基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量研究

马志敏,陈世浪

广西壮族自治区自然资源调查监测院 广西 南宁 530023

摘要：时至今日，创新驱动下，科技领域实现了突破式发展，无人机倾斜摄影负载着更加强大的功能体系，相比于传统摄影技术的多重优势，广泛应用到各个领域中。基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量，有效解决了传统测量过程中的系列问题，数据采集的精度更高，对农村土地确权有着积极的影响意义。本文首先概述了无人机倾斜摄影相关，继而基于该项技术支持就农村不动产精准测量实践展开了探究，并提出了对应的举措，以供参考和借鉴。

关键词：无人机倾斜摄影；农村不动产；精准测量;精度评定

引言：习近平总书记指出，“使农村的生活奔向现代化，越走越有奔头。”中国特色社会主义现代化征程中，精准扶贫、乡村振兴等战略举措，无一部驱动着农村地区的规范化发展，作为事关农村、农业发展的重大事项，农村土地确权有利于强化无权保障，激发农村经济发展活力，得到了党和人民的高度重视。无人机倾斜摄影的应用技术，其在农村不动产精准测量中应用至关重要。

一、无人机倾斜摄影概述

随着人类科技文明发展，国际测绘领域亦是发生了翻天覆地的变化，相比于传统正射影像，无人机倾斜摄影技术同时搭载了多台传感器，除了垂直拍摄外，还可从四个倾斜角度进行影像采集，从而给人以更加直观的立体感受，满足了多样化的市场需求。与此同时，无人机还具备速度快、成本低、运行效率高等优势，倾斜摄影本身强大的功能加持，可自动生成三维地理信息模型，从而精准获取地理信息。基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量，可实现测绘内业与外业协同工作，有效避除了天气变化等突发因素对工程进度的影响，大大解放了测绘人的劳动量与强度，是测绘行业发展的重要趋势[1]。事实上，早在上世纪八十年代开始，无人机应用就出现在了地质勘探和测绘专业领域，我国西北工业大学进行了首次尝试，并成功利用D-4固定翼无人机进行了实验，取得了可喜成果。时至今日，无人机倾斜摄影技术的发展已然相当成熟，对提高农村不动产测量精度有着积极的影响意义。

二、倾斜摄影工作原理

倾斜相机可通过垂直、倾斜的各种视角收集图像,获得地面事物比较全面精确的数据,并拍摄航高、飞行速度、航向重合、旁向重合、位置等数据。同一地物拥有不同视点的图像和详细的侧面数据,对这些图像经过了区域网联合平差、多视图像匹配、DSM生成、真正射纠正、三维建模等过程,形成的测量结果,如图一所述。无人机倾斜摄影原理如图 1 所示。

图 1 无人机倾斜摄影原理图

根据图 1 可知，无人机倾斜摄影技术在双重测量过程 中需要进行方位投影点的选取，并且操作简单，人工操作 的任务量少，具有成本低、效率高的特点。

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三、倾斜摄影测量的应用优势

第一，便于测绘作业数据的采集。与传统的不动产测绘技术进行对比，倾斜摄影技术自身具有很大的优势，特别是在收集数据以及采集数据方面，可以将被测量对象的实际情况更加直观的呈现出来。在与三维模型进行有效地配合，如图1，就能够全方面查看所有的地形。第二，不用选择投影点，在开展农村不动产测绘工作过程中，运用传统的测绘技术的缺点就是需要提前设定投影点，而有效地使用倾斜摄影测绘技术，就不用提前选择投影点，可以直接结合航空摄影规模图像纹理，有针对性的实现批量的提取，不单单减少了部分复杂工作内容，还确保工作效率的提升。现阶段，倾斜摄影测量技术除了使用在空间管理中，还有效地应用在规划工作中，通过运用现代化先进技术手段来辅助工作，在一定程度上可以快速完成相关的测量工作【2】，因此，在进行具体使用的过程中，呈现出了一定的适应性。第三，技术操作便利，成本低。目前，倾斜摄影测量技术的有效地运用得到了进一步的强化，让这项技术在多个领域都获得了广泛运用，究其原因就是这个技术的成本较低，且在开展工作过程中更加的简单明了。通过使用无人机进行飞机航拍，可以随时观看运动的情况，为构建健全的立体模型打下了良好 基础，不仅可以节省大量的时间，还能节约人力成本。由于这项技术性价比偏高，可以实现批量对象纹理的获取，因此，在进行三维模型构建期间，也节省了资金的投入。

