無人機(jī)傾斜攝影測量在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用

郭晉基

城鄉(xiāng)院（廣州）有限公司 廣東 廣州 511300

房產(chǎn)測繪結(jié)果與人們的利益息息相關(guān) 。為了確保產(chǎn)權(quán)人的合法權(quán)益，測繪過程中對測量技術(shù)進(jìn)行合理選擇非常重要。作為測繪領(lǐng)域中一項(xiàng)嶄新的測繪技術(shù)，傾斜攝影測量借助于無人機(jī)飛行傳感器，從不同角度對空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速的、高精度的采集，可以客觀反映出實(shí)物特征。在房產(chǎn)測繪中應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，可以顯著提升測繪效率，從最大程度上確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，這樣一來即可為房產(chǎn)登記提供有效保證。

1 概述

所謂傾斜攝影，是指將不同傳感器搭建在一組飛行平臺中，從垂直方向、傾斜方向進(jìn)行拍攝，結(jié)合成像為軟件傳遞影像。拍攝過程中，系統(tǒng)會全面顯示拍攝地區(qū)的地理位置信息，同時還可以對方向、速度、高度等信息進(jìn)行自行記錄，通過校對坐標(biāo)參數(shù)以及整理重疊影像信息明確地理位置規(guī)律。通過對該項(xiàng)測量技術(shù)的應(yīng)用，可以將周邊物象信息真實(shí)反映出來，進(jìn)行單張攝像測控時，可以對建筑紋理結(jié)構(gòu)信息，與小數(shù)據(jù)量資源結(jié)合以后，可以將地物情況真是的展現(xiàn)出來，這樣即可拓寬遙感影像應(yīng)用范圍，為工作人員創(chuàng)造較好的體驗(yàn)[1]。

2 房產(chǎn)測繪中傾斜攝影測量的特征

2.1 操作過程更加便捷

傳統(tǒng)測量工作中，需要從控制點(diǎn)將導(dǎo)線拉到測區(qū)，再利用全站儀開展碎部測量，這期間由于城市地形復(fù)雜等因素的影響，為工作人員增加了負(fù)擔(dān)。但是，在傾斜攝影測量過程中，結(jié)束地面控制點(diǎn)的配置工作后，即可運(yùn)用多鏡頭的無人機(jī)實(shí)施測量，可以根據(jù)測量要求靈活題哦姐飛行軌跡，最后利用軟件進(jìn)行空三結(jié)算，立體模型生成以后，即可很快完成對三維立體模型的建設(shè)。由此可見，運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)以后，可以有效縮短測量時間，測量效率將會明顯提升，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，這樣技術(shù)更容易操作，并且靈活方便。另外還可以減少在現(xiàn)場人員上的投入。

2.2 測量性價比更高

大批量測量工作中，傳統(tǒng)測量技術(shù)需要的成本投入往往比較高。一般情況下，1平方公理的范圍需要由8個外業(yè)人員經(jīng)過20天才能完成任務(wù)。但是運(yùn)用傾斜攝影技術(shù)以后，在測區(qū)面積相通的情況下，2架無人機(jī)進(jìn)行2天航飛，由5個人配合，即可快速完成采集業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的工作，然后再落實(shí)權(quán)籍檢查等相關(guān)工作。從投入的時間與人力上來看，成本優(yōu)勢非常明顯。在房產(chǎn)測繪過程中，運(yùn)用傾斜攝影測量技術(shù)不僅可以獲取空間位置數(shù)據(jù)，同時還能得到大量影像數(shù)據(jù)，利用內(nèi)業(yè)軟件可以有效輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，比如DSM、DOM以及房屋平面圖等。

2.3 房地一體化測量

實(shí)施傾斜攝影測量以后，借助于5鏡頭相機(jī)，可以從不同的角度上拍攝地物情況，然后對所獲數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動化、智能化處理，通過這種方式從地物外觀、位置以及高度等方面，將房產(chǎn)三維數(shù)據(jù)真實(shí)反映出來，在這種操作下，三維數(shù)據(jù)的真實(shí)感更強(qiáng)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)往往會帶給人們更強(qiáng)的空間真實(shí)感。在對內(nèi)業(yè)宗地圖進(jìn)行采集的過程中，還可以對房屋樓幢信息進(jìn)行采集，這樣即可以立體模型為基礎(chǔ)進(jìn)行房屋平面圖的采集，從而達(dá)到度房產(chǎn)與地產(chǎn)一體化測量的效果。

3 房產(chǎn)測繪中傾斜攝影測量的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 構(gòu)成原則

