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摘 要：房地一体调查是宅基地调查和房屋调查的一体化调查，本文提出基于倾斜摄影测量的调查方案。设计一种外业飞行方案，利用通过该方案获取的影像数据制作 DOM 和3D模型并在3D模型，上采集成果数据，在调查区域内布设像控点，而后利用 RTK 測量出这些像控点和具有代表性的检查点坐标，将成果数据与检查点的实测数据进行精度分析，判断是否满足要求。
关键词：倾斜摄影测量 宅基地 一体化调查 精度
中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）01（b）-0006-03
Application of Oblique Photogrammetry Technology in Wuxi Real Estate Integrated Survey
LI Shunming
（Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources Surveying and Mapping Co.， Ltd.， Yuzhong District， Chongqing， 400042 China）
Abstract： The integrated investigation of rural housing and land is the integration of rural residential land survey and rural housing survey. This paper proposes an investigation scheme based on inclined photogrammetry. First， image control points are set in the survey area， and then RTK is used to measure the coordinates of these image control points and representative inspection points. A field flight scheme is designed. DOM and 3D model are made by using the image data obtained by the scheme， and the result data are collected on the 3D model. Whether the accuracy meets the requirements is analyzed through the accuracy of the result data and the measured data of the checkpoint.
Key Words： Oblique photogrammetry; Homestead; Integrated survey; Precision
房地一体化测量是一项造福人民，保护农民权益的政策，是国家了解农民住房条件的重要手段，是科学编制新发展规划的基础数据来源。对于农民来说，进行综合的房屋和土地调查是使个人宅基地财产合法化和实现其权益的有效途径。这里的房屋和土地综合调查是对宅基地和房屋的综合调查。宅基地的调查以每块土地为调查单位，确定其边界点，划定边界线，找出所有权和目的，以明确这四至关系等。房屋调查旨在调查宅基地内房屋的位置、面积、层数、所有权、建筑材料和使用状况的基本信息。从这里可以看出，房屋调查是针对宅基地调查的进一步详细调查，涉及房屋边界点的测量。无论是宅基地调查还是房屋调查，当前的测量技术仍采用全站仪和RTK的传统测量技术或传统的摄影测量技术。传统的测量技术任务繁重、效率低、周期长、成本高，缺点很大，此外，传统测量获得的测量结果相对单一，无法满足多种测量需求。
尽管使用传统的摄影测量技术可以节省野外测量工作并提高测量效率，但它需要更高的硬件和数据收集人员。由于房檐校正的问题，该行业的矢量数据结果需要去现场进行调绘。
此外，近年来，无人机倾斜摄影测量技术发展迅速。它突破了传统3D建模技术的低建模效率，手工贴图以及3D模型精度无法满足测量要求的局限性的问题。高度重叠的图像可以快速构建高精度3D模型，并且由于纹理映射算法的改进，可以将2D纹理图像自动粘贴到3D模型的位置。3D模型可以很好地反映拍摄区域的真实情况。可以加载三维模型并且在其上面矢量化的软件平台已经存在。。
1 研究的基本思想和技术流程
