无人机倾斜摄影测量技术在地籍测绘中的应用分析——以蚌埠市辖区宅基地确权登记为例

沈如稳 （安徽省地质矿产勘查局三一二地质队，安徽 蚌埠 233000）

0 前言

为落实乡村振兴战略，推进农村社会发展，近年来宅基地和集体建设用地使用权确权登记发证工作的受关注程度不断提升，农村宅基地确权登记属于该工作的基础，具备施测范围小、用地特点单一、分布范围广、地域分散、房屋密集、基础数据少等特点。为提升宅基地使用权确权登记发证地籍测绘的效率和质量，无人机倾斜摄影测量技术在其中的合理应用必须得到重视。

1 无人机倾斜摄影测量技术应用要点

在宅基地使用权确权登记发证地籍测绘工作中，无人机倾斜摄影测量技术的应用需要首先布设像控点，多采用GPS－RTK，随后即可规划航线并获取数据，结合数据整理基础，通过真正射影像和三维重建，最终可依托EPS平台结合三维模型和真正射影像成图。

1.1 数据采集

无人机倾斜摄影测量技术需要依托计算机视觉原理进行影像三维重建，该技术可在不提供相机姿态、相机位置、相机检校等信息的前提下实现曝光瞬间相机内方位元素、相机位置、测区三维点云数据的自动恢复，具体应用需要基于当地实用坐标转换三维数据。因此，控制点布设需要在航飞前于实地进行，以此采用当地实用坐标系坐标和RTK采集控制点。底图可采用下载的影响，以此开展测区绘制、输入飞行参数、生成航点数据，即可完成航线生成，而通过向无人机飞控系统上传规划的航线，数据外界即可通过航飞完成。

1.2 三维重建与真正射生成

基于数据预处理基础，可采用SIFT算法匹配影像的特征点，并采用随机采样一致性方法进行粗差检测，这一过程可结合相对定向模型和5点法，如三度重叠点存在于双模型之间，粗差点剔除需采用前方交会计算方式，以此对连接点足够的影像不断选择，相对定向即可依次完成，定向的旋转矩阵和线元素可顺利计算，为判断单位阵作为定向的正确性，需利用旋转矩阵相乘和线元素向量共面，自由网可进而完成构建。可采用光束法联合空三测量，可得到畸变消除后的影像和优化后的高精度外方位元素，后续的纹理提取和三维模型创建可获得依据。为创建立体像，需开展多视、多基元密集影像匹配，辅以基于区块的多视匹配方法，空间平面可在划分规则格网后作为基础，综合利用物方面元、像方特征点、多视影像上的特征信息和成像信息，为密集匹配多视影像，可由此采用影像不固定的匹配策略，多视影像同名点坐标的快速计算可依托并行算法完成，高密度三维点云数据获取可随之实现。坐标转换模型建立需经过像控点，以此开展地理注册和坐标转换，即可在当地坐标系下转换三维点云并实现DSM的生成，随之开展真正射纠正和纹理映射，真正射影像和全要素三维模型即可顺利获得。

1.3 EPS 数字化成图

可将光栅图像于EPS软件中插入，底图选择生成的真正射，结合三维重建成果，调绘即可依托全要素真三维模型数据开展，宅基地房屋矢量采集也能够随之实现。对于宅基地使用权确权登记发证地籍测绘来说，无人机倾斜摄影技术具备的低成本、强时效性、不受场地限制、机动灵活等优势可充分发挥，地理数据的快速获取可顺利实现，同时在实际应用中可满足精度要求，实现外业人力物力的大量节约，该技术的应用价值可见一斑。

