一、項(xiàng)目背景

1、項(xiàng)目背景

在農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地使用權(quán)確權(quán)登記發(fā)證數(shù)據(jù)成果資料基礎(chǔ)上，補(bǔ)充調(diào)查農(nóng)村范圍內(nèi)宅基地和集體建設(shè)用地等每一宗土地上的房屋等建筑物、構(gòu)筑物的基本情況，基本實(shí)現(xiàn)宅基地和農(nóng)房統(tǒng)一調(diào)查規(guī)范、統(tǒng)一軟件平臺(tái)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一作業(yè)要求、統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一檔案管理的目標(biāo)，為推進(jìn)農(nóng)村宅基地和地上房屋的不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記發(fā)證提供數(shù)據(jù)支撐。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查（農(nóng)房補(bǔ)充調(diào)查）是開展不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記工作的重要基礎(chǔ)，對(duì)于完善不動(dòng)產(chǎn)調(diào)查體系具有重要意義。

傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查一般采用人工跑點(diǎn)的測(cè)量方式，采用全站儀+GPS RTK的技術(shù)進(jìn)行每個(gè)農(nóng)房的調(diào)查，其精度較高，但仍有一定的局限性，比如作業(yè)效率低、房屋密集不通視、數(shù)據(jù)成果單一等等。隨著無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的快速發(fā)展，利用傾斜影像建立的高精度實(shí)景三維模型生產(chǎn)大比例尺線劃圖已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。我公司在積累了相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在寶清縣五九七農(nóng)場(chǎng)農(nóng)房調(diào)查項(xiàng)目支撐下，利用飛馬多旋翼平臺(tái)D200傾斜系統(tǒng)對(duì)試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高分辨率傾斜三維數(shù)據(jù)的獲取與大比例尺測(cè)圖工作，并檢測(cè)成果其能否滿足不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查的高精度項(xiàng)目需求，為后續(xù)大面積的權(quán)籍調(diào)查項(xiàng)目新技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

2、項(xiàng)目需求

1）測(cè)區(qū)范圍

本次試點(diǎn)區(qū)域隸屬五九七農(nóng)場(chǎng)，位于寶清縣境北部，七星河與撓力河相交的三角地帶。測(cè)區(qū)面積約0.4km2，地勢(shì)平坦，地面要素主要為居民地與道路等，測(cè)區(qū)范圍如下圖所示：

項(xiàng)目范圍線

2）項(xiàng)目要求

（1）精度指標(biāo)

宗地界址點(diǎn)測(cè)量主要精度指標(biāo)

（2）項(xiàng)目成果

測(cè)區(qū)實(shí)景三維模型一套（數(shù)據(jù)格式為.osgb）；

測(cè)區(qū)正射影像圖一套（數(shù)據(jù)格式為.tif）；

測(cè)區(qū)大比例尺地形圖測(cè)圖成果一套（數(shù)據(jù)格式為*.dwg）。

3）人員及設(shè)備

（1）人員投入

飛行技術(shù)人員與外業(yè)測(cè)量人員2人，內(nèi)業(yè)編輯人員4人。

（2）儀器設(shè)備

針對(duì)本項(xiàng)目的高精度項(xiàng)目需求，我們采用了飛馬D200多旋翼無(wú)人機(jī)搭載D-OP300傾斜測(cè)量模塊的方式進(jìn)行測(cè)區(qū)傾斜影像數(shù)據(jù)的獲取。飛馬D200配備高精度差分GNSS板卡，支持PPK/RTK及其融合作業(yè)模式，可大量減少外業(yè)控制點(diǎn)或一定條件下完全免像控的1:500航測(cè)成圖，配合“飛馬無(wú)人機(jī)管家”中精準(zhǔn)地形跟隨飛行功能，可保證所獲取影像分辨率的一致性。

飛馬D200飛行平臺(tái)參數(shù)

D-OP300傾斜模塊參數(shù)

（3）數(shù)據(jù)處理軟件

數(shù)據(jù)后處理采用飛馬無(wú)人機(jī)管家、ContextCapture、DP-Modeler三款軟件，對(duì)傾斜影像進(jìn)行差分解算、空三計(jì)算、實(shí)景三維模型生產(chǎn)及大比例尺測(cè)圖。以下為工作站硬件配置表：