房地一体调查的内容包括对房屋界址点的测量，房屋的拐角点和地籍调查底图的绘制。本文研究的基本思想是，首先在调查区域中布置图像控制点，然后使用RTK测量这些图像控制点和检查点的坐标。设计野外飞行计划，使用获得的图像数据制作DOM和3D模型，并在3D模型中收集结果数据，并通过比较结果数据的准确性来检查计划的可行性。技术路线如图1所示。
2 调查区域
本调查区位于巫溪县，该地区属于丘陵地区，面积约为 2.3km2，村中建筑物较为集中，房屋以砖房为主。
3 外业飞行方案
外业飞行方案设计包括飞行系统的选择和航线规划方案设计，飞行方案的设计直接影响影像的质量和外业飞行效率，因此合理设计外业飞行方案是将倾斜摄影测量技术应用到房地一体测量中的关键步骤。
3.1 飞行系统的选择 飞行系统的选择取决于拍摄区域的范围和特征。房地一体测量主要基于一个村庄。测量面积比较小、位置分散、范围广，不适合采用大面积倾斜摄影。因此，轻型和小型旋翼无人机和单镜头飞行系统具有更多优势：（1）小型旋翼無人机飞行系统的硬件更轻巧且易于携带;（2）一次出击的作业面积可以达到0.5km2，可以完全满足房地一体测量的范围要求;（3）单镜头云台系统与五镜头平移/倾斜系统相比，云台角度可以基于建筑物在测量区域中的高度以及建筑物之间的距离，该间隔可自由设置;（4）小型旋翼无人机飞行系统价格便宜，飞行安全系数高，更适合于低空摄影测量作业。因此，本文选择了轻小型旋翼无人机飞行系统作为外业飞行系统。
3.2 航线规划方案参数的确定
根据上述的几个数学关系及地籍测量规范的要求，并结合航摄区域的特点，本文设计一种航线规划方案，航高80m，GSD为0.022m，飞行速度6.6m/s，航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%，云台倾斜度45°，采用“井”字形飞行。
3.3 各架次航线的生成
根据确定的航摄区域，在航向规划软件中调整航摄区域的边界线，并且输入设计的各项参数，依架次设置主航线角度并生成航线。
4 精度分析
4a.1 飞行质量检查
飞行质量检查的主要内容包括影像重叠度检查、最大与最小航高之差检查、航线弯曲度检查及影像清晰度检查四个方面。
为了建立高精度的三维模型，我们将航向和旁向重叠度分别限制在70%和60%以上。一条航线的相邻像片的航高之差限制在5m之内，航高的最大值与最小值之差限制在 10m之内，航线弯曲度在 3%之内，检查结果为最小航向重叠度76.69%，最小旁向重叠度67.87%，最大航高差为7.836（m），最大航线弯曲度0.645%。
由此可以看出区域内的影像满足限差要求，通过观察所有飞行的影像较为清晰，色彩和色调的反差适中，没有出现重影模糊的现象，所以该实验区影像合格，可以进行下一步验证。
4.2 实验数据分析
为了验证在三维模型采集的数据成果是否满足地籍测量规范的精度，在实验区域二选取了 17 个房角点（点 f1-f17），它们都是宅基地的边界点而且均匀的分布在实验区域内，利用 RTK 测量这 17 个检查点坐标，它们的分布如图2所示。
为了减少偶然误差对实验结果的不利影响，分别对每个检查点采集 10 次数据，以实测的坐标值作为真值，结合 10 次的量测坐标值求取每个方案的检查点点位中误差，其计算公式为：
式中x1，y1为在三维模型上第i次采集的平面坐标值;X，Y为检查点的实测值，n为采集的次数;m为该检查点点位中误差;本文以各检查点点位中误差的平均值作为衡量各方案三维模型整体精度指标，其精度统计结果如表1所示。
4.3 精度评价
房地一体测量的对象可以分为三类：（1）测量界址点，以此绘制地籍要素（宅基地界址范围线和宗地），精度要求最高;（2）测量宅基地内部的房角点，以此绘制宅基地内部的房屋坐落;（3）地物要素，例如道路水渠或其他地物等。
依据地籍测量规范 CH5002-94 规范可知，测量成果精度达到地籍测量二级界址点的要求。
5 结语
传统测量的办法进行房地一体测量效率较低而且有大量的外业工作，为了提高房地一体测量的效率，结合无人机倾斜摄影测量的优势，本文提出基于无人机倾斜摄影测量的房地一体测量。拍摄地面分辨率为 0.022cm，航向和旁向重叠为 80%和 70%的无人机影像，在其建立的三维模型上解译的房地一体成果精度分别满足地籍测量规范二级要求，因此倾斜摄影测量技术可以在房地一体测量中推广应用。
参考文献
[1] 张远.农村房地一体确权登记关键问题的研究[D].赣州：江西理工大学，2019.
[2] 赵元务.无人机倾斜摄影测量在农村房地一体测量中的应用研究[D].西安：西安科技大学，2018.
[3] 赵哲军，廖晓红.不动产测绘中测绘工程技术的应用分析[J].江西测绘，2019（4）：61-64.
[4] 王进国，陈永立.房地一体权籍测量中的基础控制测量问题研究[J].测绘与空间地理信息，2017，40（8）：190-192.
