傾斜攝影測量技術(shù)在不動產(chǎn)測繪中的應(yīng)用研究

馮瑞卿

(三和數(shù)碼測繪地理信息技術(shù)有限公司，甘肅 天水 741000)

不動產(chǎn)測繪是測繪領(lǐng)域中一項重要的測繪內(nèi)容，傳統(tǒng)的不動產(chǎn)測繪，是采用全站儀、GPS-RTK 等方式進(jìn)行測量，該方法作業(yè)效率低、生產(chǎn)任務(wù)周期長、入戶難且成本高[1-3]。對于建筑密集區(qū)，由于遮擋嚴(yán)重，使用全站儀獲取數(shù)據(jù)需要架設(shè)站點多，嚴(yán)重影響了作業(yè)效率。對于信號弱的任務(wù)區(qū)，使用GPS-RTK，很難獲得固定解，不動產(chǎn)測繪成果精度可靠性降低。針對上述問題，采用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，進(jìn)行實景三維模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)，基于實景三維模型采集地形圖，可有效提高作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，外業(yè)作業(yè)方式轉(zhuǎn)到內(nèi)業(yè)，解決入戶難問題，為不動產(chǎn)測繪提供有效保障。

1 傾斜攝影技術(shù)介紹

1.1 傾斜攝影原理

傾斜攝影測量是指在飛行器上，搭載多個可量測或非量測相機(jī)，對地面物體進(jìn)行多角度影像數(shù)據(jù)獲取的過程[4-6]。常見的有搭載兩鏡頭的搖擺相機(jī)，搭載五鏡頭的掃擺相機(jī)和常規(guī)的五鏡頭相機(jī)。較傳統(tǒng)垂直攝影來說，搭載傾斜相機(jī)，可以獲取建構(gòu)筑物更加豐富的側(cè)面信息，減少航攝盲區(qū)。

1.2 傾斜攝影建模流程

傾斜攝影測量建模流程可以分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩部分，外業(yè)主要包括測區(qū)踏勘、已有資料收集、像控點采集、航線規(guī)劃和影像數(shù)據(jù)采集，內(nèi)業(yè)主要包括空中三角測量解算、控制點轉(zhuǎn)刺平差和實景三維模型生產(chǎn)，具體流程見圖1。

圖1 傾斜攝影建模流程

2 案例驗證

2.1 測區(qū)踏勘及資料收集

測區(qū)位于甘肅某一農(nóng)村，房屋區(qū)地勢平坦，但是周邊有高山，高差約二百米，測區(qū)房屋密集，住戶較多，已有測區(qū)內(nèi)30 米的DEM數(shù)據(jù)和0.2 米的高清影像。

2.2 像控點布設(shè)及采集

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

2.3 航線規(guī)劃及影像數(shù)據(jù)獲取

為了保證獲取數(shù)據(jù)盲區(qū)少，陰影小，成果精度高，在航線規(guī)劃時，航向、旁向重疊度均設(shè)置為85%，地面分辨率1.5cm，采用下視35mm，側(cè)視50mm 相機(jī)獲取影像數(shù)據(jù)，影像數(shù)據(jù)獲取在上午10 點到下午2 點完成，航飛3 架次，獲取影像數(shù)18780 張。為了保證測區(qū)邊緣模型的精度，在導(dǎo)入任務(wù)區(qū)范圍線進(jìn)行航線規(guī)劃時，對測區(qū)范圍線進(jìn)行了緩沖外擴(kuò)，外擴(kuò)距離100 米。

2.4 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 個相機(jī)共用一組POS 數(shù)據(jù)。在測區(qū)地形高計算方面，利用所有像控點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)行空中三角測量計算，得到精確的相機(jī)參數(shù)。

2.5 空中三角測量解算

空中三角測量解算可以恢復(fù)攝影時相機(jī)和影像之間的相對關(guān)系，基于Mirauge3D 軟件，空中三角測量任務(wù)被軟件自動分割成36 塊，利用集群技術(shù)，利用5 臺電腦進(jìn)行集群處理，得到36 塊的空三成果，然后利用軟件特有的自動平差融合算法，使用主機(jī)，完成36 塊空三的融合平差，得到相對POS 數(shù)據(jù)的加密點成果。查看自由網(wǎng)平差報告，重投影中誤差為0.87 個像素，加密點中誤差為0.081 米。

2.6 像控點轉(zhuǎn)刺及平差調(diào)整

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

2.7 實景三維模型生產(chǎn)

在空三成果符合精度要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實景三維模型生產(chǎn)。集群電腦最高配置內(nèi)存為32G，最低配置為16G，為了提高模型輸出成功率，瓦片大小按照電腦最低配置設(shè)置，設(shè)置瓦片大小為100 米，需要內(nèi)存資源8.1G。瓦塊劃分方式采用規(guī)則平面方式，瓦片命名原點，按照軟件默認(rèn)設(shè)置即可。為了避免生出無效模型，節(jié)約時間，提高有效模型輸出效率，在已有0.2 米影像上，對房屋區(qū)范圍進(jìn)行勾勒，將其轉(zhuǎn)為kml，導(dǎo)入Mirauge3D 軟件中，進(jìn)行OSGB 格式模型生產(chǎn)，待模型輸出完成后，再次設(shè)置真正射影像分辨率為0.05 米，進(jìn)行真正射影像成果的輸出。

2.8 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，分別為基于點云數(shù)據(jù)、DOM+DEM數(shù)據(jù)和實景三維模型數(shù)據(jù)。傾斜攝影生產(chǎn)的點云數(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，效率低，等待時間長，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。并按照一定的比例尺輸出，在外業(yè)補測時，結(jié)合底圖，對需要補測的區(qū)域進(jìn)行補測，最終完成內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的合并，提交成果數(shù)據(jù)。

2.9 精度檢測及評價

生產(chǎn)的地籍圖成果是否可用，主要取決于其精度是否滿足地籍要求。對本次生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行點位精度檢測和邊長精度檢測。首先利用全站儀在測區(qū)范圍內(nèi)隨機(jī)均勻采集30 個檢測點進(jìn)行精度檢測，再用卷尺拉15 條邊進(jìn)行邊長精度檢測。檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分別見表1 和圖2。

圖2 邊長精度統(tǒng)計柱狀圖

表1 地籍圖點位精度檢測表

通過上表可以看出，30 個檢測點中，最大殘差為6.1cm，最小殘差僅為1.9cm，中誤差為4.1cm。其中最大殘差大于地籍二級精度要求5cm[7]，但是小于2 倍地籍規(guī)范要求中誤差，最大殘差符合規(guī)范要求，表明所獲得的地籍圖成果點位精度是符合數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求的。

通過圖2 可以看出，在15 條邊長檢測中，最大殘差未超過6.5cm，最小殘差約為2cm，邊長精度平均值為3.9cm，精度均符合地籍規(guī)范要求。

通過利用檢查點和檢測邊，對地籍圖成果進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果均可以滿足地籍精度二級要求，可以應(yīng)用于本項目，從而提升實際生產(chǎn)中的作業(yè)效率，減少生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

本文以實際生產(chǎn)項目為例，驗證了傾斜攝影測量技術(shù)在不動產(chǎn)測繪中的可行性，并對作業(yè)環(huán)節(jié)中的重要步驟進(jìn)行了說明，旨在為同行從業(yè)人員提供新的作業(yè)思路，解決不動產(chǎn)測繪效率低、成本高等問題，為不動產(chǎn)測繪按時按點完成提供保障。