斜攝影測量技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，能最大限度節(jié)約人工和時間成本[3]，減少了大量的外業(yè)測圖工作，減少了測量人員外業(yè)作業(yè)強度。通過測試分析，得出無人機傾斜攝影測量的精度能滿足規(guī)范要求，論證了無人機傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村房地一體中應(yīng)用的可行性。對在西藏地區(qū)開展同類型的項目具有示范作用。