无人机倾斜摄影测量在“房地一体”项目中的应用

摘要：针对农村房地一体确权登记中存在的测绘效率低、三维数据缺失等问题，本研究以陕西省镇坪县农村宅基地和集体建设用地确权项目为实证对象，构建了基于南方智航700A无人机搭载T53P五镜头的倾斜摄影技术体系。通过Context Capture与大疆智图联合建模，结合SmartGIS RRE平台实现权籍数据建库。完成全县14000余户不动产测绘，向省厅汇交入库12000余宗数据，验证了技术方案的可行性。实验表明：该方法外业效率达6.3km²/天，房屋边长中误差±3.1cm，较传统全站仪测量成本降低68%，为山区县不动产确权提供标准化技术路径，验证了该技术在农村房地一体确权中的高效性与可靠性，为同类项目提供技术参考。

关键词：倾斜摄影测量；房地一体；SmartGIS；ContextCapture；三维建模；镇坪县

1.引言

1.1研究背景

2020年中央1号文件提出“基本完成农村宅基地使用权确权登记颁证工作”，镇坪县作为典型山区县，宅基地分布零散、地形复杂，传统全站仪与RTK测量存在效率低、入户难等问题。无人机倾斜摄影技术凭借高分辨率、三维可视化等优势，成为解决此类问题的关键技术

1.2 项目背景

镇坪县位于秦巴山区腹地（东经109°11′-109°38′，北纬31°42′-32°13′），县域面积1，503km²，其中山地占比达87.6%，平均海拔1200m，最大高差1，854m。县域内农村宅基地分布零散，涉及7镇58村共14362户，房屋密集区建筑间距不足1.5m，陡坡地带房屋基底高程差超过30m。根据《陕西省农村不动产确权登记工作方案》（陕自然资发〔2023〕15号）要求，需在2025年前完成全域房地一体化确权登记，建立包含三维产权体模型、权属界线、不动产单元号等要素的数据库。

1.3 技术痛点

地形限制，山区地形高差大、房屋密集、通视条件差，测区平均坡度25°，传统全站仪日均测量面积不足0.5km²，GNSS设备失锁率高达42%，35%的房屋位于信号盲区。

数据需求，需同步采集房屋三维模型、土地权属界线、附属物信息等9类要素，房屋悬挑、坡屋顶等复杂结构测量误差要求≤5cm（GB/T 17986-2020）。

成本压力，2023年县财政报告显示，传统人工测绘成本达7.2万元/km²，省级汇交数据错误率阈值要求≤1.5%，返工成本占总预算18%。

2.技术体系构建

2.1 硬件配置方案

2.2 软件技术路线

多平台协同工作流，无人机航拍→ContextCapture空三解算（生成OSGB模型）→大疆智图空三及点云优化（降噪+缺失区域补全）→南方uFeature3D三维测图（自动提取房屋轮廓）→SmartGISRRE建库（拓扑检查+属性关联）→省级平台数据汇交。

三维建模，ContextCapture 2022版，重建级别LOD3（三角网密度8cm），纹理映射分辨率0.02m/pixel，模型接边误差≤1.5cm。

数据采集，uFeature3D采用改进的Mask R-CNN模型（Backbone： ResNet-101），房屋轮廓自动提取IoU值达0.91，人工修正率≤8%。

质检标准，平面位置误差≤5cm（置信度95%），属性字段完整率100%，拓扑错误率≤0.3%。

3.项目实施流程

3.1数据采集阶段

航摄设计，采用分区飞行策略，根据地形复杂度划分两类作业区：

定位增强，采用PPK动态后差分技术，基站间距≤15km，PDOP值＜1.5，在信号遮挡区布设辅助靶标（反射率＞80%），影像匹配成功率提升至93%。

异常处理，开发抗风扰航线规划算法，针对6级以上阵风自动调整航速（V=8-15m/s），通过实时图传监测云雾干扰，重飞区域面积占比控制在7%以内。

3.2数据处理阶段

融合建模技术，使用ICP算法对齐ContextCapture与地面激光点云（Trimble X7采集），配准误差控制在±1.8cm（RMS），满足TD/T 1065-2021要求。

模型优化，采用墙面相交构建立体白膜，缺失区域面积占比从14.2%降至3.8%，墙面平整度误差≤2cm/m，见图1。

自动化测图技术，语义分割模型，训练集（标注5200栋山区房屋样本，含坡屋顶、悬挑等类型）；网络结构U-Net++（Encoder： EfficientNet-B4）；性能指标IoU=0.89，F1-score=0.86。

人工修正规则，对分割结果进行形态学滤波（开运算核尺寸3×3），复杂院落采用“先整体后局部”编辑策略，单栋房屋修正耗时≤3min。

3.3建库与汇交

SmartGIS RRE平台工作流：属性录入 → 拓扑检查 → 宗地图生成 → 数据质检 → 省级汇交

质检标准：平面位置误差≤5cm，属性字段完整率100%。

汇交成果：完成12387宗数据汇交，通过率98.6%。

4.成果分析与验证

4.1精度验证

随机抽取5%样本（720户）进行全站仪复测，结果如下：

4.2效率对比

组建6个无人机作业组与传统测量组平行作业，统计30个工作日数据：

5.创新经验总结

5.1技术突破点

山区飞行优化方案，开发抗风扰航线规划算法，减少15%无效飞行里程，采用变高飞行模式应对25°以上陡坡区域。

数据融合策略，融合激光点云补拍建筑底部盲区（缺失率从14.2%降至3.8%），建立多时相影像比对库，解决12起历史宅基地纠纷。

5.2推广价值

形成《秦巴山区无人机房地一体测绘技术导则》（Q/ZP 2024-001）地方标准，为山区县不动产确权提供标准化技术路径，验证了该技术在农村房地一体确权中的高效性与可靠性，为同类项目提供技术参考。

6.现存问题与建议

6.1技术瓶颈

气象影响，雨季影像匹配成功率下降至71%（雾天特征点提取不足），积雪覆盖场景中，房屋轮廓识别准确率仅82%，超高层建筑（>6层）侧面纹理模糊。

法律认定，三维模型在司法举证中的法律效力尚未明确，15%的村民对"影像确权"方式存在疑虑。

6.2改进方向

硬件升级，集成多光谱镜头（红边/近红外波段），增强植被遮挡穿透能力，测试垂起固定翼无人机，提升大范围区域作业效率。

算法优化，开发时序影像变化检测模型，实现违建自动预警，集成知识图谱技术，优化权属关系智能推理。

7.结论

镇坪县农村宅基地和集体建设用地确权登记项目验证了无人机倾斜摄影技术在“房地一体”中的全面适用性，通过“硬件-软件-流程”一体化创新，实现了高效、高精度、低成本的不动产确权，为乡村振兴战略提供了可靠技术支撑。

参考文献

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[11]地籍调查规程GB/T 42547-2023

[12]不动产登记数据整合建库技术规范TD/T 1067-2021