傾斜攝影在實(shí)際應(yīng)用中涉及到了很多內(nèi)容，比如POS系統(tǒng)，再如飛行與攝影裝置，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時，需要明確航拍路線，并且運(yùn)用同步曝光技術(shù)采集相關(guān)信息，并做好對影像信息的總結(jié)工作。其中，采用POS系統(tǒng)可以充分發(fā)揮慣性測量單元IMU、計(jì)算機(jī)控制等裝置的作用，在明確曝光要求與影像數(shù)據(jù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過空間定位方式確定方向信息，如此以來，即可清晰的定義無人機(jī)飛行的狀態(tài)。由以上論述中可以看出，在精度方面，傾斜攝影與PDS系統(tǒng)精度之間關(guān)聯(lián)緊密，它可以在明確加速度計(jì)、數(shù)字化電路以及信號處理需求基礎(chǔ)上，明確POS系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)之間搭配的要點(diǎn)，從而快速獲得解決方案的內(nèi)容。需要關(guān)注的要點(diǎn)內(nèi)容包括：一是運(yùn)用該技術(shù)可以將待測區(qū)域地物情況宏觀的、系統(tǒng)的反映出來，通過對比正攝像映像信息，將地物情況全面真實(shí)的反映出來；二是對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用時，應(yīng)基于單張影像測量原則，針對待測房屋面積、角度以及坡面等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；三是運(yùn)用該技術(shù)可以對建筑物測量紋理基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行收集，通過分析三維空間模型可以生成大規(guī)模圖示，這樣一來即可有效降低技術(shù)方面的成本投入。

3.2 飛行平臺

為了確保無人機(jī)在安全、穩(wěn)定環(huán)境下運(yùn)行，通常對待測點(diǎn)位存在一定要求，所以，必須對飛行平臺在起降方面的能力進(jìn)行綜合考慮。航拍成像時，在一體化飛行平臺基礎(chǔ)上，運(yùn)用無人機(jī)可以進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，例如起飛、降落等，同時借助于大負(fù)載動力系統(tǒng)，可以承種重6.0kg（60kPa）。因此，運(yùn)用無人機(jī)傾斜攝影測量時，應(yīng)加大對飛行控制系統(tǒng)的控制 力度，同時同步記錄好地理位置、航拍信息、地物姿態(tài)等相關(guān)信息[2]。

3.3 傳感器

運(yùn)用無人機(jī)對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以后，可以經(jīng)RIYDG3pros傳感器導(dǎo)入和導(dǎo)出相關(guān)信息，這主要是由于運(yùn)用傳感器時，借助于一體化攝影模式即可執(zhí)行標(biāo)識地籍等相關(guān)信息，這樣對城市、農(nóng)村場景數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)時，其兼容性更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)。這一過程中傳感器可以正確指示給無人機(jī)，從而避免一系列問題的發(fā)生，比如缺少飛行高度，建立一個安全平穩(wěn)的控制體系?？傊?，運(yùn)用傳感器可以有效優(yōu)化配套性數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從而提升測點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、精準(zhǔn)度，從而減少信息錯誤的可能性。此外，運(yùn)用傳感器生成的數(shù)據(jù)信息，其清晰度可以得到很大保證，這樣即可明確房屋模型腳線，全面提升信息的精準(zhǔn)度。

4 無人機(jī)傾斜攝影測量在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用

4.1 工程實(shí)例

本次項(xiàng)目共獲取“橫塱村”2.3km2測區(qū)傾斜影像17810張，在數(shù)據(jù)范圍上充分滿足了測區(qū)制作需求，不存在遺漏、缺失情況；影像清晰度足夠，并且色調(diào)均勻、層次豐富；不存在嚴(yán)重的噪聲、扭曲等現(xiàn)象，影像邊緣比較均勻，不存在云、霧、煙覆蓋的情況。影像不存在質(zhì)量方面問題，與POS信息對應(yīng)。為模型絕對精度提供了保證，以空三結(jié)果為基礎(chǔ)設(shè)置控制點(diǎn)，通過手動方式可以對控制點(diǎn)位置信息進(jìn)行調(diào)整，聯(lián)合平差，優(yōu)化精度至 1/3 個像素，該空三成果滿足接下來自動化建模作業(yè)的要求（如下圖1、圖2）?；谠擁?xiàng)目背景，下面針對房產(chǎn)測繪中對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入分析[3]。

圖1 橫塱村三維模型細(xì)節(jié)

