傾斜攝影測量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測繪中的應(yīng)用研究

馮衛(wèi)國

摘要：傾斜攝影測量技術(shù)能夠快速、高效獲取研究區(qū)域的測量數(shù)據(jù)和客觀豐富的地面數(shù)據(jù)信息，同時(shí)與高清實(shí)景三維建模相結(jié)合，通過相應(yīng)軟件分析處理所獲得的影像資料，能夠構(gòu)建區(qū)域內(nèi)高分辨率三維模型。本文對傾斜攝影測量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測繪中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測量;不動(dòng)產(chǎn)測繪;應(yīng)用

引言

城市更新是將城市中已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化城市社會(huì)生活的地區(qū)做必要的、有規(guī)劃的改建，同時(shí)留存城市文脈的過程。城市更新是促進(jìn)城市轉(zhuǎn)型發(fā)展、實(shí)現(xiàn)城市精明增長的重要途徑。作為城市更新的主要手段之一，棚改舊改是“打造四個(gè)中心，建設(shè)現(xiàn)代泉城”的先手棋，是政府確定的“1+454”工作體系的重要組成部分。無人機(jī)傾斜攝影測量是通過傾斜云臺(tái)與相機(jī)獲取地物多個(gè)角度的紋理，輔以控制點(diǎn)，然后利用計(jì)算機(jī)視覺原理對傾斜影像進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)提取和匹配，生成實(shí)景三維模型及多種三維模型附屬產(chǎn)品，如正射影像、數(shù)字線劃圖等，進(jìn)而為城市更新提供數(shù)據(jù)支撐。

1傾斜攝影測量技術(shù)概述

傾斜攝影測量技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)，通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器（一般分為5個(gè)，1個(gè)垂直角度、4個(gè)傾斜角度），經(jīng)過攝像機(jī)多角度的拍攝，對目標(biāo)物體的全局有更全面的測量、統(tǒng)計(jì)，打破了傳統(tǒng)航測遙感影像只能垂直方向航拍的局限性。傾斜攝影測量技術(shù)主要由飛行器、傾斜相機(jī)、傳感器、pos系統(tǒng)裝置等幾部分組成。飛行器作為主要設(shè)備安置的載體，承載著傾斜相機(jī)、傳感器和pos系統(tǒng)裝置等設(shè)備區(qū)完成航拍工作。隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，房地產(chǎn)價(jià)值不斷上升，促使中國越來越重視房地產(chǎn)研究[1]。然而，傳統(tǒng)的勞動(dòng)力、時(shí)間和金錢密集型的房地產(chǎn)制圖問題尚未得到解決，基于無人機(jī)傾斜攝影模型的重建技術(shù)是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)通過低成本、高效率的數(shù)據(jù)收集和近實(shí)時(shí)重建三維模型的能力，在實(shí)際測量和制圖方面具有許多優(yōu)勢。

2不動(dòng)產(chǎn)測繪中傾斜攝影測量技術(shù)特征

傾斜攝影測量技術(shù)的基本情況主要是利用多個(gè)載荷傳感器從不同角度拍攝照片，同時(shí)從四個(gè)垂直角度和傾斜角度采集目標(biāo)物體的圖像。此外，傾斜攝影測量技術(shù)可以記錄飛行高度和航空器航向。該技術(shù)包括三個(gè)部分：飛機(jī)、POS系統(tǒng)和照相機(jī)。飛機(jī)的主要任務(wù)是運(yùn)輸相關(guān)設(shè)備，并按照計(jì)劃路線執(zhí)行任務(wù);POS系統(tǒng)的任務(wù)是記錄攝影中心的空間坐標(biāo)和飛機(jī)的飛行姿態(tài)，并收集大量的位置信息;傾斜相機(jī)的主要任務(wù)是收集地面圖像的準(zhǔn)確信息，并需要調(diào)整其高度，以確保飛行任務(wù)期間獲得的地面信息的準(zhǔn)確性。

