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只需七步，无人机倾斜摄影搞定房地一体测量

更新时间：2020-07-17　点击数：2578

今年是房地一体的关键一年，为赶在年底前完成发证工作，各地房地一体以无人机倾斜摄影测量技术为科技引擎，跑出了外业测量作业效率“加速度”。



日前，《定位》杂志专访中海达无人机首席科学家王少海，深入探讨无人机倾斜摄影测量技术在房地一体项目的应用与思考。

高效护航房地一体

为摸清农村不动产“家底”，此次房地一体调查有两项工作。第一项工作是农村宅基地调查，具体内容是以一块宗地为单位进行调查，测定其界址点，查清权属，绘制界址线，用途及其四至关系等；第二项工作是农村房屋调查，具体内容是调查宅基地内部房屋的面积、坐落、权属、层数、建筑材料以及利用状况等基本情况。

在引入无人机倾斜摄影测量技术以前，房地一体调查采用的方法主要有两种。

第一种调查方法是图解法，该方法是以已经测得的大比例尺航天数字正射影像、地形图为基础，通过图解量算获取界址点的坐标。



▲利用全站仪开展调查的解析法


第二种调查方法是解析法，该方法是以全国第二次土地调查中使用的影像图为工作底图，利用GNSS接收机、全站仪等测量仪器，实地获取或解算界址点的坐标。



由于这两种调查方法存在自身的缺陷，使得各地房地一体推进缓慢。其中，图解法存在的问题是数据分辨率、现势性等较低，符合房地一体确权要求的资源较少，而解析法存在的问题是工作底图分辨率低、现势性低，外业需要大量人力、物力，效率低，且受天气、地形等影响较大。

此外，我国农村宅基地分布零散、地域广阔，要在短时间内完成所有宅基地使用权确权，依靠图解法和解析法是很难准确、快速完成。

为高效推进房地一体，各地纷纷引入了新型测绘技术——无人机倾斜摄影测量技术。与图解法和解析法相比，无人机倾斜摄影测量技术利用无人机系统能快速获取需确权土地范围的实时高分辨率数据，快速处理得到高分辨率正射影像、实景三维模型等，具有续航时间长、机动灵活、不需要专业跑道起降，能够在极短的时间内获取高分辨率影像等优势。



▲中海达多旋翼倾斜摄影系统应用于蚌埠市房地一体项目



借助无人机倾斜摄影测量技术，各地房地一体调查开启了加速度。一方面，大量的外业测量工作转换为内业模型矢量化，极大地改善了外业人员的工作环境，减少了外业测量的人力投入成本，大大提高了工作效率，缩短了项目周期。同时，利用无人机倾斜摄影测量技术建立的三维模型能够真实反映建筑物的信息，房地一体调查的一些内容无需去外业调查，直接就可以从三维模型上获取，如获取建筑物层高、建筑材料、量算建筑占地面积等。另一方面，可利用无人机倾斜摄影测量技术获得的多视影像生产多样化的数据成果，如DOM、点云数据、可用于编辑的TIN三角网以及数字化线划图等，并利用这些数据成果建立房地一体数据库。



七步完成房地一体调查

无人机倾斜摄影测量技术完成房地一体调查需要几步？答案是七步。下面以中海达多旋翼倾斜摄影系统在房地一体应用为例。

第一步，测区踏勘。踏勘目的是了解测区的交通、行政区划、控制点分布、地形地貌等情况。通过对测区的踏勘，现场勘察测区地物，察看地形起伏，测区面积统计，测区路况勘察，测区建筑勘察，了解测区内建筑物最大高度，以便作业单位规划航线，制定飞行方案，保证飞行安全。同时确认并标记测区内机场、信号塔、高压线等禁飞区或影响飞行安全的建筑位置，以确认作业区域起降场地。

第二步，像控点布设。为满足房地一体平面中误差5cm的精度需求，在平原密集区，且房屋较密的地方控制点间隔150米左右。在平原空旷地区，可适当放宽布控点的距离，可以放宽到200米左右。控制点应选在清晰、明显、空旷的地方，不存在树木或者建筑物的遮挡，且所处地面尽量平整，无高低落差，确保刺点时不产生高程异议。此外选点时还需查看点位地物近期是否会发生变化或遭人为破坏，尽量避开人流量大和人为活动多的地方。