二、技術(shù)路線

不同于常規(guī)1：500航測(cè)成圖精度（一般平面、高程中誤差要求為13cm以內(nèi)），權(quán)籍調(diào)查平面中誤差要求為5cm，精度更高，因此意味著其不管是影像分辨率、控制點(diǎn)布設(shè)、數(shù)據(jù)處理等都有著極為嚴(yán)格的要求.本文主要講述項(xiàng)目實(shí)施的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)生產(chǎn)等幾個(gè)階段，并對(duì)成果進(jìn)行精度檢核，最后通過(guò)投入的人力與生產(chǎn)周期對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行效率分析，其詳細(xì)技術(shù)路線如下圖：

項(xiàng)目技術(shù)路線圖

三、項(xiàng)目實(shí)施

1、數(shù)據(jù)采集

1）測(cè)區(qū)踏勘

踏勘的目的是了解測(cè)區(qū)的交通情況、行政區(qū)劃、控制點(diǎn)分布、地形地貌等情況。通過(guò)對(duì)測(cè)區(qū)的踏勘，了解測(cè)區(qū)內(nèi)建筑物最大高度，以便我們規(guī)劃航線，制定飛行方案，保證飛行作業(yè)的安全。

2）航線設(shè)計(jì)

據(jù)傾斜的數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，基于控制點(diǎn)約束，傾斜攝影的模型精度一般是地面分辨率的2~3倍，因此為了滿足權(quán)籍平面5cm精度需求，傾斜影像應(yīng)獲取地面分辨率優(yōu)于2cm的影像數(shù)據(jù)，且為保障三維模型的生成效果，其航向，旁向重疊度一般建議優(yōu)于60%，而當(dāng)測(cè)區(qū)存在高樓時(shí)，則應(yīng)加大重疊度，保證樓頂?shù)闹丿B度。對(duì)于地形起伏較大的區(qū)域，則應(yīng)根據(jù)地形變高飛行，保證測(cè)區(qū)內(nèi)大部分地物的分辨率都優(yōu)于2cm，以此來(lái)保證三維模型的效果及精度。

結(jié)合測(cè)區(qū)踏勘的情況，設(shè)計(jì)地面分辨率為1.7cm，航高為108m，航向重疊度為75%，旁向重疊度為70%，預(yù)計(jì)飛行時(shí)間為60分鐘。將測(cè)區(qū)kml范圍線導(dǎo)入飛馬無(wú)人機(jī)管家“智航線”模塊，根據(jù)測(cè)區(qū)的地形起伏和影像要求，軟件自動(dòng)生成最佳航線。

航線設(shè)計(jì)

3）像控點(diǎn)布設(shè)

為滿足平面中誤差5cm的精度需求，通常情況下建議1km2布設(shè)25-35個(gè)控制點(diǎn)，同時(shí)布設(shè)部分檢查點(diǎn)，如若太密既浪費(fèi)人力，物力，也影響后期處理速度，而疏于這個(gè)密度的話則可能損失精度。因控制點(diǎn)要應(yīng)用于后期數(shù)據(jù)處理，其測(cè)量精度須優(yōu)于2cm，一般需要多次測(cè)量取均值，控制點(diǎn)位置一般應(yīng)選擇在地面起伏不大的地面，盡力避免選擇房角點(diǎn)或帶有高程起伏的角點(diǎn)，以免造成內(nèi)業(yè)人員在刺點(diǎn)時(shí)因判斷失誤刺偏導(dǎo)致數(shù)據(jù)不滿足精度要求。對(duì)于飛馬D200-OP300平臺(tái)來(lái)說(shuō)，其具備的五相機(jī)獨(dú)立打標(biāo)能力及RTK/PPK的融合作業(yè)模式，可實(shí)現(xiàn)免像控的1：500航測(cè)成圖，雖不能滿足5cm精度需求，但可極大減少控制點(diǎn)的布設(shè)，軟件通過(guò)少量控制點(diǎn)和高精度POS的聯(lián)合平差，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目高精度數(shù)據(jù)的獲取需求。