3相較傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)測繪具有的優(yōu)勢

將無人駕駛航空器傾斜攝影測量的三維建模技術(shù)應(yīng)用于房地產(chǎn)測繪。這種做法比傳統(tǒng)測繪具有以下優(yōu)勢。（1）與傳統(tǒng)的房地產(chǎn)制圖不同的是，繪制地圖并不需要進(jìn)入法院，只需在開放區(qū)域進(jìn)行測量，就可以得到一個(gè)真實(shí)的三維模型，模型中可以使用五點(diǎn)法。（2）與傳統(tǒng)制圖作業(yè)相比，可以直接在三維模型中收集藝?yán)?、正面設(shè)計(jì)、屋頂設(shè)計(jì)和其他附屬設(shè)計(jì)，而無需在地面上選擇投影點(diǎn)，從而減少人為錯(cuò)誤;3d貼圖可讓您從多個(gè)檢視點(diǎn)收集資料。盲區(qū)相對于全站儀非常小，從而減少了復(fù)雜地形上輔助點(diǎn)造成的誤差，突出了精度優(yōu)勢。（3）與傳統(tǒng)制圖作業(yè)相比，正面校正制圖（外部工業(yè)的屋頂、層數(shù)、性質(zhì)等）有節(jié)馀。迅速、有效和迅速地執(zhí)行制圖任務(wù)大大降低了測量單位的業(yè)務(wù)費(fèi)用。

4傾斜攝影空三技術(shù)

4.1建立影像拓?fù)潢P(guān)系

傾斜式攝影測量技術(shù)可以拍到五組影像，除了一般的垂直影像外還可以獲取前視、后看、左視及右眼四組影像，除了垂直式的影像外，其它四組都是傾斜式的影像，這樣能很好地避免立面遮擋的問題。同時(shí)，攝影測量系統(tǒng)利用動(dòng)態(tài)全球定位系統(tǒng)定位技術(shù)精確測定攝站空間位置，利用慣性測量裝置測定攝影瞬間傳感器姿態(tài)，通過精確時(shí)鐘將兩者結(jié)合起來以確定航片的方位，這些可以提供外部方位元素，建立出兩組影像之間的相對位置關(guān)系。

4.2光束法區(qū)域網(wǎng)平差

利用POS數(shù)據(jù)作為輔助并進(jìn)行系統(tǒng)平差，以外業(yè)航測像控點(diǎn)測量坐標(biāo)、相片像點(diǎn)坐標(biāo)、GNSS攝站坐標(biāo)和慣性測量單元（IMU）姿態(tài)角為觀測值，以物點(diǎn)的地面坐標(biāo)、圖像外部方位等元素以及其他各種系統(tǒng)的誤差修正參數(shù)作為待確認(rèn)的參數(shù)，按照像控點(diǎn)坐標(biāo)、POS系統(tǒng)等所提供的GNSS攝站坐標(biāo)和慣性測量單元（IMU）姿態(tài)角的測量精度，分別給予觀測值不同的權(quán)，利用最小二乘平差法來求解地物點(diǎn)的三維坐標(biāo)和外方位元素的最或然值。

5飛行質(zhì)量

1）旁向重疊率與航向重疊率航線布設(shè)時(shí)，保證航向重疊率在90%以上，旁向重疊率一般應(yīng)在70%以上，且不得低于60%;架構(gòu)航線的航向重疊率在80%以上，旁向重疊率一般應(yīng)在60%以上，不得低于55%。2）覆蓋保證與航線敷設(shè)①測區(qū)邊界航線布設(shè)一般應(yīng)超過3條航線。②高差特別大或者測區(qū)內(nèi)（測區(qū)附近）有高建筑物時(shí)，可以通過插補(bǔ)航線、更換起飛場地并加密航線來進(jìn)行航線布設(shè)。③分區(qū)基準(zhǔn)面高度的確定依據(jù)分區(qū)地形起伏、飛行安全條件等確定分區(qū)基準(zhǔn)面高度。④航高設(shè)定及保持為了飛行安全，無人機(jī)的飛行高度應(yīng)高于攝區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)100m;為了滿足航攝影像的地面分辨率，無人機(jī)相對航高應(yīng)滿足式要求。

