基于倾斜摄影测量的林权地籍调查应用与研究

刘勇

（抚州市东乡区自然资源局，江西 抚州 331800）

1 引言

林权登记是不动产登记的重要一环，为全面落实林权类不动产统一登记要求，要加快推进林权地籍调查工作。林权地籍调查是利用测绘、计算机、移动互联网等技术，以能反映现状且符合要求的林权信息化成果资料作为调查底图，进行林权不动产测量和权属调查，获取调查范围内林权不动产权属、位置、界线、林班、面积、林种、共用情况等基本信息[1]，为林权类不动产确权登记和发证工作提供依据。

传统的林权地籍调查通常采用GPS-RTK 等设备进行全野外作业，由于林权类不动产多位于山区，具有覆盖范围广、地形地貌复杂、沟壑悬崖峭壁多、气候环境恶劣、GPS 信号弱等特点，不仅存在劳动强度大、效率低、成果质量不高等问题，还严重影响作业人员的人身安全，已难以满足现实需求。

近年来，倾斜摄影测量技术有了较为广泛的应用，利用该技术可以快速获取地面多角度的高分影像数据，并能生成林区高精度实景三维模型，使得林权地籍调查更加真实、直观，林农、林企足不出户即可完成“可视化指界”，核实权属界线，大大减轻了外业工作量、降低了调查成本、提升了成果质量，为林权类不动产统一登记提供了强大的数据和技术支撑。

2 倾斜摄影测量概述

2.1 倾斜摄影测量原理

摄影测量技术在新时代测绘工作中的应用十分广泛，通过该技术可以更高效、精确地获取地理信息要素。但是，随着人们对精度要求的不断提高，传统摄影测量只能获取正射影像的问题逐渐暴露出来，为弥补这一缺点，倾斜摄影测量技术应运而生。倾斜摄影测量技术有效融合了近景摄影测量与传统航测技术的优势，但又与传统航测只能单架次获取地面物体下视影像不同，该技术在飞行平台增加了与下视方向成15°以上的前、后、左、右四个倾斜镜头，加上一个下视镜头共五个镜头同时采集地面物体的多视角高清立体倾斜影像[2]，再借助全自动高性能后处理系统，可快速构建具有地物准确位置和清晰纹理的高分辨率真三维实景图和多种数字化测绘产品，满足各行业生产用图需求。倾斜摄影测量如图1 所示。

图1 倾斜摄影测量

2.2 倾斜摄影测量的优势

如今，倾斜摄影测量已发展成为一项较为成熟的测绘技术，可同时获取地面物体的多视角影像，快速构建实景三维模型。倾斜摄影测量的优点如下：

（1）反映测区地物的真实情况。传统航测只能获取垂直方向的影像，而利用倾斜摄影测量可获取多角度影像和更准确的地理信息，真实反映地物真实情况。

（2）自动化程度高。倾斜摄影测量的数据处理过程无需过多人工干预，可自动完成实景三维模型构建 ；在生成的三维模型上进行地形要素采集，并进一步生成多种数字化测绘产品。

（3）可实现单张摄影量测。通过应用配套软件，可直接基于成果影像量测高度、长度、面积、角度、坡度等数据，扩展了倾斜摄影测量技术的应用[3]。

（4）数据量小，易于智慧管理。相较于传统的人工三维建模技术，倾斜摄影测量获取的影像及输出的模型数据量要小得多，其影像数据及模型数据格式可采用成熟技术进行网络发布，快速实现共享及应用。

3 应用实例

3.1 项目背景

江西省抚州市东乡区位于赣东丘陵与鄱阳湖平原过渡地带，被称为赣东门户。为落实《关于进一步规范林权类不动产登记做好林权登记与林业管理衔接的通知》（自然资办发〔2020〕31 号）的要求，东乡区开展了林权地籍调查。考虑到该地的林权宗地大多分布在地形复杂、地势险要、通视性差的山区，利用常规方法难以在规定时间完成任务，项目组决定利用倾斜摄影测量技术生成实景三维模型的方式进行“可视化指界”，通过室内作业完成权籍调查，减少实地调查。

3.2 技术路线

利用倾斜摄影测量技术开展林权地籍调查有以下步骤：

（1）像控测量：编制像控点布设方案，包括精度检核点和倾斜摄影测量像片控制点；开展像控点标记及测量。

（2）倾斜数据采集 ：选择合适的飞行平台和相机，开展航线规划方案编制，进行倾斜航空摄影。

（3）数据处理：通过Smart 3D 后处理软件自动化处理倾斜摄影数据，形成DOM 影像和三维实景模型，在DOM 影像和三维模型辅助下开展“可视化指界”和地籍图编制。

（4）外业调绘和补测 ：外业调绘部分缺损的信息。具体作业流程如图2 所示。

图2 倾斜摄影测量作业流程

3.3 像控测量

像控点包括地标像控点和非地标像控点，地标像控点需在航飞前铺设地面标志，然后进行像片判刺和外业测量；非地标像控点是直接在像片上判刺，然后进行外业测量的点。航飞前，要按照国家规范要求布设地标像控点，航空摄影后，开展像控点的判刺和整饰，进行像控点测量和数据处理工作。像控测量采用CORS网络RTK 获取像控点的平面坐标和高程，并在不同的时段进行重复测量，保证像控点的精度。

