“无人机倾斜摄影测量+1”测量方法在房地一体项目中的应用探讨

谢炘璋 陈昌

【摘 要】2020年底，广西农村房地一体项目启动，至今完成了所有区县的项目外业作业，作业过程中发现存在以下问题：广西山区多、地形变化大，部分地区交通设施不完善，居民点分布零散，房屋构建情况复杂等。文章结合广西农村房地一体项目的特点与难点，总结广西地区农村房地一体项目普遍的外业测量方法，得出“无人机倾斜摄影测量+1”的测量方式具有较强的推广价值，可在未来广西地籍测量、不动产登记、自然资源登记等项目的外业工作中广泛应用。

【关键词】房地一体;RTK;全站仪;SLAM;“无人机倾斜摄影测量+1”

【中图分类号】TU198;P231【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2022）04-0094-03

农村房地一体调查工作是维护农民合法权益，促进农村社会秩序和谐稳定的重要举措[1]。2020年广西自然资源厅发布《广西壮族自治区自然资源厅关于加快推进全区农村不动产确权登记工作的指导意见》（桂自然资发〔2020〕44号）要求“2021年年底前要完成农村不动产权籍调查，宅基地和集体建设用地登记颁证90%以上”。项目启动至今，所有区县的项目外业都已完成，作业过程中发现存在以下问题：广西山区多、地形变化大，部分地区交通设施不完善，居民点分布零散，房屋构建情况复杂。农村房地一体项目的外业测量方式繁多，为更好地进行未来类似项目的外业工作，本文总结归纳了4种不同测量方式在该项目中的应用，并通过选用原则归纳出“无人机倾斜摄影测量+1”的技术流程，通过点位精度检验验证了该技术的适用性。

1 测量方式优劣探讨

1.1 使用RTK（CORS）和全站仪测量

在消费级低空无人机尚未普及之前，传统的界址点测量和房屋拐角点的测量多是由RTK和全站仪完成，从测量流程的角度可分为高等级控制测量、加密控制测量和勘丈测量。现在，一般高等级控制采用静态GPS测量，加密控制采用动态RTK施测。RTK与全站仪测量技术具有精度高、仪器设备成本低、购买租用渠道广和单人即可作业等优点。但当测区为大片的村落时，就会出现设站数过多、外业作业效率极为低下的情况。在房地一体项目里，RTK与全站仪测量存在外业作业工作强度高、效率较低、难以对地物隐蔽点进行测量、图根点保存困难及测量累积的误差较大等缺点。

1.2 使用无人机倾斜摄影测量

房地一体项目的精度要求点位中误差不超过5 cm，目前使用无人机倾斜摄影测量技术的生产成果已可以满足农村房地一体项目对精度的要求。

无人机倾斜测量是从前、后、左、右4个倾斜方向与一个向下的中心垂直方向获取影像。中心垂直方向的相机的航片可以生产DOM与DSM等成果，4个倾斜方向相机获取的航片则用于生成测区的纹理信息。在无人机作业之前，按后期满足“空三”加密要求布设像控点点位，并参考DEM等数据进行合理的航线设计与调整航摄高度，其中航向重叠度应优于70%，旁向重叠度应优于80%。作业时根据测区天气情况选取合适时间点起飞，以减少天气因素对航摄的干扰。起降地区应平坦无障碍，若飞行过程出现突发问题或异常情况都应立即手动介入控制返航，排查问题后再重新作业。

无人机内业数据处理分为建模与采集两个部分。业内主流建模软件为Context Capture、瞰景smart3d和photoscan等。通过基础数据无人机航片、POS点和像控点成果，经过计算机组集群工作站的数据计算，得到空中三角测量及点云成果，点云建构TIN模型，并根据航片最终形成带纹理的三维模型。下一步使用EPS软件进行数据采集，EPS软件采集成果可以与CASS的DWG数据格式、航天远景的FDB数据格式、MBD和CDB格式数据库互相转换，采集的精度与模型精度相同。可以便利地对接后续的数据编辑与数据入库工作。

无人机倾斜摄影测量在农村房地一体外业测量中的优势：外业作业时间短，少量架次就可将集中的村屯飞完，大量的外业工作转入内业进行，范围越大的测区作业效率越高（如图1所示）;并解决了数据成果单一的问题，生产出的DOM、DSM、DEM、DLG及三维模型成果可以为乡村规划、国土空间规划等后续乡村振兴项目做数据储备。但该技术也存在不足：模型成果质量受到地物的复杂程度制约，例如山谷中的地物、与树木等有互相遮挡的房子及房檐过大的房子等，模型采集困难，影响测量精度，需通过其他测量方式补测。

