探討無人機(jī)技術(shù)在房產(chǎn)測繪中的具體應(yīng)用

張 通，孫仁曉，李俊昌

（山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊(duì)，山東 青島 266041）

0 引言

隨著無人機(jī)技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展，衛(wèi)星遙感測繪、無人機(jī)航拍等一大批先進(jìn)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，推動(dòng)了科技力量的高效發(fā)展。其中，無人機(jī)航拍技術(shù)以其高靈活性、高效率、高精度為各行業(yè)提供精準(zhǔn)測繪數(shù)據(jù)，為各行業(yè)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。在房地產(chǎn)測繪方面，應(yīng)用傳統(tǒng)發(fā)測繪方法工作效率低，測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不高。這些問題嚴(yán)重影響了房產(chǎn)測量和制圖工作的效率和質(zhì)量。因此，相關(guān)部門已開始將無人機(jī)測繪技術(shù)應(yīng)用到房地產(chǎn)測繪中，并取得了較好的應(yīng)用效果。

1 無人機(jī)技術(shù)概述

1.1 無人機(jī)技術(shù)概念

無人機(jī)信息技術(shù)即無人機(jī)遙感技術(shù)，是一項(xiàng)將無人機(jī)信息技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)與全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)相結(jié)合，并廣泛應(yīng)用于地理信息測繪與計(jì)量中，具有一定的自動(dòng)化、智能化和專業(yè)化特征。目前，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在國土資源測量領(lǐng)域，并已經(jīng)成為世界各國重點(diǎn)研究的對象和內(nèi)容，同時(shí)，無人機(jī)技術(shù)也是未來遙感技術(shù)發(fā)展的主要方向。無人機(jī)技術(shù)可以不斷更新、調(diào)整和更新實(shí)時(shí)地面測量數(shù)據(jù)和地理空間測量數(shù)據(jù)，并為政府部門和企業(yè)提供更新的地理信息數(shù)據(jù)，為環(huán)境衛(wèi)生、土地利用以及國土管理工作提供重要的信息保障。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展繁榮，傳統(tǒng)的地理遙感技術(shù)已無法適應(yīng)人們?nèi)找嬖鲩L的生活需要，許多老建筑物、城市景觀出現(xiàn)了巨大的改變，火車站、飛機(jī)場、海港和市政工程建設(shè)需要更詳盡的地理信息。因此，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)盡測量和收集更詳盡的信息數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

1.2 無人機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及特征

無人機(jī)技術(shù)的基本體系結(jié)構(gòu)一般由以下4 個(gè)部分組成：微型無人機(jī)平臺(tái)、高分辨率數(shù)字傳感器、導(dǎo)航定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。它是一個(gè)集計(jì)算機(jī)、GPS 技術(shù)、行動(dòng)通信技術(shù)與信息處理技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)。該技術(shù)具備的主要特征如下：①數(shù)據(jù)更新速度較快。一般情況下，無人機(jī)采取低空飛行的方式，對空中領(lǐng)域的條件約束條件較少，只要天氣條件適宜，就可以立即起飛，明顯提高了數(shù)據(jù)收集與更新的速度。②實(shí)現(xiàn)高分辨率數(shù)據(jù)處理。無人機(jī)上搭載的高分辨率傳感器，能夠獲得米級圖像數(shù)據(jù)，有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)所無法比擬的不同尺寸的測繪要求。③應(yīng)用成本較低。無人機(jī)操控比較簡便，操作成本低、性能高，涉及的工作人員少，能夠提升經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1.3 無人機(jī)類型介紹

無人機(jī)分為以下5 種類型。

（1）固定翼無人機(jī)，這種類型的無人機(jī)屬于微型機(jī)，大部分是電池供電的，所以電源噪聲也相對少，而且偽裝性能也良好，更適于使用高分辨率數(shù)碼相機(jī)航空攝影測繪。

（2）多旋翼無人機(jī)，在機(jī)身上均勻分布有多個(gè)螺旋槳的飛行器。同時(shí)也有四旋翼、六旋翼、八旋翼，這種類型的無人機(jī)也適合航拍，不過它的功能是懸停，并在懸停時(shí)拍攝照片和采集信息。

（3）無人直升機(jī)，無人直升機(jī)不需要發(fā)射系統(tǒng)，由于自身具備垂直起降、自由懸停和高機(jī)動(dòng)性等特征，能夠沿著飛行剖面的航線飛行，能夠給拍攝和采集信息帶來很多方便。多年來，西方國家一直致力于無人直升機(jī)的研發(fā)，并將無人直升機(jī)應(yīng)用于地質(zhì)測繪工作中。

