羅世集

（廣東省測繪技術公司，廣東 廣州 510075）

1 引言

農(nóng)村房地一體調(diào)查是一項保障農(nóng)民權(quán)益的惠民政策，是國家了解農(nóng)民住宅情況的重要手段，是科學編制新農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃的基礎數(shù)據(jù)來源[1]。對于農(nóng)民而言，開展房地一體調(diào)查是將個人宅基地及集體建設用地房屋財產(chǎn)合法化、權(quán)益化的有效途徑[2]，現(xiàn)在一般是借助全站儀和RTK，或者傳統(tǒng)攝影測量技術開展調(diào)查，但是存在以下問題[3]：（1）借助全站儀和RTK 開展農(nóng)村房地一體調(diào)查需要進行大量外業(yè)測量工作，而且受天氣情況限制，有些地方不便測量。（2）采用傳統(tǒng)攝影測量技術雖然省掉了外業(yè)測量，提高了測量效率，但是對硬件和數(shù)據(jù)采集人員的要求較高，房檐改正問題導致的內(nèi)業(yè)矢量化數(shù)據(jù)成果需要外業(yè)調(diào)繪。

近年來，無人機傾斜攝影測量技術有了快速發(fā)展，突破了傳統(tǒng)三維建模技術建模效率低、手工貼圖、三維模型精度無法滿足測量需求的局限，可以通過高重疊度的影像快速建出高精度的三維模型。由于紋理貼圖算法的改進，可以將二維紋理圖片自動貼到三維模型位置上，反映拍攝區(qū)域的真實信息[4]。

2 基本思想和技術流程

農(nóng)村房地一體調(diào)查內(nèi)容包括測量宅基地界址點、農(nóng)村房屋房角點和繪制地籍調(diào)查底圖[5]。本文研究的基本思想是先在調(diào)查區(qū)域布設像控點，然后利用RTK測量像控點和具有代表性的檢查點坐標。設計一種外業(yè)飛行方案，利用該方案獲取的影像數(shù)據(jù)制作DOM 和三維模型，并在三維模型上采集成果數(shù)據(jù)，通過成果數(shù)據(jù)與檢查點的實測數(shù)據(jù)精度對比來驗證方案的可行性?；跓o人機傾斜攝影的農(nóng)村房地一體調(diào)查技術流程如圖 1 所示。

圖1 技術流程圖

圖2 村莊俯瞰圖

3 調(diào)查區(qū)域

實驗區(qū)域是軍田村，位于陽春市七星村，屬于平原地區(qū)，面積約為2.3 km2，村中建筑物較為集中，房屋以磚房為主，該村莊的俯瞰圖如圖2 所示。

4 外業(yè)飛行方案

外業(yè)飛行方案包括飛行系統(tǒng)選擇和航線規(guī)劃方案設計，飛行方案設計直接影響影像質(zhì)量和外業(yè)飛行效率，因此合理設計外業(yè)飛行方案是將傾斜攝影測量技術應用到農(nóng)村房地一體調(diào)查中的關鍵步驟。

4.1 飛行系統(tǒng)的選擇

飛行系統(tǒng)是根據(jù)拍攝區(qū)域范圍和特點來選擇的，農(nóng)村房地一體調(diào)查主要以村為單位，測量面積比較小，位置分布散亂且范圍較廣，不適合選用大面積傾斜攝影測量飛行系統(tǒng)。因此，輕小型旋翼無人機和單鏡頭的飛行系統(tǒng)更有優(yōu)勢：

（1）小型旋翼無人機飛行系統(tǒng)硬件設備質(zhì)量較小，便于攜帶；（2）單架次作業(yè)面積可達到0.5 km2，完全能夠滿足農(nóng)村房地一體調(diào)查的施測范圍需求；