3.4 倾斜数据采集

飞行平台采用高精度测绘无人机大疆经纬M300 RTK。RTK 位置精度为水平1cm+1ppm，垂直1.5cm+1ppm。倾斜摄影相机采用赛尔102S 五镜头倾斜相机，1.2 亿总像素，100 米飞行高度可达1.5cm 影像分辨率。像控点布设间距约200 米，一共飞行12 个架次，采用井字形飞行模式，设计航线时航向与旁向重叠度均设定为85%，飞行高度设为100 米，用时半天。

3.5 数据处理

（1）数据预处理：详细检查在野外获取的航飞数据，确保影像与POS 数据一一对应；要注重影像质量，对于不合格影像及其他影响后续成图的明显问题要进行补飞。

（2）三维建模 ：利用无人机获取的倾斜影像数据，经过内业数据处理构建三维真实模型，主要包括影像自动匹配、空中三角测量、纹理自动映射等步骤，进而生成实景三维模型[4]。采用国内主流的倾斜摄影自动建模系统Smart 3D，基于摄影测量原理，对大重叠度的倾斜影像进行空三加密、密集匹配等，最终生成真三维模型。整个过程无需人工干预，具有快速、简单、全自动等特点，广泛的数据源兼容性和多种数据输出格式使其优势明显。模型成果的所有地物的空间关系和纹理，均采用分层显示技术（LOD），分层多达20 层以上，即使较低配置的计算机也能流畅显示地物模型，详细表达地物细部特征。

（3）三维测图：利用生成的实景三维模型进行立体采集线划图，可以实现真实的裸眼三维测图，相对于传统的立体测图，操作更加便捷，避免了因换像对而引起的接边差，可保证测区精度一致。此外，对硬件要求比较低，常规计算机就能胜任大区域测图工作；软件对作业员专业技术要求不高，操作相对比较简单，而且能全内业完成线划图采集工作。和传统外业测量方法相比，外业测量和调绘工作量能节省80%以上，工作效率大大提高，有效降低了生产成本。项目采用清华山维EPS 软件，在三维模型上采集林权界址点及其附属设施（如图3 所示），三维采集完成后将测图成果保存为DWG 格式，最终实现地籍图的室内交互式测量。

3.6 外业调绘和补测

针对航测后期已经发生变化或地面被遮挡的地物，以及室内无法量测的隐蔽、模型变形地物，统一用RTK 和全站仪解析法进行补测，通过现场补测，精准绘制宗地范围，生成标准化图、属、表等内业成果，无缝对接不动产登记系统。影像采集的数据能在地类冲突判定中发挥显著作用，有效化解历史遗留问题。

3.7 精度检查

为了检测实景三维模型成果以及地籍图的精度，均匀选取三维模型与地籍图内房角和地面具有明显特征的若干个检查点，利用全站仪和CORS 网络RTK 实测方法，将实测坐标与从模型及地籍图上量测的解析坐标进行比对，统计分析后的结果如表1 所示。

表1 实景三维模型与地籍图精度检查统计

从表1 结果可以看出：实景三维模型像控点的平面位置中误差为2.45cm，高程中误差为3.28cm；检查点的平面位置中误差为2.73cm，高程中误差为3.43cm。地籍图检查点的平面中误差为3.56cm，均满足《三维地理信息模型数据产品规范》（CH/T9015—2012）及《地籍测绘规范》（CH 5002—1994）的相关精度要求。

3.8 生产效率比较

不动产权籍调查测绘项目完成后，对倾斜摄影测量与传统测绘方法进行了测算比较，结果如表2 所示。

表2 生产效率统计

从表2 看出，采用倾斜摄影测量技术的生产效率比传统测绘方法提高了4 倍以上，大大减少了人力、物力投入，应用效果显著。

4 结束语

本文以某林权地籍调查项目为研究对象，对倾斜摄影测量技术的应用进行了探讨，总结如下：

（1）大大减轻了外业工作量。倾斜摄影测量将大部分数据采集工作由室外转到室内，使得内业采集林权地籍数据更加便捷，利用生成的高精度实景三维模型进行“可视化指界”，室内就可形成完整的权籍调查成果，大大减轻了外业测绘的工作量。

（2）降低了调查成本。倾斜摄影测量技术相比传统测绘方法，大大减少了人力、物力投入，降低了林权地籍调查成本。

（3）提高了调查效率。经测算，采用倾斜摄影测量技术的生产效率比传统测绘方法提高了4 倍以上，有效提高了林权地籍调查效率。

下一步，将组织研发林权地籍调查数据采集App，将实景三维模型导入App 进行走界采集数据，通过移动端来签字确认，进一步发挥倾斜摄影测量成果在林权地籍调查中的作用，为林权类不动产确权登记和发证工作提供技术支撑。