不動產權籍調查項目中的應用

2020-03-23 17:00:29 longuav 46

一、項目背景

1、項目背景

在農村宅基地和集體建設用地使用權確權登記發證數據成果資料基礎上,補充調查農村范圍內宅基地和集體建設用地等每一宗土地上的房屋等建筑物、構筑物的基本情況,基本實現宅基地和農房統一調查規范、統一軟件平臺、統一數據管理、統一作業要求、統一質量標準、統一檔案管理的目標,為推進農村宅基地和地上房屋的不動產統一登記發證提供數據支撐。不動產權籍調查(農房補充調查)是開展不動產統一登記工作的重要基礎,對于完善不動產調查體系具有重要意義。

傳統不動產權籍調查一般采用人工跑點的測量方式,采用全站儀+GPS RTK的技術進行每個農房的調查,其精度較高,但仍有一定的局限性,比如作業效率低、房屋密集不通視、數據成果單一等等。隨著無人機傾斜攝影技術的快速發展,利用傾斜影像建立的高精度實景三維模型生產大比例尺線劃圖已經成為了現實。我公司在積累了相關生產經驗的基礎上,在寶清縣五九七農場農房調查項目支撐下,利用飛馬多旋翼平臺D200傾斜系統對試點區域進行高分辨率傾斜三維數據的獲取與大比例尺測圖工作,并檢測成果其能否滿足不動產權籍調查的高精度項目需求,為后續大面積的權籍調查項目新技術的應用提供參考。

2、項目需求

1)測區范圍

本次試點區域隸屬五九七農場,位于寶清縣境北部,七星河與撓力河相交的三角地帶。測區面積約0.4km2,地勢平坦,地面要素主要為居民地與道路等,測區范圍如下圖所示:

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項目范圍線

2)項目要求

(1)精度指標

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宗地界址點測量主要精度指標

(2)項目成果

測區實景三維模型一套(數據格式為.osgb);

測區正射影像圖一套(數據格式為.tif);

測區大比例尺地形圖測圖成果一套(數據格式為*.dwg)。

3)人員及設備

(1)人員投入

飛行技術人員與外業測量人員2人,內業編輯人員4人。

(2)儀器設備

針對本項目的高精度項目需求,我們采用了飛馬D200多旋翼無人機搭載D-OP300傾斜測量模塊的方式進行測區傾斜影像數據的獲取。飛馬D200配備高精度差分GNSS板卡,支持PPK/RTK及其融合作業模式,可大量減少外業控制點或一定條件下完全免像控的1:500航測成圖,配合“飛馬無人機管家”中精準地形跟隨飛行功能,可保證所獲取影像分辨率的一致性。


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飛馬D200飛行平臺參數

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D-OP300傾斜模塊參數

(3)數據處理軟件

數據后處理采用飛馬無人機管家、ContextCapture、DP-Modeler三款軟件,對傾斜影像進行差分解算、空三計算、實景三維模型生產及大比例尺測圖。以下為工作站硬件配置表:

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二、技術路線


不同于常規1:500航測成圖精度(一般平面、高程中誤差要求為13cm以內),權籍調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、控制點布設、數據處理等都有著極為嚴格的要求.本文主要講述項目實施的數據采集、數據預處理、數據生產等幾個階段,并對成果進行精度檢核,最后通過投入的人力與生產周期對整個項目進行效率分析,其詳細技術路線如下圖:

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項目技術路線圖




三、項目實施


1、數據采集

1)測區踏勘

踏勘的目的是了解測區的交通情況、行政區劃、控制點分布、地形地貌等情況。通過對測區的踏勘,了解測區內建筑物最大高度,以便我們規劃航線,制定飛行方案,保證飛行作業的安全。

2)航線設計

據傾斜的數據處理經驗來看,基于控制點約束,傾斜攝影的模型精度一般是地面分辨率的2~3倍,因此為了滿足權籍平面5cm精度需求,傾斜影像應獲取地面分辨率優于2cm的影像數據,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于60%,而當測區存在高樓時,則應加大重疊度,保證樓頂的重疊度。對于地形起伏較大的區域,則應根據地形變高飛行,保證測區內大部分地物的分辨率都優于2cm,以此來保證三維模型的效果及精度。

結合測區踏勘的情況,設計地面分辨率為1.7cm,航高為108m,航向重疊度為75%,旁向重疊度為70%,預計飛行時間為60分鐘。將測區kml范圍線導入飛馬無人機管家“智航線”模塊,根據測區的地形起伏和影像要求,軟件自動生成最佳航線。

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航線設計

3)像控點布設

為滿足平面中誤差5cm的精度需求,通常情況下建議1km2布設25-35個控制點,同時布設部分檢查點,如若太密既浪費人力,物力,也影響后期處理速度,而疏于這個密度的話則可能損失精度。因控制點要應用于后期數據處理,其測量精度須優于2cm,一般需要多次測量取均值,控制點位置一般應選擇在地面起伏不大的地面,盡力避免選擇房角點或帶有高程起伏的角點,以免造成內業人員在刺點時因判斷失誤刺偏導致數據不滿足精度要求。對于飛馬D200-OP300平臺來說,其具備的五相機獨立打標能力及RTK/PPK的融合作業模式,可實現免像控的1:500航測成圖,雖不能滿足5cm精度需求,但可極大減少控制點的布設,軟件通過少量控制點和高精度POS的聯合平差,實現項目高精度數據的獲取需求。