1.3 使用SLAM测量

即时定位与地图构建（Simultaneous Localization A-

nd Mapping，SLAM），基于激光雷达的SLAM（Lidar S-

LAM）采用2D或3D激光雷达，可以高效地获取室内或者室外场景的三维点云数据，近年来在测绘领域得到广泛应用[2]，也成为现今农村房地一体项目的外业测量手段。

SLAM系统外业作业时通过激光扫描仪即时扫描到对应物体的点云数据及自带的定位定姿系统实时得到仪器的姿态数据，即可计算得到周围空间的相对位置关系。SLAM内业处理则是通过GeoSLAM Hub软件将外业初始数据解算，一般内业解算时间是外业扫描时间的2倍左右。预处理得出以RGB真色彩显示的点云数据后，通过外业像控点进行坐标转换，再使用Realwork软件进行对成果点云数据的梳理与裁剪，得到一份合格点云数据。最后采集阶段由作业人员使用CASS软件采集即可。

SLAM测量技术的优点：快速获取详细的点云数据，时效性强，不受天气因素影响，自动化程度高，单人即可操作;采用激光扫描采集地籍要素时，可以将房屋任意切割高度面，房屋边界以矢量点的形式呈现，可以更直观地判断墙面位置，减少判断过程，并且点云数据中的墙面没有凹凸，对比倾斜摄影方式，采集精度更高;采集激光數据不需要大规模布设相控点，大大减少外业工作量[3]。SLAM测量技术的缺点：SLAM点云生产处理时间过长，对建筑物顶部较高的附属结构或某些封闭式子母建筑物内部结构难以进行测量，需由其他测量方式补测。

2 广西农村房地一体项目分析

农村房地一体项目是将农村地区的地籍测量与房产测量工作同步进行，并采用统一的空间坐标系和成果形式对农村房屋的权属、面积和界址等属性进行调查。从资料收集、外业测量、内业数据整理、成果公示、数据入库、审核验收到最后的登记颁证，每一个步骤都需要群众与地方政府及业务主管部门的倾力配合，是一个工作流程繁杂、工作量极大的项目。

2.1 广西区内房地一体外业测量中普遍出现的问题

广西区内房地一体外业测量中普遍出现的问题：？譹？訛桂北地形以山地为主，集中连片的大面积平坦地块只会出现在城镇，农村房屋多是坐落山脚或半山腰，山体树木覆盖率高。桂南地形以丘陵为主，农村房屋较为集中，地势起伏较小。从交通便利性与作业复杂性考虑，桂北地区较桂南地区作业难度更大。？譺？訛宗地分散，交通路程不便。广西多山，山区里村与乡、村与村甚至屯与屯之间都易出现隔山相对的情况。外业人员每天耗费许多时间在赶路上，若村屯中尚未通车，便对外业作业效率造成更大的影响。？譻？訛广西是打工人口输出大省，若有留在村中也多为老幼，文化水平低，农户对房地一体项目工作认识不足，支持度不高，使得测量人员难以获得相应的外业成果。④多数地区乡镇政府在农村住宅登记方面的管理薄弱，投入人力不足，档案储存零散不严谨，对外业前的资料准备工作造成不小困难。

2.2 “无人机倾斜摄影测量+1”的技术流程与实例

2.2.1 技术流程

目前，行业主流的消费级无人机：“大疆”系列无人机推出了“仿地飞行”功能，“飞马”系列无人机推出了“变高飞行”功能。“仿地飞行”与“变高飞行”是指无人机在飞行作业过程中能够适应不同的地形，并根据地形自动生成高度变化的航线，与测区地物保持恒定高差，保持地面分辨率统一，从而获得更好的数据成果。在广西山多、居住点分散的情况下，该功能使得无人机在复杂的山谷、丘陵盆地等地理环境中安全且直接获取影像数据，并且精度可达到1∶1 000的大比例要求。

同时，无人机倾斜摄影测量在不入户、不需政府或村委工作人员协助的情况下，可独立完成村屯的外业测量，将大量的外业工作量转入内业，以较少的人力成本，在短时间内准确地完成大面积的测量工作。