（4）無人飛艇是使用比空氣輕的氣體產(chǎn)生升力的飛行器。飛艇是最有價(jià)值的軍用設(shè)備，同時(shí)也是最精密的軍用武器設(shè)備之一。需要注意的是，飛艇和系留氣球的區(qū)別是其自身的動(dòng)力系統(tǒng)，飛艇可以實(shí)現(xiàn)自行控制飛行。

（5）傘翼無人機(jī)是以傘為翼型的固定翼飛行器。它最大的特點(diǎn)是它的機(jī)翼為一種傘狀纖維織物網(wǎng)，形成位于機(jī)身上方的靈活翼面。傘翼無人機(jī)屬于小型超輕型飛機(jī)。它的體積小、速度低、飛行海拔低。因此，其適用范圍在低海拔地區(qū)，有一定的應(yīng)用局限。

1.4 無人機(jī)選擇性分析

在測繪過程中，無人機(jī)一般情況是正射影像，即由具有英里網(wǎng)格、輪廓、室內(nèi)裝飾和注釋的正射影像組成的平面圖。正射影像是什么？比如，在飛機(jī)上拍攝的照片時(shí)，在飛機(jī)上任何一點(diǎn)拍攝的地面照片只能稱為照片，這種照片不適用于土地測量或測繪目的。一個(gè)地方的形狀不是絕對的正射影像，如果有畸變，整個(gè)影像是不成比例的。相反，整幅圖像可以縮放，整幅圖像在任何地方都不會(huì)失真，因此可以稱為正射影像[2]。

2 無人機(jī)測繪的主要工作類型及技術(shù)

近年來，我國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了很大的成效，一些無人機(jī)產(chǎn)品也出口海外?？傊?，航空攝影遙感技術(shù)更適用于低空飛行，是我國從遙感技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用上發(fā)展起來的新興科技。航空遙感技術(shù)使用無人機(jī)或安裝數(shù)字航拍相機(jī)，并使用慣性測量單元（inertial measurement unit,IMU）、GPS 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 1km 以內(nèi)的中低空飛行導(dǎo)航。由于大氣遙感測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大氣遙感測量技術(shù)已作為救災(zāi)、數(shù)字城市建筑、國土資源調(diào)查、礦井監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等國家重大工程的關(guān)鍵科技工具與保障，積累的大量寶貴科技資料為國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。不過，從房產(chǎn)測繪技術(shù)的角度看，我國當(dāng)前已大量應(yīng)用航拍技術(shù)。尤其是在建設(shè)數(shù)字城市和探索新型土地資源時(shí)，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行測繪就非常關(guān)鍵，具體用途如下。

（1）地形圖測繪。根據(jù)地形圖的精度要求，調(diào)整無人機(jī)圖像的比例尺、分辨率和重疊度。正射影像圖準(zhǔn)備好后，可以使用測繪軟件對地圖進(jìn)行矢量化，然后在現(xiàn)場檢查準(zhǔn)確性，然后進(jìn)行控制測量并繪制全圖以確定整個(gè)現(xiàn)場的坐標(biāo)系圖。

（2）新農(nóng)村建設(shè)測繪。測繪的主要內(nèi)容是住宅建筑、交通、電力和供水系統(tǒng)。為了測量的準(zhǔn)確性，有必要在檢查時(shí)需要現(xiàn)場實(shí)地拉邊長，并在現(xiàn)場進(jìn)行校正?；緶y繪標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)參照《新型房產(chǎn)測量服務(wù)與農(nóng)村建筑測繪支持技術(shù)方案》執(zhí)行[3]。

（3）征地測量。征地測繪是將集體土地變?yōu)閲型恋氐闹匾h(huán)節(jié)，是全國農(nóng)村土地整治工作和經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的重要數(shù)據(jù)保證。正常情況下，征地時(shí)，由于土地測量問題，村民與村民之間、村民與集體之間存在的爭議，當(dāng)用航拍和正射影像進(jìn)行拍攝，記錄現(xiàn)場情況，就會(huì)避免出現(xiàn)村民之間的爭議和因區(qū)域認(rèn)定而引起的相關(guān)問題。