6傾斜攝影測量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測繪中的應(yīng)用

6.1測量前的相關(guān)準(zhǔn)備工作

在將傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于房地產(chǎn)制圖活動(dòng)之前，必須事先為無人駕駛飛行器做好準(zhǔn)備，因?yàn)闊o人駕駛飛行器是這種技術(shù)的飛行工具。目前，中國有相應(yīng)的無人機(jī)飛行條例、不動(dòng)產(chǎn)無人機(jī)測繪工作條例，在制定措施之前，必須根據(jù)天氣情況向有關(guān)部門申報(bào)飛行空域。在《宣言》通過后，還需要一個(gè)人前往現(xiàn)場進(jìn)行檢查，否則就無法確認(rèn)任何人是黑色飛機(jī)，從而可能被扣押和擊落，從而使各項(xiàng)措施難以執(zhí)行。此外，在正式運(yùn)作之前，需要安排有關(guān)人員拍攝試飛照片，獲得的試飛圖像需要進(jìn)行規(guī)范分析和處理?；I備工作還包括在房地產(chǎn)制圖中合理設(shè)立圖像檢查點(diǎn)。為了確保建立圖像檢查點(diǎn)的合理性，工作人員必須熟悉無人機(jī)攝影的飛行路線計(jì)劃。同時(shí)，在準(zhǔn)備圖像檢查點(diǎn)時(shí)，需要根據(jù)測量區(qū)的實(shí)際情況合理建立檢查點(diǎn)，以確保檢查點(diǎn)的均勻分布。在設(shè)計(jì)過程中，確保每個(gè)點(diǎn)都受到良好控制，外圍圖像控制點(diǎn)能夠有效地圍繞目標(biāo)區(qū)域，從而最大限度地發(fā)揮房地產(chǎn)制圖中傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢。

6.2像控點(diǎn)布設(shè)及采集

為了保證地籍圖精度，在測區(qū)范圍內(nèi)按照200米一個(gè)平高點(diǎn)進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，在范圍線拐彎區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)。測區(qū)內(nèi)道路較多，且均已硬化，在進(jìn)行點(diǎn)位噴涂時(shí)，采用紅白兩色油漆噴涂對三角，點(diǎn)位采集在對三角的交點(diǎn)處。在采集像控點(diǎn)時(shí)，所有點(diǎn)均采集了3次，且3次點(diǎn)位較差均未超過1cm，采集點(diǎn)位均為固定解，符合相關(guān)規(guī)范要求。

6.3傾斜攝影測量數(shù)據(jù)采集

傾斜攝影測量技術(shù)運(yùn)用于不動(dòng)產(chǎn)測繪時(shí)，其數(shù)據(jù)采集工作通常是借由無人機(jī)開展，具體實(shí)施為：首先，測繪人員根據(jù)要求選擇氣候條件優(yōu)的時(shí)間和地點(diǎn)（天氣晴朗、良好能見度），這有助于我們獲取到高質(zhì)量的攝影圖片，以此滿足不動(dòng)產(chǎn)測繪建模所需。其次，選擇好時(shí)間和地點(diǎn)后，我們先需要確定好攝影控制點(diǎn)以及對象位置應(yīng)平緩，隨后放飛無人機(jī)。無人機(jī)在針對具體不動(dòng)產(chǎn)項(xiàng)目測繪過程中必須嚴(yán)格按照要求控制好其飛行高度（一般200m左右即可），同時(shí)地面分辨率達(dá)到4m左右，之后攝像頭對準(zhǔn)對象進(jìn)行拍攝并確保照片航向重疊和度與旁向重疊度。獲取不動(dòng)產(chǎn)測繪傾斜攝影照片和影像后我們需要進(jìn)行檢查，若質(zhì)量達(dá)到要求就將其刪除。最后，對無人機(jī)傾斜攝影所獲照片進(jìn)行預(yù)處理以獲得不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目的初步數(shù)據(jù)。

6.4數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先對航攝3架次的影像進(jìn)行重命名，確保3架次影像無重名，然后按照影像名字，更改POS數(shù)據(jù)的點(diǎn)號，確保所有影像都有唯一的POS數(shù)據(jù)與之對應(yīng)。由于沒有精確的相機(jī)安置參數(shù)，在POS使用方面，5個(gè)相機(jī)共用一組POS數(shù)據(jù)。在測區(qū)地形高計(jì)算方面，利用所有像控點(diǎn)的高程平均值作為測區(qū)的平均地形高。為了獲得精確的相機(jī)焦距，使用5鏡頭部分照片進(jìn)行空中三角測量計(jì)算，得到精確的相機(jī)參數(shù)。

