无人机倾斜摄影在房地一体化中的测量方法现状及发展趋势.pdf

经纬天地Survey World2023年第3期No.320230引言传统的房屋测量通常有架设测站法、近景摄影测量法、绳测六分法、踏勘法、激光扫描法等方式，但这几种方式存在效率低、周期长、成本高、自动化难的弊端。这些弊端在一定程度上制约了测绘工作的自动化、高精度化与信息化发展，并且全野外测量作业受天气影响较大，传统方式较难实现农村房地一体化测绘成果的快速生产更新1。农村房地一体化不动产确权登记工作处于高速推进阶段，时间紧、任务重，对基础测绘数据的快速生产作业有着较高要求。近些年，随着无人机倾斜摄影测量技术的迅速发展，其在地籍调查中的应用被越来越多地探索与研究2。而运用无人机倾斜摄影测量方法，通过建立测区的高精度、高分辨率三维模型，可实现在内业对地理要素的数据采集，大大弥补了传统测量方式的不足，具有效率高、精度高、成本低等特点。本文基于国内无人机倾斜摄影房地一体化测量方法现状，结合实际生产中的相关案例，探讨无人机倾斜摄影在房地一体化测量具体工作中存在的问题及发展趋势，为房地一体化测量工作提供新的参考。1技术路线无人机倾斜摄影房地一体化测量通过踏勘测区进行测区的资料收集，然后制定像控点布设方案与飞行方案，结合测区情况完成像控点的布设、飞行平台的选择及航线规划。使用无人机搭载五镜头相机或调整角度的单镜头交叉航线获取影像，并利用三维建模软件对影像进行空三解算，实现无人机倾斜摄影在房地一体化中的测量方法现状及发展趋势郭婧筠（山西省测绘地理信息院，山西 太原 030001）摘要：分析了基于无人机倾斜摄影房地一体化测量方法应用现状，总结出无人机倾斜摄影测量在房地一体化工作中的实际问题，进而从应用领域拓展及多学科交叉两方面对无人机倾斜摄影的发展趋势做出展望，为房地一体化测量工作提供新的参考，提高房地一体化测量工作的效率及质量。关键词：无人机；倾斜摄影测量；房地一体化中图分类号：P237文献标识码：A文章编号：2095-7319（2023）03-0056-04Current situation and developing trend for the measurement methodin the integration of real estate and ground by UAV oblique photographyGUO Jingyun（Shanxi Institute of Surveying,Mapping and Geoinformation,Taiyuan 030001,China）Abstract:The current situation of the application of the integrated measurement method based on UAV tilt photography is analyzed,the practical problems of UAV tilt photography measurement in the integrated work of real estate are summarized,and then thedevelopment trend of UAV tilt photography from two aspects of application field expansion and multidisciplinary intersection isoutlooked in this paper.Therefore it provides new reference for the integrated measurement work of real estate and improves theefficiency and quality of the integrated measurement work of real estate.Key words:UAV;tilt photogrammetry;integration of premises收稿日期：2023-01-31作者简介：郭婧筠（1985），女，山西五台人，硕士研究生，工程师，主要从事地图制图等工作。E-mail：566月三维重建，基于实景三维模型实现内业采集房地信息。无人机倾斜摄影房地一体化技术流程图如图 1 所示。2现状及存在的问题通过分析无人机倾斜摄影房地一体化测量方法的现状，总结实际生产过程中从前期准备中像控点布设、制定无人机飞行方案到测区三维模型的建立过程中的各类问题。2.1像控点布设像控点布设属于飞行前的准备工作，是直接为摄影测量的控制点加密或测图需要而布设并进行测定的控制点。合理布设像控点，可以有效降低误差，提高精度。像控点布设应注意以下事项：（1）像控点的标记方式一般有两种，分别是油漆与腻子粉。这两种标记方式的选取取决于地面的软硬程度，质地较硬的地面选择油漆，较软地面选择腻子粉，布点记号常选择L 型或十字型。两种标记方式如图 2 所示。