2 实例分析

2.1 案例概况

为提升研究的实践价值，本文以蚌埠市辖区宅基地确权登记发证项目作为研究对象，该项目需要查清村庄及集镇所在地的土地及房屋的权籍和地形、地貌情况，1:500的房屋面积和地形测绘、权籍调查属于主要工作内容。为保证地籍测绘的效率和质量，项目采用了无人机倾斜摄影测量技术且取得了预期成果，因此该项目的无人机倾斜摄影测量技术应用具备较高借鉴价值。项目采用“1985国家高程基准”“2000国家大地坐标系”、高斯－克吕格投影方式，中央子午线为 117°00′00″，按 3°分带。采用1:500比例尺，以50cm×50cm正方形分幅作为地籍图分幅标准，采用100整数倍的比例尺分母并在 1:100～1:1000（或 1:100～1:500）之间针对性选择宗地（或房屋占地面积）大小。采用坐标解析法计算宗地面积，采用坐标解析法或用坐标解析法计算房屋面积。倾斜摄影需保证存在优于1.5cm的地面影像分辨率，并存在5cm内的三维模型精度检测平面误差，图1为倾斜航空摄影技术流程。

图1 倾斜航空摄影技术流程

2.2 倾斜航空摄影要点

在空域申请环节，需遵循现行航空管理法律法规，提前办理手续，以此获得使用许可；在飞行保障环节，需关注气象条件保障、后勤保障、空域使用保障；在航摄设计环节，主要内容涉及航摄设计、航高设计、飞行控制要求、航线布设、飞行质量控制、补摄或重摄等内容，如保证航摄摄区范围完整覆盖、航摄摄区范围完整覆盖认真检查设备和材料、保证多角度获取倾斜摄影影像、保证影像质量清晰。在具体的航线布设中，直线布设需结合摄区走向开展，首末航线与摄区边界线平行必须保证存在能够获得有效测区影响的侧视镜头，对于涉及的航线往返飞行和摆动拍摄，双镜头布设航线需保证倾斜摄影影像能够多角度获取。在飞行质量控制中，需保证航空摄影严格遵循设计执行，飞行速度的科学控制极为关键，摄影需要在相机运行的曝光时间和速度范围内进行，同时严格控制飞行转弯坡度，不得存在大于限定要求的飞机俯仰、旋偏角。需存在至少3条超出摄区边界线的基线，影像质量的色彩鲜明、颜色饱和、反差适中、色调一致也需要得到保证，且相同地物需要拥有基本一致的色彩基调；在数据处理环节，需关注POS数据和影像数据的下载，以此针对性开展是否按预设航线飞行分析、影像数据错误或遗漏分析，必要时需开展补摄；在像片控制测量环节，需要强化像控点布设和像控点施测，项目按照150m格网间距布设像控点，具体测量采用网络RTK，GPS静态测量用于信号遮挡困难区域，为避免出现粗差，坐标的展点检查需要在像控点联测结束后及时开展，空三加密的顺利推进可得到保障；倾斜摄影三维建模的流程可概括为：“原始影像/POS文件/相机文件→空三加密→密集点云→TIN网创建→自动纹理映射→三维场景”，具体实践需要关注基于无人机的倾斜摄影、影像的匀光匀色处理、空中三角测量、自动化建模处理。空中三角测量需要在建模软件中导入POS数据、影像数据、相机参数，以此密集匹配多视角影像特征点和自由网多视影像约束平差解算，区域网模型建设和相对定向可由此完成，进一步依托内业环境完成约束平差解算，即可实现绝对定向，图2为区域网空三加密示意图。

图2 区域网空三加密示意图

三维模型重建采用的软件为，该软件可实现多机多节点并行运算，直接提交空三后的成果数据，即可最终得到真实的三维场景。

3 结论

综上所述，无人机倾斜摄影测量技术可较好地服务于地籍测绘。在此基础上，本文涉及的蚌埠市辖区宅基地确权登记实例，则直观展示了无人机倾斜摄影测量技术的应用路径。为更好地服务于地籍测绘，无人机倾斜摄影测量技术的应用还需要关注其他地物的遮挡减少、影像数据处理的计算机硬件要求降低等内容。