本項(xiàng)目測(cè)區(qū)為五九七農(nóng)場(chǎng)居民區(qū)，多為水泥路面，沒(méi)有明顯地面目標(biāo)和標(biāo)志物，故采用布設(shè)事前像控的方式。結(jié)合高精度差分優(yōu)勢(shì)，僅需在測(cè)區(qū)拐點(diǎn)處布設(shè)少量地面控制點(diǎn)即可，一般300m左右布設(shè)一個(gè)點(diǎn)即可。地面標(biāo)志使用白色油漆噴涂L形標(biāo)志，要求拐角清晰可見(jiàn)，與地面有明顯色差，易于內(nèi)業(yè)人員判刺。

使用RTK連接黑龍江省網(wǎng)CORS，并采用平滑采點(diǎn)功能測(cè)量像控點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)值，為保證精度控制在2cm以內(nèi)，每組像控點(diǎn)采集3個(gè)測(cè)回，每個(gè)測(cè)回采集10個(gè)點(diǎn)，最后計(jì)算平均值，每測(cè)回完成后應(yīng)重啟接收機(jī)。每組像控點(diǎn)進(jìn)行拍照記錄，要求照片能夠反映像控點(diǎn)的地形特征，并做好點(diǎn)之記整理工作。

地面像控點(diǎn)

4）航飛情況

現(xiàn)場(chǎng)航攝作業(yè)時(shí)，飛機(jī)組裝完成后，要根據(jù)飛馬無(wú)人機(jī)管家的提示進(jìn)行一系列嚴(yán)格的檢查，在確保安全的情況下才能升空作業(yè)。飛機(jī)升空作業(yè)后，飛手應(yīng)在地面站對(duì)飛機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，時(shí)刻關(guān)注電池電量、飛機(jī)的飛行姿態(tài)、航高及速度等指標(biāo)。航攝完成后應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)下載POS數(shù)據(jù)并對(duì)航攝影像進(jìn)行檢查和整理，確保POS信息無(wú)遺漏，影像清晰。

飛馬D200作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)圖

2、數(shù)據(jù)預(yù)處理

1）差分解算

利用飛馬無(wú)人機(jī)管家“智理圖”模塊，對(duì)飛馬D200獲取的差分POS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合差分GPS解算，得到五組相機(jī)的精確POS，再通過(guò)七參數(shù)將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為控制點(diǎn)所在的坐標(biāo)系，保證坐標(biāo)系的統(tǒng)一，才能發(fā)揮高精度POS的作用。

2）空三加密

利用飛馬無(wú)人機(jī)管家“智拼圖”模塊，對(duì)傾斜數(shù)據(jù)進(jìn)行基于高精度POS 的空三加密。設(shè)置好傾斜影像與POS數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，對(duì)每張影像進(jìn)行特征點(diǎn)檢測(cè)和匹配。之后導(dǎo)出xml格式的空三文件，導(dǎo)入ContextCapture軟件中，加入控制點(diǎn)，手動(dòng)調(diào)整控制點(diǎn)位置，將控制點(diǎn)與空三網(wǎng)聯(lián)合平差，優(yōu)化至合格數(shù)值。空三完成后， ContextCapture軟件進(jìn)行自動(dòng)化建模作業(yè)。

空三加密

空三點(diǎn)云成果

3、數(shù)據(jù)生產(chǎn)

1）高精度實(shí)景三維模型生產(chǎn)

ContextCapture軟件經(jīng)過(guò)格網(wǎng)切塊、構(gòu)建TIN網(wǎng)白模、自動(dòng)紋理映射等流程，生產(chǎn)出測(cè)區(qū)的高精度實(shí)景三維模型成果。常規(guī)的三維測(cè)圖方式，是基于實(shí)景三維模型進(jìn)行的地物采集，若房屋模型結(jié)構(gòu)不完整，幾何精度有問(wèn)題，則后續(xù)測(cè)圖成果很難滿足權(quán)籍精度要求，因此三維成果的效果及精度檢查至關(guān)重要。三維模型成果要求紋理清晰，房屋結(jié)構(gòu)尤其是墻體完整，且墻面應(yīng)盡可能平整，才能保證后期進(jìn)入測(cè)圖軟件采集的房屋邊線及房屋角點(diǎn)準(zhǔn)確，而對(duì)于房檐下未拍攝到的結(jié)構(gòu)（如陽(yáng)臺(tái)里面的構(gòu)造），則可不關(guān)注，因其不影響墻體的采集。然后采用布設(shè)的檢查點(diǎn)進(jìn)行三維模型的精度檢查，精度合格則進(jìn)行下一步作業(yè)。