（2）像控点的布设位置应视野好、易辨认、平坦，如农村道路、住户建筑物等。现实中的测量对象大部分为不规则测区，对于此类测区，需结合测区地形，使像控点能够均匀分布在测区中。在农村房地一体化测量中，为满足测绘精度要求，测区像控点间的设计间距应控制在 80 m 左右，一般不超过 200 m。（3）对像控点的测量，要选取与项目相同的坐标系统，以便于应用。然后根据精度要求选择恰当的方法，一般有GNSS 法、RTK 法、全站仪测量法、LiDAR 测量法等。一种测量方法难以同时实现高精度、低工作量和低成本，可以结合以上方式综合测量。总之，选择适宜的像控点坐标测量方法，需要根据项目的精度要求、工作难易程度和投入成本等因素进行综合考虑和权衡。要求像控点平面坐标测量精度不大于图像 GSD 的 1/3，高程坐标测量精度不大于 GSD 的1/2。何高林等以某村镇房地一体化测量为例3，提出了 4 种像控点布设方案，通过对比点位误差，得出了在不同情况下像控点布设方案呈现不同测量精度。故要求测量工作人员在项目条件和精度要求的基础上综合考虑各影响因素，选择满足快速高效测量的安全区域，并兼顾影像定向和解译要求，这是获得高质量像控点坐标的基础保证。2.2确定飞行方案和数据采集无人机飞行方案主要是飞行系统的选择与航线规划。在房地测量工作中，主要是根据测区实际来决定飞行系统的选择；在航线规划中，测绘工作人员了解测区实际情况后，围绕分辨率、飞行速度及高度等参数进行设计。这些参数的设置会决定影像获取的效率及分辨率，进而影响整个测绘工作进度及质量。房地一体化测量航线规划参数设定如表 1 所示。表 1房地一体化测量航线规划相关参数设定影像重叠度和航摄高度相关，航摄高度降低，重叠度减小。当采用同样的高度飞行时，在测区高处，虽然得到了更高分辨率的航摄影像成果，但是影像重叠度降低，无法保证后续数据的高精度解算。因此，在进行航线规划时，可以采用变高方式，即以不同的高度对测区进行航摄，这样在保证影像分辨率符合要求的同时，也保证了航摄影像成果的重叠度。纪志浩通过对无人机外业数据采集飞行方案进行优化4，通过实例数据分析平原、丘陵地带的房产数据的精度，验证房地一体化测量中无人机倾斜摄影方法的适用性。房地一体化测量对象通常以村为基本单位，且房屋分布相对位图 1无人机倾斜摄影房地一体化测量技术流程图相关参数航摄高度航向重叠率旁向重叠率飞行速度飞行方式云台倾斜角GSD参数设定H=f GSD/(f为镜头焦距、为像元尺寸)60%80%15%60%无风或静风状态下 6.6 m/s五镜头或单镜头“井”字形飞行450.022 m郭婧筠：无人机倾斜摄影在房地一体化中的测量方法现状及发展趋势图 2L 型（左）与十字型（右）标记方式57经纬天地Survey World2023年第3期No.32023置散乱，实际测量面积较小，所以在房地一体化无人机航线设计工作中需要有效结合测区房屋分布概况、目标获取预期效果等对无人机飞行方案进行规划设计。将规划好的航线上传飞控，按照空域报备的时间和航摄高度要求，完成倾斜影像数据的采集。采集完成后，采用人机交互方式查看影像表征质量，影像对比度明显，使成果质量符合航摄要求，满足测绘工作质量和标准的要求。2.3三维建模三维建模主要利用空三解算的影像位置、姿态参数和相机参数通过影像密集匹配获取点云，进而构建三角网格表示的三维场景模型，最后通过纹理映射从影像中获取模型表面的纹理。空中三角测量用于在同一地理坐标参考系内恢复摄影时每张影像的摄影方位（摄影位置和姿态、相机参数）。目前业内常用软件有 ContextCapture、PhotoMesh、Mirauge 3D 等，不同软件之间精度也存在差异，软件之间的优势互补，可以提高空三的精度和成功率。ContextCapture（原 smart 3D）中，输入影像，调整好参数后即可完成空三加密与三维重建，具有简单、快速、全自动的优势，除此之外，还支持多种数据源，生成的三维模型效果逼真。PhotoMesh 是 Skyline 旗下的倾斜摄影自动建模软件，可以实现快速地、自动地从一组标准、无序的二维图像构建全要素的、精细的三维网格模型。杨文府等以右玉县杀虎口古长城为例5，完成数据采集后分别利用 ContextCapture 软件和 PhotoMesh 软件进行三维重建，对两种软件的空三精度进行分析比较，ContextCapture 软件的空三精度更高。Mirauge 3D 是一款专业的影像智能建模系统，能全自动、高效地从影像中重建真实三维模型，不限于影像的采集手段和设备。Mirauge 3D 空三能力突出，特别是遇到大面积、弱纹理、高差大等问题数据，空三能力对比其他软件优势很大。王审娟将 Mirauge 3D 软件和 ContextCapture 软件相结合6，利用两款软件各自的优势，来提高倾斜摄影空中三角测量解算的精度和成功率，并以实际生产项目数据为例进行验证。空中三角测量是三维重建项目中最不可控的一个环节，主要表现为空中三角测量自动数据处理的成功率随着摄影场景的扩大迅速降低，经常使得整个项目的生产进度无法预期，进而影响项目的工期和成本。