房產(chǎn)測(cè)繪施工中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用研究

蔡立庭

（廈門長(zhǎng)衡測(cè)繪有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

隨著房地產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)精準(zhǔn)且高效的測(cè)繪技術(shù)的需求逐漸增加[1]。傳統(tǒng)測(cè)繪方法在復(fù)雜建筑環(huán)境中已不適用，推動(dòng)數(shù)字和信息化測(cè)繪技術(shù)發(fā)展[2]。無人機(jī)遙感技術(shù)因其快速、準(zhǔn)確獲取建筑和地形信息，提高測(cè)繪效率和精度已成為新焦點(diǎn)。與傳統(tǒng)全站儀和GNSS 技術(shù)相比，無人機(jī)遙感技術(shù)能降低成本，提高效率，尤其在時(shí)間緊迫的農(nóng)村房地項(xiàng)目中表現(xiàn)出色。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查中日益重要，包括數(shù)據(jù)采集、像控點(diǎn)布置、空中三角測(cè)量、三維建模和數(shù)據(jù)采集及質(zhì)檢[3]。此次研究探討了無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房產(chǎn)及其附屬土地的測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用，并通過傳統(tǒng)測(cè)繪方法驗(yàn)證了該技術(shù)的精度。

2 無人機(jī)遙感與傾斜攝影技術(shù)在房產(chǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

2.1 無人機(jī)遙感與傾斜攝影技術(shù)的集成應(yīng)用

在房地產(chǎn)測(cè)繪領(lǐng)域，無人機(jī)遙感技術(shù)集成了自動(dòng)飛行器、遙感、通信和全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）技術(shù)，主要用于空間信息的深入采集和分析。這技術(shù)通過數(shù)據(jù)建模實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，大幅提高測(cè)繪效率，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。傾斜攝影技術(shù)，作為航空攝影的新方法，利用多角度傾斜相機(jī)捕獲地面信息。系統(tǒng)包括飛行平臺(tái)、傾斜相機(jī)和POS 系統(tǒng)，常用五鏡頭相機(jī)，一臺(tái)垂直拍攝，其余四臺(tái)側(cè)拍。在40°至60°傾斜角度下，能清楚捕捉地物側(cè)面細(xì)節(jié)。傾斜攝影系統(tǒng)裝載在無人機(jī)上，能快速生成高質(zhì)量的地物三維模型，是大場(chǎng)景三維建模的優(yōu)選。無人機(jī)數(shù)據(jù)收集包括目標(biāo)區(qū)域影像采集和通過POS 系統(tǒng)的空中三角測(cè)量，進(jìn)而創(chuàng)建數(shù)字地面三維模型。處理后形成的數(shù)字正射影像圖，如圖1 所示。

圖1 無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用過程

2.2 攝影測(cè)量數(shù)據(jù)獲取

在廈門同安區(qū)郭山村院前里的房產(chǎn)測(cè)繪施工項(xiàng)目中，采用了大疆無人機(jī)配備的五鏡頭傾斜相機(jī)來采集影像數(shù)據(jù)，針對(duì)的是一個(gè)覆蓋0.12 km2的用地范圍。這個(gè)特定區(qū)域內(nèi)有246棟房屋，樓層多為1～4 層，主要包括房屋、農(nóng)田、鄉(xiāng)村道路、水系和果樹等地物，房屋排列較為整齊（見圖2）。無人機(jī)在采集數(shù)據(jù)時(shí)，航線高度設(shè)定為100 m，航向和旁向重疊度分別為80%和70%，以此獲得0.18～0.20 m 的地面分辨率。同時(shí)，全站儀被用于測(cè)量房屋界址點(diǎn)、房角點(diǎn)等地物點(diǎn)的坐標(biāo)，特別強(qiáng)調(diào)房屋的主要角點(diǎn)測(cè)量。根據(jù)GB/T 39616—2020《衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范》，對(duì)每個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行5 次觀測(cè)，平均值作為像控點(diǎn)的三維坐標(biāo)，保證平面精度在±3 cm，高程精度在±5 cm 以內(nèi)。像控點(diǎn)布設(shè)在易識(shí)別的空曠位置，間距約100～150 m，總共布設(shè)了14 個(gè)像控點(diǎn)，滿足項(xiàng)目技術(shù)需求。