三、三维模型建立与测图分析

  对于大型无人机的倾摄三维模型建设,根据是所检测到的资料资料,由操作者根据无人机倾摄模式建设过程,并依照步骤完成标准运算,就会获得到对应的三维建模内容。其建设过程从影像数据整合、数据畸变差校正、与控制点图像联系、空三加密、点云数据信息获取、形成三维建模,通过这种方法依照顺序完成标准运算即可,最后将会把众多的资料数据汇聚形成三维或立体图像。同时,也是利用无人机倾斜摄在农村不动产监测工作中的最大优点,从视觉效果上产生了直观影响,将所检测到的资料数据汇集到三维建模系统中,由数值过渡到模拟,即提升了测量信息统计效率,又可以通过三维模式全方位呈现了农户不动产的总体结构,方便户籍管理机关详细录入。当然,有关人员还可以先通过三维模式详细观测情况,再根据农户不动产实物状况对比数据分析,针对有异议的地方可以建议并开展第二次检测工作,结合多次检测信息数据分析和三维模式比较数据分析,确定了农户不动产的监测信息数据完整性。   

   无人机倾斜摄中的三维测图，主要考虑到农村房屋结构、间距、测量内容等因素，为使农村不动产被准确测量，还需应用无人机倾斜摄。之所以选择三维测图系统，主要是因为该系统功能强大，如：搜集、储存、管理测量信息数据等。然后在系统内绘制成倾斜摄影模型，可针对农村不动产测量信息数据进行采集、测图等。与传统测图相比较，无人机倾斜摄不需要在三维测图系统中对房檐进行改正，就可直接测绘出农村不动产实际结构，减少工作量及不必要工作环节，整体测量工作效率全面提高。如图2所示。

图 2 基于无人机倾斜摄影的三维坐标系

无人机倾摄系统的三维测图功能,是涉及到了农户房屋结构、位置、监测数据等方面,而为了保证农户的不动产信息被精确测定,就需要使用无人机倾摄。而为什么选用了三维测图系统,主要在于该系统功能的强大,包括:收集、贮存、处理已记录的土地信息等。然后在设备内绘出倾斜拍摄模式,并针对农户不动产测量的资料进行拍摄、测图等工作。与普通测图设备相较,无人机的倾斜摄不需在三维测图设备内对房檐结构进行修正,便能直观测量出农户不动产的内部结构,从而大大地减少了时间和不必要操作过程,整体的测量效率全面提高了。

四、基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量实践

基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量有着多方面的优势特点，实践过程中需科学设定系列关键参数，并进行基础测量和精准测量两个环节的操作，具体实践测量如下：

（一）操作流程

某种维度上讲，无人机倾斜摄影的实质是基于多传感器协同映射不同视角的建筑物情况，从而满足高精度测量的要求。基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量，主要涉及到三个方面的技术应用，包括多视影像密集匹配技术、数字表面建模技术以及映射成像纠正技术【3】，并且其相互间紧密关联，是提高测量精度的重要支持。其中，多视影像密集匹配技术，可用于剔除初次测量的农村不动产冗余数据，并拟合各类反馈数据，将生成的农村不动产信息分布在三维坐标体系上，从而有力支持农村不动产精准测量工作的展开；数字表面建模技术通过对即已生成的农村不动产信息尤其是影像单元进行滤波处理和特征匹配，继而合理分布在三维坐标体系上。在上述系列工作完成之后，接下来就需要运用映射成像纠正技术，对所获取的农村不动产测量数据进行校正，主要包括物方校正和像方校正两个方面，以进一步提高测量数据的精准度。常规上来讲，基于无人机倾斜摄影的农村不动产基础测量操作流程包括设置无人机倾斜摄影的拍摄点和高程点、接收拍摄命令、输入测量地址、启动无人机，在确定采集数据准确性后再导出拍摄高程点，将三维建模中的数据进行矢量化处理，最后完成农村不动产基础测量工作，得到地形图。