測(cè)區(qū)實(shí)景三維模型成果

模型細(xì)節(jié)圖

2）正射影像圖制作

根據(jù)實(shí)景三維模型與空三成果文件，以Tile為單位進(jìn)行格網(wǎng)正射與貼圖匹配處理，制作測(cè)區(qū)正射影像圖（DOM），也可用于后期測(cè)圖參考。

測(cè)區(qū)正射影像圖

3）內(nèi)業(yè)測(cè)圖

采用DP-Modeler軟件進(jìn)行測(cè)圖作業(yè)，將測(cè)區(qū)高精度實(shí)景三維模型、空三成果、糾正畸變差影像導(dǎo)入軟件，制作工程文件，由作業(yè)員通過(guò)三維模型及多視角傾斜影像進(jìn)行點(diǎn)、線、面等矢量信息繪制，并按照國(guó)標(biāo)要求賦予要素屬性信息，采集房屋時(shí)可完成房檐改正、房屋層數(shù)等屬性錄入。

DP-Modeler測(cè)圖軟件

測(cè)區(qū)測(cè)圖成果

4）精度檢核

測(cè)圖工作完成后，需對(duì)數(shù)字線劃圖的要素精度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查采取人工實(shí)測(cè)的方式對(duì)比精度。經(jīng)檢驗(yàn)，平面中誤差為0.034m，高程中誤差為0.037m，滿足不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查測(cè)量5cm精度要求。

5）效率對(duì)比

為了能準(zhǔn)確的計(jì)算出項(xiàng)目成本，我們從人員投入、外業(yè)作業(yè)時(shí)間及內(nèi)業(yè)測(cè)圖時(shí)間三個(gè)方面，對(duì)兩種不同技術(shù)手段的作業(yè)效率進(jìn)行了對(duì)比統(tǒng)計(jì)（如下圖），由此可看出本項(xiàng)目采用的基于傾斜的三維測(cè)圖技術(shù)較傳統(tǒng)人工測(cè)圖來(lái)說(shuō)有很大的優(yōu)勢(shì)，可極大降低人員投入，提高作業(yè)效率。

效率統(tǒng)計(jì)

四、應(yīng)用案例

在驗(yàn)證基于傾斜的三維測(cè)圖技術(shù)可滿足權(quán)籍調(diào)查精度要求后，我公司即將該技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際的工程項(xiàng)目中。2018年7月，我公司接到福建省地籍項(xiàng)目需求，由于該測(cè)區(qū)地形復(fù)雜，房屋密集，通視情況差，無(wú)法使用全站儀或RTK進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，傳統(tǒng)地籍測(cè)量方法不能按時(shí)提交成果，因此我公司采用飛馬智能航測(cè)系統(tǒng)D200搭載D-OP300傾斜模塊進(jìn)行傾斜影像數(shù)據(jù)獲取。到目前為止，已經(jīng)完成有效測(cè)圖面積約為24.5km2的數(shù)據(jù)采集及生產(chǎn)，均滿足地籍精度要求。

測(cè)區(qū)成果圖展示

五、總結(jié)

本項(xiàng)目采用飛馬D200多旋翼無(wú)人機(jī)搭載D-OP300傾斜測(cè)量模塊的方式進(jìn)行測(cè)區(qū)傾斜影像數(shù)據(jù)獲取，能夠在較短的時(shí)間生產(chǎn)高質(zhì)量、高精度的模型成果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大比例尺測(cè)圖工作。此方式可減少大量外業(yè)控制點(diǎn)，將以往需要全野外測(cè)繪的測(cè)圖工作轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)業(yè)加部分外業(yè)調(diào)繪，大大減輕外業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升作業(yè)效率，外業(yè)采集更自主、更高效，可為不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等工作提供更加豐富、真實(shí)、時(shí)效性強(qiáng)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，整體效果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)繪方式。