3 房產(chǎn)三維建模及測(cè)繪要素?cái)?shù)據(jù)采集

3.1 三維模型構(gòu)建

在房產(chǎn)測(cè)繪施工中，空中三角測(cè)量是實(shí)景三維建模的核心環(huán)節(jié)。初始步驟包括導(dǎo)入預(yù)處理過的無人機(jī)影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、像控點(diǎn)數(shù)據(jù)以及相機(jī)屬性參數(shù)到Photomodeler 軟件中進(jìn)行空中三角測(cè)量。這個(gè)過程要求像控點(diǎn)的刺點(diǎn)精度達(dá)到亞像元。經(jīng)過空中三角測(cè)量確認(rèn)合格后，流程包括TIN 構(gòu)建和濾波等步驟，創(chuàng)建白模三維模型并進(jìn)行紋理自動(dòng)映射，最終得到實(shí)景三維模型。為了更有效利用計(jì)算資源并縮短建模時(shí)間，實(shí)景三維模型的建模和輸出過程選用OSGB 格式，進(jìn)行瓦片分塊切割處理，從而得到的實(shí)景三維模型具有良好的整體質(zhì)量。圖2 展示了局部實(shí)景三維模型的示例。

3.2 邊長(zhǎng)數(shù)據(jù)采集

在已竣工建筑的測(cè)繪中，邊長(zhǎng)數(shù)據(jù)通常從竣工圖獲取，并確保實(shí)測(cè)與圖紙數(shù)據(jù)差異小。對(duì)于無法直接測(cè)量或弧線形的邊長(zhǎng)，使用全站儀繪制房屋輪廓，并測(cè)定難以直接測(cè)量的鄰近墻體厚度。實(shí)測(cè)中，如果各層室內(nèi)凈空全長(zhǎng)存在明顯差異，應(yīng)通過在樓梯或天井處測(cè)量相對(duì)位置來驗(yàn)證，以確定出現(xiàn)差異的原因是否是墻體不在同一縱面或墻體厚度不一致。此實(shí)測(cè)的邊長(zhǎng)包含外墻保護(hù)層但不包括突出的結(jié)構(gòu)柱等，且應(yīng)記錄上述部位的厚度。在進(jìn)行城鎮(zhèn)農(nóng)村私房的房產(chǎn)測(cè)繪施工時(shí)，室內(nèi)凈空邊長(zhǎng)、對(duì)角線邊長(zhǎng)和墻體厚度應(yīng)逐間測(cè)量，并區(qū)分共有、自有或借墻。

3.3 界址點(diǎn)精度

依據(jù)房產(chǎn)測(cè)繪相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，參考TD/T 1001—2012《地籍調(diào)查規(guī)程》與CJJ/T 8—2011《城市測(cè)量規(guī)范》，界址點(diǎn)位中誤差和其他相關(guān)誤差的計(jì)算公式為：

式中，mj為相應(yīng)等級(jí)界址點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差；ΔD 為界址點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的邊長(zhǎng)與實(shí)際邊長(zhǎng)較差的限差；D 為相鄰界址點(diǎn)的間距。

根據(jù)TD/T 1001—2012《地籍調(diào)查規(guī)程》，一級(jí)土地使用權(quán)明顯界址點(diǎn)的精度需達(dá)標(biāo)，同時(shí)CJJ/T 8—2011《城市測(cè)量規(guī)范》規(guī)定，二級(jí)房產(chǎn)界址點(diǎn)精度中，界址點(diǎn)相對(duì)鄰近控制點(diǎn)的誤差及其間距誤差的中誤差均不得超過5 cm，最大允許誤差為10 cm。

3.4 房產(chǎn)面積精度

在房產(chǎn)測(cè)繪施工領(lǐng)域，遵循CJJ/T 8—2011《城市測(cè)量規(guī)范》，精度評(píng)估以中誤差為準(zhǔn)，且設(shè)置2 倍中誤差為限差。在農(nóng)村區(qū)域進(jìn)行房產(chǎn)測(cè)繪時(shí)，只需達(dá)到二級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)。誤差的計(jì)算可參照公式（2）：

式中，M 為中誤差，m2；S 為房產(chǎn)面積，m2。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)在房產(chǎn)測(cè)繪精度分析

4.1 界址點(diǎn)精準(zhǔn)比較與分析

在測(cè)區(qū)內(nèi)，房屋的分布考量下，經(jīng)過仔細(xì)挑選，共有16 個(gè)界址點(diǎn)被相對(duì)均勻地確定用于進(jìn)一步的測(cè)量活動(dòng)，這些活動(dòng)是通過使用全站儀實(shí)施的實(shí)地測(cè)量。隨后，這些通過實(shí)地測(cè)量收集的數(shù)據(jù)與通過無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)獲得的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較和分析，作為房產(chǎn)測(cè)繪施工的一部分，從而詳細(xì)評(píng)估無人機(jī)遙感技術(shù)在房產(chǎn)測(cè)繪應(yīng)用的準(zhǔn)確性和可行性。為了進(jìn)一步說明，界址點(diǎn)的位置殘差的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以參見圖3a，而界址點(diǎn)的位置誤差的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)則呈現(xiàn)在圖3b 中。