（二）参数设计

基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量，科学的参数设计是关键。具体而言，无人机倾斜摄影中的参数设置主要包括以下几项：一、飞行器参数。对飞行器参数的设置有禁止性和适宜性两个关键指标，前者是为了保证无人机飞行过程安全，包括风速、温度等，后者则是本项目目标达成后设置环境参数，除了一些基本数据，还需考虑光线强度、云影数量等【4】；二、飞行高度。无人机倾斜摄影工作过程中的飞行高度设计，应按照摄影高度=（搭载镜头焦距*地面分辨率）/像元尺寸的公式进行计算确定；三、飞行路线。基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量，飞行路线设置的科学无否直接影响着最终摄影品质的高低，一般需要借助多视向匹配进行空三加密，减少相片重叠的情况；四、像控点布置。在此过程中可充分借鉴传统摄影测量的即有经验，基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量尽量选用九宫格法布设全区，并在航飞前布设像控点；四、解算分区。充分利用大数据优势，可基于Arcemap软件的可视化功能，转化POS文本数据为DWG格式，进而划分区域，各分区影像图片的数量不宜超过12000张，且距离约为12个飞行路线，从而成功进行解算；五、模型计算。无人机倾斜摄影生成的模型通常选择“high”档的精度，以200m*200m为主，降低后期维护成本的同时，较短时间内生成模型。

（三）精准测量

无人机倾斜摄影技术在农村不动产精准测量中的应用，需保证建模精度，并精准检测实验区的显著特点，从而有效缩减计算误差范围，最终获得高精度的农村不动产数据信息[5]。在此过程中，可通过对比法，对试验区测试点的采集数据与实测数据进行比对，如房屋边长及其属性、照片参数等，从而有效验证图标的准确性，满足农村不动产精准测量要求。基于上述获取的农村不动产基础测量数据，作进一步的精细化处理，根据其框架和方位特征，进行测量数据的双重测量和检验。具体而言，基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量包括几方面操作，即根据初步建立的农村不动产基础模型，合理规划无人机倾斜摄影的二次数据影像航拍路线，并设定好其飞行高度、停留方位等，继而确定数据图像，通过计算直方图获得阈值。值得着重指出的是，基于无人机倾斜摄影的农村不动产基础测量数据客观存在偏差，并不能作为确定数据，且数据模糊的照片不可进行数据合计，以免影响农村不动产的测量精准度。将基础测量数据与精准测量数据进行比对分析，根据其特征，最终构建更加符合实际情况的农村不动产方位三维坐标体系

[6]。最后还需进行纠正校验操作，调整一个方位图层与其结构、位置相近的图层不重叠位置，从而获取最佳图层效应。

结语：综上所述，基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量有着多重方面的产出价值，包括高效、低成本、低劳动力等，采集数据的精度和真实性是传统技术所不能达到的。作为一项庞杂的系统化工程，基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量，主要分基础测量和精准测量两个实施步骤，科学设置各类关键参数，从而保证数据的精准度、全面性、真实性。

参考文献：

[1]吕锋锋.基于无人机倾斜摄影的农村不动产精准测量研究[J].测绘与空间地理信息,2022,45(06):188-191.

[2]刘传兴.关于无人机倾斜摄影测量技术在农村不动产测绘中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市,2022(04):50-52.

[3]周新星,袁伟俭,陈曼曼.无人机倾斜摄影在农村不动产测量中的应用[J].测绘与空间地理信息,2021,44(10):204-207.

[4]顾磊.倾斜摄影测量技术在农村不动产权籍调查中的应用以及实例分析[J].安徽建筑,2021,28(07):225-226.

[5]刘旭.无人机倾斜摄影测量在农村不动产权籍调查中的应用[J].测绘与空间地理信息,2021,44(01):200-203.

[6]刘敏,张启超,赵彬,李智慧.基于低空无人机倾斜摄影测量在农村房屋不动产登记权籍调查中的应用[J].测绘与空间地理信息,2020,43(01):181-183.