（1）精度局限。尚不能完全满足一些高精度要求的场景，尤其是在大面积、复杂地形地貌，及遮挡和阴影问题较多的项目中。（2）软件算法局限。当前摄影测量软件在处理大量倾斜摄影影像时，可能出现误匹配、计算耗时长等问题。（3）数据量巨大。倾斜摄影数据量较大，对存储和计算资源的需求高，给后期数据处理带来挑战。（4）法规与管理问题。各国和地区对无人机飞行的管理政策不同，可能存在限制飞行高度、区域或其他方面的相关规定，影响倾斜摄影测量的实际应用。3发展趋势目前，无人机倾斜摄影测量技术对地面信息的高效快速获取，能够实现地面概况的真实呈现，满足人们的生产、决策需要。该技术在发达国家被广泛应用于灾害应急指挥、国土安全巡查、城市管理、房产税收等行业7。国内主要把倾斜摄影测量技术运用在城市三维建模8-9、大比例尺地形图绘制10、灾后建筑物损毁评估等领域11。在未来发展趋势中，可从应用领域的拓展与多学科的交叉两个方面来作出以下展望：（1）凭借着其在实际应用生产工作中的优秀表现，在更多的技术领域中被广泛应用，除了本文中所提及的房地一体化，还有城市规划管理、自然资源监测、农林业环保与灾害防治、历史建筑与文物保护以及交通运输等方面，应充分发挥对特定区域进行快速三维建模的优势，为越来越多行业提供低成本、高效率的数据支持与服务。（2）无人机倾斜摄影测量技术的发展，还依赖于跨学科融合带来的软件和硬件上的进步，以及作业方法方式上的进步，在未来发展中跨学科融合的可能设想如下：1）遥感与地理信息科学，结合遥感、GIS 等领域完善地理空间信息获取和处理；2）计算机视觉与机器学习，自动识别提取倾斜摄影数据中的地物信息，实现高效处理和应用；3）物联网与智能控制，与物联网、智能控制领域结合，提高无人机飞行自主性和智能化水平；4）虚拟现实与增强现实，借助高精度三维模型与 VR 和AR 技术结合，促进各领域应用创新发展。综上，无人机倾斜摄影技术在应用拓展和多学科交叉中持续发展，为经济发展及生活提供了更加广泛、高效、智能的服务。4结语基于无人机倾斜摄影房地一体化测量方法现状，分析了其在房地一体化实际工作现状中存在的实际问题，进而从应用领域的拓展及多学科交叉两方面对无人机倾斜摄影的发展趋势做出展望。无人机测量方式的兴起，推动了倾斜摄影测量技术的发展，极大程度上拓宽了倾斜摄影测量技术的可应用领域。相较于传统房地一体化测量方式，可以实现高效、快速地还原测区客观情况，降低项目成本、节省人力物力，同时还符合测绘工作的精度要求。无人机倾斜摄影测量是房地一体化测量方式的一场革新，高效服务于实际生产应用的同时，也发挥着深层次的工程测量价值。参考文献：1王英,张维,邹彬.倾斜摄影测量技术在房地一体确权中的应用J.地矿测绘,2020,36(4):41-43.（下转第62页）58经纬天地Survey World2023年第3期No.32023资源由水利部门行使管理职责，且各个行政管理部门的管理规则各异。在这种复杂情况下，多头分散的横向管理且管理职责重叠交叉的管理模式，导致权责不明确，存在互相推诿扯皮的情况，不仅增加了管理内耗9-10，而且使保护区面临管理的空缺，甚至造成很多珍稀物种濒临灭绝11的情况。3结语本文以贵州省自然资源统一确权工作为基础，根据国家、地方相关工作要求并结合贵州省确权工作实践经验，分析出当前自然资源在实际管理过程中，存在国有自然资源所有权主体和用益物权不明确、技术标准的界定不明、自然保护地多头交叉重叠管理等问题。针对上述存在的问题，提出以下几点建议：（1）完善当下自然资源资产所有权委托代理机制，进一步明晰所有权主体和用益物权以及所有者的职责；（2）探索制定水流资源的划定标准，更科学合理地界定权属边界；（3）自然保护地是一个完整的生态系统，分散管理会割裂自然保护地的完整性，建议探索建立贵州省自然保护地的垂直管理机构。权责明确、归属清晰并结合“一管到底”管理模式，更有利于生态环境保护和更好地履行所有者职责，形成监管有效的制度。参考文献：1晏磊,吴海平.国土“三调”后如何开展自然资源统一调查J.中国国土资源经济,2021,34(3):21-24,79.2付梅臣,张建军,王振宇.地籍调查原理与方法M.北京:地质出版社,2022.3李军峰,张明.中国自然资源资产确权面临的问题及对策研究J.河北地质大学学报,2020,43(4):86-90.4卢现祥,李慧.自然资源资产产权制度改革:理论依据、基本特征与制度效应J.改革,2021(2):14-28.5自然资源资产负债编制研究课题组.全民自然资源资产所有权委托代理机制优化的思考J.中国乡镇企业会计,2022(9):57-59.6林旭霞.自然资源用益物权体系的发展方向N.中国社会科学报,2023-04-12(6).7Strack,M.Making Room for RiversJ.Natural Boundaries,Legal 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