6.5像控點(diǎn)轉(zhuǎn)刺及平差調(diào)整

Mirauge3D軟件中，如果存在像控點(diǎn)重名，是無法引入像控點(diǎn)坐標(biāo)的。更改像控點(diǎn)命名，然后將像控點(diǎn)引入軟件中，設(shè)置像控點(diǎn)類型為平高點(diǎn)，然后對像控點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)刺。首先轉(zhuǎn)刺位于測區(qū)四角點(diǎn)和中心點(diǎn)的像控點(diǎn)，然后進(jìn)行平差，得到其他點(diǎn)位精確的預(yù)測位置，然后轉(zhuǎn)刺剩余的點(diǎn)位，可有效提升像控點(diǎn)轉(zhuǎn)刺效率。將所有像控點(diǎn)轉(zhuǎn)刺完成后，進(jìn)行平差，通過平差報(bào)告可知像控點(diǎn)最大殘差為0.051米，中誤差為0.011米，精度符合規(guī)范要求。

6.6地籍圖測繪及編輯

在EPS軟件中，進(jìn)行地籍圖測繪有三種方式，分別為基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)、DOM+DEM數(shù)據(jù)和實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)。傾斜攝影生產(chǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量龐大，在EPS軟件中，加載效率低，容易卡頓，不推薦使用;DOM+DEM采集地籍圖，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，效率低，等待時(shí)間長，且拉起來的場景效果差，因此也不建議使用。采集地籍圖，直接使用OSGB格式的模型進(jìn)行，可加載真正射影像作為參考影像。采集按照地籍測繪規(guī)范要求進(jìn)行，在采集完成后，需將采集成果導(dǎo)出dwg格式的文件，并導(dǎo)入CASS軟件中，進(jìn)行拓?fù)涞葯z查，確保地籍圖成果符合入庫要求。對于模型變形嚴(yán)重，遮擋嚴(yán)重區(qū)域，內(nèi)業(yè)無法對其進(jìn)行采集，需進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)充采集。在進(jìn)行外業(yè)采集前，將已有地籍圖成果套合到真正射影像上，作為底圖供外業(yè)使用。

6.7傾斜攝影測量三維模型建立

經(jīng)過上述環(huán)節(jié)工作后，我們可以獲得到不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目相關(guān)多元化照片和影像數(shù)據(jù)。在這種情況下為了能夠準(zhǔn)確直觀地將不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目呈現(xiàn)出來，我們就需要使用到照片和影像數(shù)據(jù)建立三維模型。首先，三維模型建立中首要工作是需要我們針對傾斜攝影測量所獲照片和影像數(shù)據(jù)按照建模相關(guān)要求開展預(yù)處理，同時(shí)結(jié)合不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目具體情況確保地面控制點(diǎn)分布均勻，隨后利用立體測圖將加密點(diǎn)平面坐標(biāo)解算出來，以此使其可以匹配上高程。其次，開展密集匹配。就不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目傾斜攝影測量獲取照片和影像進(jìn)行多張圖片統(tǒng)一特征點(diǎn)匹配，并將各影像間空間變化模型科學(xué)計(jì)算出來，以此獲得精準(zhǔn)的不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目三維模型。隨后我們便可以使用建立起的不動(dòng)產(chǎn)測繪項(xiàng)目三維模型開展相關(guān)工作。

結(jié)束語

應(yīng)用傾斜攝影測量技術(shù)，能夠從不同角度獲取高精度的空間數(shù)據(jù)，而且還能有效地獲取真實(shí)的建筑物維度信息，逼真而又客觀地反映物體的真實(shí)情況。將該技術(shù)應(yīng)用于房地產(chǎn)測繪，能夠有效提高測量效率，利用傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行房地產(chǎn)測繪是十分有發(fā)展前景的，所生成的三維模型在實(shí)際工作中應(yīng)用廣泛，對傳統(tǒng)的測量技術(shù)也能起到明顯的優(yōu)化作用。

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