3 無人機(jī)技術(shù)在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 檢測效率高

由于無人機(jī)技術(shù)的高探測效率，工作人員經(jīng)常將無人機(jī)測繪技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急管理。無人機(jī)測繪技術(shù)不僅可以準(zhǔn)確、快速地獲取目標(biāo)探測范圍內(nèi)的相關(guān)信息，而且可以提高測繪質(zhì)量[4]。

3.2 測繪范圍廣

無人機(jī)的探測范圍廣，不僅可以探測到大范圍的物體，還可以探測到小范圍的物體，大大提高房地產(chǎn)的拍攝和測繪能力。此外，工作人員使用無人機(jī)可以確定目標(biāo)區(qū)域的情況，可以獲得清晰的單位圖像，方便工作人員的后續(xù)工作。

3.3 處理信息速度快

無人機(jī)測繪技術(shù)能夠通過信息處理系統(tǒng)對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行直接處理，有效提高測繪房地產(chǎn)測繪的自動(dòng)化水平。此外，無人機(jī)測繪技術(shù)還最大限度地提高了房地產(chǎn)測繪信息處理性能和房地產(chǎn)測繪信息采集效率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)無人系統(tǒng)圖像分辨率已達(dá)到0.5m，遠(yuǎn)高于衛(wèi)星圖像。此外，在測繪數(shù)據(jù)的獲取和處理速度方面，無人機(jī)測繪技術(shù)也具有顯著優(yōu)勢。因此，無人機(jī)測繪技術(shù)將在我國各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5]。

4 無人機(jī)攝影測量技術(shù)在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用方法

應(yīng)用無人機(jī)相機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的目的就是運(yùn)用現(xiàn)有攝影技術(shù)，在拍攝過程中保存畫面信息，從而有效提高了相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)的精確度。同時(shí)通過使用數(shù)字高程模式（DEM）和數(shù)字正射影像圖（DOM）技術(shù)，測量人員也能夠更高效地進(jìn)行所有的數(shù)據(jù)處理工作。

無人機(jī)攝影測量技術(shù)在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用如下：首先，收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在完成了數(shù)據(jù)收集工作以后，還必須充分利用大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)緩存的GPS、數(shù)字地表模型（DSM）采集的數(shù)據(jù)，以便緩存數(shù)據(jù)能夠成為更深入的房產(chǎn)檢測和制圖等工作的數(shù)據(jù)基石。其次，處理緩存數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高速緩存的數(shù)據(jù)的智能匹配，通過平差方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行管控，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)配對工作，并幫助確定內(nèi)部地區(qū)位置與外部地區(qū)位置。最后，為更好地保障測量任務(wù)的品質(zhì)，在測量過程中，還要應(yīng)充分應(yīng)用密集匹配技術(shù)，從相機(jī)中提取測繪用的三維DSM 云點(diǎn)相關(guān)信息，并完成相關(guān)的大數(shù)據(jù)分析。根據(jù)需要開展工作。最后，合理地在規(guī)范網(wǎng)格中獲取與DEM 的有關(guān)信息，并對DEM 進(jìn)行身份驗(yàn)證。

5 無人機(jī)技術(shù)在房產(chǎn)測繪中的具體應(yīng)用策略

5.1 使用無人機(jī)進(jìn)行傾斜攝影測繪

傾斜攝影測量是無人機(jī)測繪中比較常用的一種低空航空攝影技術(shù)。工作人員首先在同一架無人機(jī)上安裝多核傳感器，然后從垂直、傾斜等不同角度飛行進(jìn)行采集圖像，然后最后將其信息系統(tǒng)化整理。

5.2 傾斜攝影三維模型構(gòu)建的基本流程

目前，建立透視測量3D 模型的基本過程包括兩個(gè)層次，分別為外業(yè)和內(nèi)業(yè)。其中，外業(yè)主要包括無人機(jī)圖像數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場圖像管理操作。內(nèi)業(yè)層面主要包括以下3 個(gè)方面：①自動(dòng)空中三角測量。工作人員必須根據(jù)測量區(qū)域內(nèi)分布相對均勻的區(qū)域選擇地面控制點(diǎn)，然后進(jìn)行立體測繪。同時(shí)，工作人員還必須系統(tǒng)、準(zhǔn)確地計(jì)算出編號(hào)點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高度。②工作人員必須根據(jù)不同圖像中的共同點(diǎn)對加密點(diǎn)進(jìn)行精確匹配，然后使用變換模型計(jì)算不同圖像的空間數(shù)據(jù)。③空間模型數(shù)據(jù)計(jì)算完成后，工作人員必須根據(jù)它高效采集得到的圖像，然后精準(zhǔn)匹配命名點(diǎn)。這樣，工作人員可以有效避免影響3D 模型精度的尺度和分辨率。