（3）單鏡頭云臺系統(tǒng)相對于五鏡頭云臺系統(tǒng)更加靈活，云臺角度可以根據(jù)測區(qū)建筑物的高度與建筑物之間的間隔自由設置；

（4）小型旋翼無人機飛行系統(tǒng)價格低廉，飛行安全系數(shù)較高，更加適合低空攝影測量作業(yè)。

因此，本文選用輕小型旋翼無人機飛行系統(tǒng)作為外業(yè)飛行系統(tǒng)。

4.2 航攝區(qū)域的確定

航線規(guī)劃方案首先要確定航攝區(qū)域，本文選擇區(qū)域如圖 3 所示。

圖3 航攝區(qū)域范圍

4.3 航線規(guī)劃方案參數(shù)的確定

根據(jù)地籍測量規(guī)范的要求，結(jié)合航攝區(qū)域特點，本文設計一種航線規(guī)劃方案，其參數(shù)如表1 所示。

表1 航線規(guī)劃方案參數(shù)

4.4 各架次航線的生成

根據(jù)確定的航攝區(qū)域，在航向規(guī)劃軟件中調(diào)整航攝區(qū)域的邊界線，并且輸入設計的各項參數(shù)，依架次設置主航線角度并生成航線，各架次的相關信息如表2 所示。

表2 各架次相關參數(shù)

5 精度分析

5.1 飛行質(zhì)量檢查

飛行質(zhì)量檢查主要包括影像重疊度、最大與最小航高之差、航線彎曲度及影像清晰度檢查四個方面。

為了建立高精度的三維模型，將航向和旁向重疊度分別限制在70%和60%以上。一條航線的相鄰像片的航高之差限制在5 m 以內(nèi)，航高的最大值與最小值之差限制在10 m 以內(nèi)，航線彎曲度在3%以內(nèi)，檢查結(jié)果如表3 所示。

表3 測區(qū)影像檢查結(jié)果

從表3 可以看出，區(qū)域影像滿足限差要求。通過觀察，所有飛行影像較為清晰，色彩和色調(diào)反差適中，沒有出現(xiàn)重影模糊現(xiàn)象，所以實驗區(qū)影像合格，可以進行下一步驗證。

5.2 實驗數(shù)據(jù)分析

為了驗證三維模型采集的數(shù)據(jù)成果是否滿足農(nóng)村地籍測量規(guī)范的精度，在實驗區(qū)域二選取了17 個房角點（點f1 ～f17），它們都是宅基地的邊界點，而且均勻分布在實驗區(qū)域，利用RTK 測量這17 個檢查點的坐標，其分布如圖4 所示。

圖4 檢查點分布圖

為了減少偶然誤差對實驗結(jié)果的不利影響，分別對每個檢查點采集10 次數(shù)據(jù)，以實測坐標值為真值，結(jié)合10 次量測坐標值求取每個方案的檢查點點位中誤差，其計算公式為：

公式中xi，yi為在三維模型上第i次采集的平面坐標值；X，Y為檢查點的實測值；n為采集次數(shù)；m為該檢查點點位中誤差。本文以各檢查點點位中誤差的平均值，衡量各方案三維模型的整體精度指標，其精度統(tǒng)計結(jié)果如表4 所示。

5.3 精度評價

農(nóng)村房地一體調(diào)查的對象分為三類：（1）測量界址點，以此繪制地籍要素（宅基地界址范圍線和宗地），精度要求最高；（2）測量宅基地內(nèi)部的房角點，以此繪制宅基地內(nèi)部的房屋坐落；（3）地物要素，例如，道路水渠或其他地物等。

依據(jù)地籍測量規(guī)范CH 5002—94，界址點精度分為三級，具體要求如表5 所示。

依據(jù)表5 可知，測量成果精度可達到地籍測量二級界址點的要求。

表4 檢查點平面點位中誤差

表5 地籍界址點測量規(guī)范

6 結(jié)論

為了提高房地一體調(diào)查效率，結(jié)合無人機傾斜攝影測量的優(yōu)勢，本文提出基于無人機傾斜攝影測量的農(nóng)村房地一體調(diào)查，拍攝地面分辨率為0.022 cm，航向和旁向重疊度分別為80%和70%的無人機影像，在三維模型上解譯的房地一體成果精度滿足地籍測量規(guī)范二級要求，因此無人機傾斜攝影測量技術可以在農(nóng)村房地一體調(diào)查中推廣應用。