本項目測區為五九七農場居民區,多為水泥路面,沒有明顯地面目標和標志物,故采用布設事前像控的方式。結合高精度差分優勢,僅需在測區拐點處布設少量地面控制點即可,一般300m左右布設一個點即可。地面標志使用白色油漆噴涂L形標志,要求拐角清晰可見,與地面有明顯色差,易于內業人員判刺。

使用RTK連接黑龍江省網CORS,并采用平滑采點功能測量像控點點位坐標值,為保證精度控制在2cm以內,每組像控點采集3個測回,每個測回采集10個點,最后計算平均值,每測回完成后應重啟接收機。每組像控點進行拍照記錄,要求照片能夠反映像控點的地形特征,并做好點之記整理工作。

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地面像控點

4)航飛情況

現場航攝作業時,飛機組裝完成后,要根據飛馬無人機管家的提示進行一系列嚴格的檢查,在確保安全的情況下才能升空作業。飛機升空作業后,飛手應在地面站對飛機工作狀態進行實時監控,時刻關注電池電量、飛機的飛行姿態、航高及速度等指標。航攝完成后應在現場下載POS數據并對航攝影像進行檢查和整理,確保POS信息無遺漏,影像清晰。

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飛馬D200作業現場圖

2、數據預處理

1)差分解算

利用飛馬無人機管家“智理圖”模塊,對飛馬D200獲取的差分POS觀測數據進行融合差分GPS解算,得到五組相機的精確POS,再通過七參數將WGS84坐標轉換為控制點所在的坐標系,保證坐標系的統一,才能發揮高精度POS的作用。

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2)空三加密

利用飛馬無人機管家“智拼圖”模塊,對傾斜數據進行基于高精度POS 的空三加密。設置好傾斜影像與POS數據的對應關系后,對每張影像進行特征點檢測和匹配。之后導出xml格式的空三文件,導入ContextCapture軟件中,加入控制點,手動調整控制點位置,將控制點與空三網聯合平差,優化至合格數值??杖瓿珊?, ContextCapture軟件進行自動化建模作業。

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空三加密

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空三點云成果

3、數據生產

1)高精度實景三維模型生產

ContextCapture軟件經過格網切塊、構建TIN網白模、自動紋理映射等流程,生產出測區的高精度實景三維模型成果。常規的三維測圖方式,是基于實景三維模型進行的地物采集,若房屋模型結構不完整,幾何精度有問題,則后續測圖成果很難滿足權籍精度要求,因此三維成果的效果及精度檢查至關重要。三維模型成果要求紋理清晰,房屋結構尤其是墻體完整,且墻面應盡可能平整,才能保證后期進入測圖軟件采集的房屋邊線及房屋角點準確,而對于房檐下未拍攝到的結構(如陽臺里面的構造),則可不關注,因其不影響墻體的采集。然后采用布設的檢查點進行三維模型的精度檢查,精度合格則進行下一步作業。

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測區實景三維模型成果

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模型細節圖

2)正射影像圖制作

根據實景三維模型與空三成果文件,以Tile為單位進行格網正射與貼圖匹配處理,制作測區正射影像圖(DOM),也可用于后期測圖參考。

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測區正射影像圖

3)內業測圖

采用DP-Modeler軟件進行測圖作業,將測區高精度實景三維模型、空三成果、糾正畸變差影像導入軟件,制作工程文件,由作業員通過三維模型及多視角傾斜影像進行點、線、面等矢量信息繪制,并按照國標要求賦予要素屬性信息,采集房屋時可完成房檐改正、房屋層數等屬性錄入。

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DP-Modeler測圖軟件


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測區測圖成果

4)精度檢核

測圖工作完成后,需對數字線劃圖的要素精度進行檢驗,檢查采取人工實測的方式對比精度。經檢驗,平面中誤差為0.034m,高程中誤差為0.037m,滿足不動產權籍調查測量5cm精度要求。

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5)效率對比

為了能準確的計算出項目成本,我們從人員投入、外業作業時間及內業測圖時間三個方面,對兩種不同技術手段的作業效率進行了對比統計(如下圖),由此可看出本項目采用的基于傾斜的三維測圖技術較傳統人工測圖來說有很大的優勢,可極大降低人員投入,提高作業效率。

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效率統計




四、應用案例


在驗證基于傾斜的三維測圖技術可滿足權籍調查精度要求后,我公司即將該技術應用在實際的工程項目中。2018年7月,我公司接到福建省地籍項目需求,由于該測區地形復雜,房屋密集,通視情況差,無法使用全站儀或RTK進行外業數據采集,傳統地籍測量方法不能按時提交成果,因此我公司采用飛馬智能航測系統D200搭載D-OP300傾斜模塊進行傾斜影像數據獲取。到目前為止,已經完成有效測圖面積約為24.5km2的數據采集及生產,均滿足地籍精度要求。

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測區成果圖展示



五、總結


本項目采用飛馬D200多旋翼無人機搭載D-OP300傾斜測量模塊的方式進行測區傾斜影像數據獲取,能夠在較短的時間生產高質量、高精度的模型成果,并在此基礎上進行大比例尺測圖工作。此方式可減少大量外業控制點,將以往需要全野外測繪的測圖工作轉變為內業加部分外業調繪,大大減輕外業人員勞動強度,提升作業效率,外業采集更自主、更高效,可為不動產權籍調查、數據庫建設等工作提供更加豐富、真實、時效性強的基礎地理信息數據,整體效果遠優于傳統測繪方式。


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