5.3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

外業(yè)數(shù)據(jù)采集需注意一下3 點(diǎn)。

（1）航帶設(shè)計(jì)。如果工作人員想要提高房地產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，他們必須在現(xiàn)場勘測測量區(qū)域。此外，在初期進(jìn)行測試的過程中，工作人員不得不在城中村確定測試地點(diǎn)，須將無人機(jī)的飛行高度控制在小于100m的范圍內(nèi)。

（2）科學(xué)布設(shè)控制點(diǎn)。利用GPS-RTK 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)捕獲研究區(qū)域內(nèi)的照片控制點(diǎn)，通常為中點(diǎn)。此外，照片所選控制點(diǎn)的目標(biāo)圖像要確保清晰、容易區(qū)分和透視。攝影路點(diǎn)的位置應(yīng)為5~6 張重疊航向和側(cè)面的照片，控制點(diǎn)應(yīng)盡可能的通用。

（3）科學(xué)設(shè)置航測參數(shù)。工作人員首先要了解飛行區(qū)域的基本情況，然后確定飛行參數(shù)，最后進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。在實(shí)際應(yīng)用中，工作人員必須將軌道與側(cè)面的重疊控制在70%左右。

5.4 提高業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理質(zhì)量

提高業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量，可以采取一下措施。

（1）影像處理。在完成傾斜影像拍攝之后，工作人員應(yīng)仔細(xì)檢查上一步拍攝的測量區(qū)域的圖像質(zhì)量，確保所有圖像不存在失真、失真等質(zhì)量問題。此外，工作人員必須對不符合要求的圖像進(jìn)行科學(xué)糾正或重新拍攝。完成上述工作后，員工還必須對所有圖像進(jìn)行編號(hào)。

（2）內(nèi)業(yè)像片控制點(diǎn)。目前，在測控行業(yè)，測試點(diǎn)穿刺評估的最高精度為0.1mm。在實(shí)際工作中，工作人員必須盡可能準(zhǔn)確地控制照片控制點(diǎn)的目標(biāo)高度，以確保照片控制點(diǎn)在相同點(diǎn)之間和相鄰照片之間清晰可見。

（3）空中三角測量加密及影像密集匹配。工作人員需要使用設(shè)置塊的射線法。用射線法進(jìn)行分塊平差時(shí)，一般以圖像的合成光線作為平差的基本單元，并以最基本的平差方程為共線中心投影方程。通過非常精確的圖像匹配計(jì)算，從整個(gè)區(qū)域的所有像素中自動(dòng)匹配同名點(diǎn)，從而使整個(gè)區(qū)域都擬合到已知的控制點(diǎn)的坐標(biāo)系上。

5.5 無人機(jī)技術(shù)在房產(chǎn)測繪中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

在對無人機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行實(shí)際處理時(shí)，應(yīng)注意以下3 點(diǎn)：①應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砉ぷ?，如圖像均勻度、鏡頭畸變等。②預(yù)處理完成后，必須將圖像導(dǎo)入Smart3D 軟件，進(jìn)行圖像控制測量、圖像密集匹配、空中三角加密、紋理映射。③應(yīng)根據(jù)它創(chuàng)建一個(gè)3D 模型，并分析實(shí)際搭建的3D 模型。在真實(shí)的工作流程中，可以通過無人機(jī)測繪，深入了解城市內(nèi)不同類型建筑的特征。此外，還可以使用EPS 軟件獲取全面、準(zhǔn)確、高效的房地產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)技術(shù)可以有效促進(jìn)各行業(yè)的發(fā)展。在房產(chǎn)測繪領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)可以大大提高房產(chǎn)測繪的效率和水平?；诖?，房地產(chǎn)測繪部門必須積極、全面地接納和采用無人機(jī)技術(shù)，充分認(rèn)識(shí)其在測繪領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢。工作人員要學(xué)會(huì)和應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，獲取和處理相關(guān)數(shù)據(jù)，然后以此為基礎(chǔ)構(gòu)建3D 模型，最后應(yīng)用相應(yīng)的軟件收集房地產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)技術(shù)在房產(chǎn)測繪領(lǐng)域中的有效應(yīng)用。