[5] 刘开红，康雅丽.倾斜摄影测量在房地一体农村地籍测量的应用[J].江西煤炭科技，2019（1）：160-162.
[6] 陈明杰.无人机倾斜摄影测量三维建模及模型可视化研究[D].西安：西安科技大学，2019.
关键词：倾斜摄影测量 宅基地 一体化调查 精度
中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）01（b）-0006-03
Application of Oblique Photogrammetry Technology in Wuxi Real Estate Integrated Survey
LI Shunming
（Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources Surveying and Mapping Co.， Ltd.， Yuzhong District， Chongqing， 400042 China）
Abstract： The integrated investigation of rural housing and land is the integration of rural residential land survey and rural housing survey. This paper proposes an investigation scheme based on inclined photogrammetry. First， image control points are set in the survey area， and then RTK is used to measure the coordinates of these image control points and representative inspection points. A field flight scheme is designed. DOM and 3D model are made by using the image data obtained by the scheme， and the result data are collected on the 3D model. Whether the accuracy meets the requirements is analyzed through the accuracy of the result data and the measured data of the checkpoint.
Key Words： Oblique photogrammetry; Homestead; Integrated survey; Precision
房地一体化测量是一项造福人民，保护农民权益的政策，是国家了解农民住房条件的重要手段，是科学编制新发展规划的基础数据来源。对于农民来说，进行综合的房屋和土地调查是使个人宅基地财产合法化和实现其权益的有效途径。这里的房屋和土地综合调查是对宅基地和房屋的综合调查。宅基地的调查以每块土地为调查单位，确定其边界点，划定边界线，找出所有权和目的，以明确这四至关系等。房屋调查旨在调查宅基地内房屋的位置、面积、层数、所有权、建筑材料和使用状况的基本信息。从这里可以看出，房屋调查是针对宅基地调查的进一步详细调查，涉及房屋边界点的测量。无论是宅基地调查还是房屋调查，当前的测量技术仍采用全站仪和RTK的传统测量技术或传统的摄影测量技术。传统的测量技术任务繁重、效率低、周期长、成本高，缺点很大，此外，传统测量获得的测量结果相对单一，无法满足多种测量需求。
尽管使用传统的摄影测量技术可以节省野外测量工作并提高测量效率，但它需要更高的硬件和数据收集人员。由于房檐校正的问题，该行业的矢量数据结果需要去现场进行调绘。
此外，近年来，无人机倾斜摄影测量技术发展迅速。它突破了传统3D建模技术的低建模效率，手工贴图以及3D模型精度无法满足测量要求的局限性的问题。高度重叠的图像可以快速构建高精度3D模型，并且由于纹理映射算法的改进，可以将2D纹理图像自动粘贴到3D模型的位置。3D模型可以很好地反映拍摄区域的真实情况。可以加载三维模型并且在其上面矢量化的软件平台已经存在。。
1 研究的基本思想和技术流程
房地一体调查的内容包括对房屋界址点的测量，房屋的拐角点和地籍调查底图的绘制。本文研究的基本思想是，首先在调查区域中布置图像控制点，然后使用RTK测量这些图像控制点和检查点的坐标。设计野外飞行计划，使用获得的图像数据制作DOM和3D模型，并在3D模型中收集结果数据，并通过比较结果数据的准确性来检查计划的可行性。技术路线如图1所示。