圖3 界址點(diǎn)點(diǎn)位殘差與誤差

圖3a 呈現(xiàn)的16 個(gè)界址點(diǎn)位置殘差值計(jì)算揭示，其點(diǎn)位殘差中誤差為0.06 m。圖3b 顯示，2 號(hào)點(diǎn)的誤差值最小，僅為0.021 m，而4 號(hào)點(diǎn)的誤差值最大，達(dá)到0.089 m。經(jīng)過對(duì)16個(gè)實(shí)地測(cè)量的界址點(diǎn)位置誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，證實(shí)試點(diǎn)項(xiàng)目所獲得的界址點(diǎn)位置精度符合三級(jí)精度指標(biāo)要求。

4.2 界址點(diǎn)間距測(cè)量誤差的分析

房產(chǎn)測(cè)繪過程中，界址點(diǎn)或房角點(diǎn)的距離誤差是評(píng)估不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量精度的關(guān)鍵指標(biāo)之一。通過在測(cè)繪區(qū)域內(nèi)均勻選定的16 條界址線段，以手持激光測(cè)距儀進(jìn)行界址點(diǎn)之間的距離測(cè)量，并與無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)得出的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的比較和分析。表1 展示了界址點(diǎn)間距測(cè)量的殘差統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 界址點(diǎn)間距測(cè)量的殘差統(tǒng)計(jì)m

在廈門同安區(qū)郭山村院前里的測(cè)繪項(xiàng)目中，面臨房屋和地物點(diǎn)復(fù)雜多樣的挑戰(zhàn)，研究使用五鏡頭傾斜相機(jī)的大疆無人機(jī)進(jìn)行空中影像采集，同時(shí)運(yùn)用全站儀精確測(cè)量房屋界址點(diǎn)和房角點(diǎn)等地物點(diǎn)的坐標(biāo)。在數(shù)據(jù)采集中，研究特別關(guān)注影像數(shù)據(jù)的地面分辨率，并設(shè)置航線高度和重疊度來優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量。如表1 所示，對(duì)該測(cè)區(qū)16 條實(shí)測(cè)界址點(diǎn)間距邊長(zhǎng)的殘差統(tǒng)計(jì)與分析顯示，界址點(diǎn)間距的殘差中誤差為0.03 m，其中11 號(hào)邊界址間距殘差最小，為0.01 m，而14 號(hào)邊的殘差最大，達(dá)到0.08 m。結(jié)果證明，該測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)得的界址邊長(zhǎng)精度滿足了二級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 房產(chǎn)測(cè)繪精度分析

該工程項(xiàng)目中，針對(duì)選定區(qū)域內(nèi)的35 棟房屋進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量，以獲取每棟房屋的精確面積數(shù)據(jù)。此舉旨在更好地評(píng)估和規(guī)劃該地區(qū)的房產(chǎn)資源。通過應(yīng)用房產(chǎn)面積公式，計(jì)算出了各房屋的面積。如表2 所示，在35 棟房屋中，26 棟的面積殘差在1 倍中誤差范圍內(nèi)，9 棟在兩倍中誤差范圍內(nèi)。殘差最小值為0.02 m2，最大值為1.32 m2。這些測(cè)繪成果均滿足了二級(jí)精度要求，對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要，直接影響后續(xù)規(guī)劃和決策的有效性。準(zhǔn)確的房產(chǎn)測(cè)量為該地區(qū)的發(fā)展提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，有助于房產(chǎn)所有者獲得精確評(píng)估，促進(jìn)區(qū)域的合理規(guī)劃和管理。

表2 房產(chǎn)測(cè)繪精度統(tǒng)計(jì)表m2

5 結(jié)語

在農(nóng)村房產(chǎn)及其附屬土地的測(cè)繪項(xiàng)目中，無人機(jī)遙感技術(shù)在房產(chǎn)測(cè)繪施工方面展現(xiàn)出極大價(jià)值。此次研究根據(jù)廈門市房產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書（實(shí)測(cè)）中的精度標(biāo)準(zhǔn)，采用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，驗(yàn)證了測(cè)量結(jié)果的精度與可靠性，滿足農(nóng)村三級(jí)精度指標(biāo)要求。嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施在各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)得以實(shí)施，確保測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)和可靠。與傳統(tǒng)野外測(cè)量技術(shù)相比，無人機(jī)遙感技術(shù)減輕了人力和物力投入，縮短了工期。無人機(jī)技術(shù)生成的實(shí)景三維模型在外業(yè)指界工作中起輔助作用，優(yōu)化了不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬調(diào)查流程，提升了房產(chǎn)及其附屬土地的測(cè)繪工作效率。因此，無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村房產(chǎn)測(cè)繪施工中具有高應(yīng)用價(jià)值和推廣潛力。