▲无人机倾斜摄影测量技术应用房地一体实施流程图



第三步，航线规划设计。根据倾斜摄影的数据处理经验，模型精度一般是地面分辨率的2～3倍，因此为了满足平面5cm精度要求，影像的地面分辨率应优于1.5cm。另外为了保障三维模型的效果，航向与旁向重叠度一般不建议低于70%，且对于测区地物存在较大高差时，需适当提高重叠度，保证高处的重叠度。对于测区内包含密集房屋时，同样也需提高重叠，以保证模型效果与精度。在实际作业中，可运用iFly 航测助手软件根据测区环境对航飞参数进行计算，并以此为参考进行航飞作业。


第四步，数据处理。用机载模块导出PPK数据，用iFly智能航测助手解算，得到准确的POS信息。

第五步，生成索引文件。使用iFly智能航测助手对五相机数据进行统一拷贝并生成CC工程索引文件。值得一提的是，iFly智能航测助手拥有删片功能，该功能能使不在建模范围内的照片不参与索引文件生成，从而优化内业建模空三的处理时间。

第六步，高精度实景三维模型生成。该步先导入POS的索引文件，然后使用软件，依据多视影像的联合平差与多视影像的密集匹配的计算方法，以及利用空三加密点云数据，进行控制点量测、空三解算、模型生产，最终生成高精度实景三维模型。

第七步，测图处理。该步采用HiData三维测图软件进行测图，借助高精度实景三维模型进行点、线、面等矢量信息绘制，并按照国标要求赋予要素属性信息，采集房屋时完成房檐改正、房屋层数等属性录入，其中包括界址检查、界址测量、地形要素测量、1:500地籍图绘制、面积量算等，最终输出房地一体所需要的界址点成果表、全要素1:500地籍图、面积统计汇总成果。

技术成熟成就竞争力

作为一种新型的测绘技术，无人机倾斜摄影测量技术能够迅速在房地一体中得到应用，成为项目承担单位眼中的“香饽饽”，这与其自身的技术成熟是分不开的。

首先，无人机平台安全系数得到大幅提升，这不仅得益于基于飞控系统的安全预案的算法技术逐渐成熟，而且基于雷达、超声波等传感器技术，无人机具备避障功能，在很大程度上降低了无人机的事故概率。

其次，无人机航测精度得到质的飞跃，这得益于RTK、PPK（动态后处理技术）等技术的引入和提升，让无人机航测精度从20公分提高到5公分以内。以中海达为例，中海达于2016年面向无人机航测领域推出了自主研发的PPK后处理差分系统，通过优化操作流程，改变了原先无人机航测效率低、精度不够的作业方式，将无人机航测精度提高到厘米级精度。

再次，无人机影像处理软件操作快速简便。在影像处理软件不成熟的年代，无人机数据处理不仅慢，而且解算精度低。随着国内外影像处理软件的提升和成熟，无人机数据处理过程既操作简单，又智能快速，且解算精度又高。

最后，倾斜摄影技术的成熟。在自动建模技术、倾斜后处理软件、多角度相机及处理系统等软硬件技术发展的驱动下，倾斜摄影技术日趋成熟。目前倾斜摄影技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。同时倾斜摄影技术有效提升模型的生产效率，采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作，通过倾斜摄影建模方式只需要三至五个月即可完成。

▲北京石堡村房地一体项目基于中海达多旋翼倾斜摄影系统，获取高精度实景三维模型图

伴随无人机倾斜摄影测量技术的成熟，该项技术的门槛也随之降低，越来越多的用户开始引进这项新技术。在市场需求的刺激下，无人机倾斜摄影测量设备的价格也相应降低。十年前，一台无人机的市场价格动辄上百万元。如今，一套用于房地一体的无人机倾斜摄影测量设备市场价格已降至20万元以内。价格亲民，加上高效率，使得无人机倾斜摄影测量设备成为越来越多用户的标配，且被广泛应用于智慧城市、应急指挥、国土资源管理、城市管理、地质防治、地籍测量等领域。

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