针对无人机摄影测量遇到复杂地物时所产出的模型部分无法准确采集对应信息这一缺点，可选用其他测量方式补测该区域。故在有限的时间内，要低成本高效率地完成房地一体项目，外业作业应选择“倾斜摄影测量+1”的工作方法。技术路线图如图2所示。

2.2.2 实例

以融水县香粉乡雨卜村某屯为例，香粉乡境内地形有丘陵、山地、谷地、山脉，地势为北高南低，主要山脉有元宝山山脉。地面高程一般在海拔186～500 m，境内最高峰位于元宝山九元屋背山，海拔为1 010 m;最低点位于大方村河岸，海拔为147 m[4]。雨卜村位于香粉乡东北部，元宝山山脉附近。

该屯房屋坐落分在6个区域，使用“飞马”D2000无人机变高飞行高度为300 m，旁向重叠度为70%，航向重叠度为80%，共飞行2个架次，飞行完毕获得五镜头照片数2 045张，飞行作业时间共48 min，在地面使用CROS系统采集像控点6个，统一选取“L”形油漆外角。在现场使用CORS系统与惯导RTK采集被树木遮挡房屋的房角坐标点。

2.2.3 精度分析

选取6个房屋拐角点，利用CORS系统和全站仪做多次观测得到点位坐标，并以平均值作为最终坐标值。将三维测图提取的点位坐标与其做对比，得出结果见表1。

根据《地籍调查规程》（TD/T 1001—2012）中的精度要求，所有的点都在误差范围内，实景三维测图所得点位成果精度满足农村房地一体生产要求。

2.3 使用“无人机倾斜摄影测量+1”测量需注意的问题

2.3.1 “无人机倾斜摄影测量+RTK、全站仪测量”

一是要在一定的密度范围内做动态RTK的加密控制，全站仪支站不能随意，测站数必须控制在合理的范围内，否则无法保证成果精度。二是使用全站仪测量时尽量小镜头观测贴近房角部分，这样得出的测角成果精度最高也更直观。三是采用CORS测量界址点或房角特别是不能垂直的情况下，可以采用惯导RTK。传统RTK因为受到形状限制，难以将几何中心直接在房屋角点上测量，而惯导RTK在倾斜状态下不需要测量天线碰到房角即可测出房角坐标，较之传统RTK更方便高效。

2.3.2 “无人机倾斜摄影测量+SLAM测量”

SLAM内业数据处理耗时较大。与无人机倾斜摄影测量相比，同一个图斑出至可采集前的合格成果，SLAM数据处理使用时间为其5～10倍。建议SLAM仅用于无人机倾斜摄影测量所产生模型里出现的建筑物隐蔽点、建筑物覆盖和树木遮挡等较少的难以判读的部分。内业人员采集数据时，需认真细心，避免视觉误差影响产生最终采集的数据属性错误。

3 结论

与传统测量方式相比，“无人机倾斜摄影测量+1”技术在房地一体项目中大幅度地减少了人力的投入，把大量外業测图的工作量转到内业中，提高了项目的生产效率，缩短了项目工作周期，并可产出DOM、DSM、DLG及实景三维模型等多种数据，迎合国家主推的“多测合一”趋势，储备为其他项目的基础数据。

综上，在应用该技术作业时，根据提前收集到的卫星影像、DEM及历史DRG等资料对测区情况研判分析，对测区进行“无人机倾斜摄影测量+1”的测量方式选定，可保证项目测量工作效率并能高质量完成。在未来“多规合一”“多测合一”的趋势下，对应的新农村规划、自然资源确权登记和房屋地籍测量等项目中，“无人机倾斜摄影测量+1”测量方式可以发挥更广泛的作用。

参 考 文 献

[1]简煊祥.倾斜摄影测量在福清农房地一体调查中的应用[J].测绘通报，2021（S2）：87-90.

[2]车森，刘海砚，陈晓慧，等.HERON LITE移动测量系统在房地一体中的应用[J].测绘工程，2021：291-295.

[3]张元敏.空地融合技术不动产确权登记解决方案[J].测绘通报，2021（S2）：291-295.

[4]黄树贤，韩元利.中华人民共和国政区大典：广西壮族自治区卷（上）[M].北京：中国社会出版社，2018：473-474.