2 调查区域
本调查区位于巫溪县，该地区属于丘陵地区，面积约为 2.3km2，村中建筑物较为集中，房屋以砖房为主。
3 外业飞行方案
外业飞行方案设计包括飞行系统的选择和航线规划方案设计，飞行方案的设计直接影响影像的质量和外业飞行效率，因此合理设计外业飞行方案是将倾斜摄影测量技术应用到房地一体测量中的关键步骤。
3.1 飞行系统的选择 飞行系统的选择取决于拍摄区域的范围和特征。房地一体测量主要基于一个村庄。测量面积比较小、位置分散、范围广，不适合采用大面积倾斜摄影。因此，轻型和小型旋翼无人机和单镜头飞行系统具有更多优势：（1）小型旋翼無人机飞行系统的硬件更轻巧且易于携带;（2）一次出击的作业面积可以达到0.5km2，可以完全满足房地一体测量的范围要求;（3）单镜头云台系统与五镜头平移/倾斜系统相比，云台角度可以基于建筑物在测量区域中的高度以及建筑物之间的距离，该间隔可自由设置;（4）小型旋翼无人机飞行系统价格便宜，飞行安全系数高，更适合于低空摄影测量作业。因此，本文选择了轻小型旋翼无人机飞行系统作为外业飞行系统。
3.2 航线规划方案参数的确定
根据上述的几个数学关系及地籍测量规范的要求，并结合航摄区域的特点，本文设计一种航线规划方案，航高80m，GSD为0.022m，飞行速度6.6m/s，航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%，云台倾斜度45°，采用“井”字形飞行。
3.3 各架次航线的生成
根据确定的航摄区域，在航向规划软件中调整航摄区域的边界线，并且输入设计的各项参数，依架次设置主航线角度并生成航线。
4 精度分析
4a.1 飞行质量检查
飞行质量检查的主要内容包括影像重叠度检查、最大与最小航高之差检查、航线弯曲度检查及影像清晰度检查四个方面。
为了建立高精度的三维模型，我们将航向和旁向重叠度分别限制在70%和60%以上。一条航线的相邻像片的航高之差限制在5m之内，航高的最大值与最小值之差限制在 10m之内，航线弯曲度在 3%之内，检查结果为最小航向重叠度76.69%，最小旁向重叠度67.87%，最大航高差为7.836（m），最大航线弯曲度0.645%。
由此可以看出区域内的影像满足限差要求，通过观察所有飞行的影像较为清晰，色彩和色调的反差适中，没有出现重影模糊的现象，所以该实验区影像合格，可以进行下一步验证。
4.2 实验数据分析
为了验证在三维模型采集的数据成果是否满足地籍测量规范的精度，在实验区域二选取了 17 个房角点（点 f1-f17），它们都是宅基地的边界点而且均匀的分布在实验区域内，利用 RTK 测量这 17 个检查点坐标，它们的分布如图2所示。
为了减少偶然误差对实验结果的不利影响，分别对每个检查点采集 10 次数据，以实测的坐标值作为真值，结合 10 次的量测坐标值求取每个方案的检查点点位中误差，其计算公式为：
式中x1，y1为在三维模型上第i次采集的平面坐标值;X，Y为检查点的实测值，n为采集的次数;m为该检查点点位中误差;本文以各检查点点位中误差的平均值作为衡量各方案三维模型整体精度指标，其精度统计结果如表1所示。
4.3 精度评价
房地一体测量的对象可以分为三类：（1）测量界址点，以此绘制地籍要素（宅基地界址范围线和宗地），精度要求最高;（2）测量宅基地内部的房角点，以此绘制宅基地内部的房屋坐落;（3）地物要素，例如道路水渠或其他地物等。
依据地籍测量规范 CH5002-94 规范可知，测量成果精度达到地籍测量二级界址点的要求。
5 结语
传统测量的办法进行房地一体测量效率较低而且有大量的外业工作，为了提高房地一体测量的效率，结合无人机倾斜摄影测量的优势，本文提出基于无人机倾斜摄影测量的房地一体测量。拍摄地面分辨率为 0.022cm，航向和旁向重叠为 80%和 70%的无人机影像，在其建立的三维模型上解译的房地一体成果精度分别满足地籍测量规范二级要求，因此倾斜摄影测量技术可以在房地一体测量中推广应用。
参考文献
[1] 张远.农村房地一体确权登记关键问题的研究[D].赣州：江西理工大学，2019.
[2] 赵元务.无人机倾斜摄影测量在农村房地一体测量中的应用研究[D].西安：西安科技大学，2018.
[3] 赵哲军，廖晓红.不动产测绘中测绘工程技术的应用分析[J].江西测绘，2019（4）：61-64.
[4] 王进国，陈永立.房地一体权籍测量中的基础控制测量问题研究[J].测绘与空间地理信息，2017，40（8）：190-192.
[5] 刘开红，康雅丽.倾斜摄影测量在房地一体农村地籍测量的应用[J].江西煤炭科技，2019（1）：160-162.
[6] 陈明杰.无人机倾斜摄影测量三维建模及模型可视化研究[D].西安：西安科技大学，2019.