圖2 橫塱村三維模型細(xì)節(jié)圖

4.2 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

4.2.1 像控點(diǎn)布設(shè)要求

在明確無人機(jī)飛行位置的過程中，可以獲得像控點(diǎn)布設(shè)要求。一是在布設(shè)像控點(diǎn)過程中，可以運(yùn)用Smart 3D算法與信息技術(shù)明確飛行作業(yè)要求，期間需要明確房產(chǎn)測量的路線。二是明確點(diǎn)云位置（確終空三特征點(diǎn)），對測量間隔進(jìn)行控制，為2萬個像素，然后對專業(yè)控制點(diǎn)位進(jìn)行選擇，在此基礎(chǔ)上針對控制點(diǎn)位置、間距進(jìn)行分析。通過明確點(diǎn)與點(diǎn) 間隔距離，在明確水文特征與地物條件的同時，明確水域、綠植以及房屋位置等相關(guān)信息，如果缺乏局部區(qū)域特征點(diǎn)，則應(yīng)該增加一些控制點(diǎn)位，以Google Earth 系統(tǒng)為基礎(chǔ)，獲取像素清晰的處理方法，明確點(diǎn)位分布局部處理方式，這樣即可采用人工方式做好油漆等元素的標(biāo)記工作。三是確定像控點(diǎn)時，采用SDCORS系統(tǒng)可以對用戶的工具進(jìn)行識別，并基于信息化平臺獲取穩(wěn)定像控點(diǎn)。

4.2.2 空三加密技術(shù)要求

傾斜攝影工作中，運(yùn)用系統(tǒng)可以實(shí)施自動化算法運(yùn)算，進(jìn)行評估、測試等相關(guān)工作，在光束控制過程中可以獲得比較穩(wěn)定的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型。運(yùn)用一組像片即可得到一組光線，同時以該平差單元進(jìn)行加密控制。該過程中，基于重心投影，系統(tǒng)可以構(gòu)建穩(wěn)定的共線方程模型，然后通過對比共線方程與其影像信息，通過必要的平移和旋轉(zhuǎn)，獲取穩(wěn)定的加密要點(diǎn)。改變通過線路以后，在有效控制與支持下，光線可以實(shí)現(xiàn)交匯，同時通過整體控制的方式嵌入控制點(diǎn)信息。以上操作結(jié)束后，運(yùn)用空三加密技術(shù)可以明確監(jiān)控試驗(yàn)區(qū)域中影像連接點(diǎn)，在明確平差計(jì)算重點(diǎn)時，充分融合連接點(diǎn)坐標(biāo)與影像元素內(nèi)容，再對其進(jìn)行表達(dá)，從而促進(jìn)空三成果價值的發(fā)揮[4]。

4.2.3 三維數(shù)據(jù)采集要點(diǎn)

在采集三維數(shù)據(jù)信息，對其進(jìn)行評估、交互的過程中，工作人員可以運(yùn)用易繪軟件收集房產(chǎn)信息內(nèi)容，并做出相應(yīng)提示，這樣即可將房屋、走廊、墻體等地物狀態(tài)體現(xiàn)出來，并且將其傳遞給處理器，再對影像圖片及相關(guān)信息進(jìn)行總結(jié)，這樣一來，即可獲得不同方向上、角度上的信息內(nèi)容。與此同時，在采集、標(biāo)識數(shù)據(jù)信息時，可以做一些垂直和水平的輔助線，通過平面與立體圖的構(gòu)建，全面呈現(xiàn)出房產(chǎn)死角、盲點(diǎn)等信息，這項(xiàng)操作完成后不可以進(jìn)行后期更改，從而顯著提升房檐圖像精準(zhǔn)度。在對數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位進(jìn)行確定時，應(yīng)該在與地面1.5m的角點(diǎn)位置上作業(yè)，同時應(yīng)關(guān)注相關(guān)指標(biāo)，比如墻基寬度與厚度等，從而避免墻基外擴(kuò)等問題發(fā)生。以一體化管理標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，通過對比控制可以構(gòu)建數(shù)據(jù)采集模式，從而有效提升三維數(shù)據(jù)的采集效果。

4.2.4 空間模型建構(gòu)要求

在對三維空間模型進(jìn)行構(gòu)建的過程中，應(yīng)基于2000國家大地坐標(biāo)系，與空間站、衛(wèi)星點(diǎn)位數(shù)據(jù)相結(jié)合，明確房產(chǎn)信息，然后以O(shè)SGB為主要模式實(shí)施三維模型表達(dá)，這樣一來Context Capture 系統(tǒng)即可發(fā)揮其支持作用，構(gòu)建出立體化的空間模型，為影像數(shù)據(jù)計(jì)算工作提供了很大便利。在對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行提取時，工作人員可以利用智能化系統(tǒng)標(biāo)識針對點(diǎn)位，并促進(jìn)現(xiàn)有影像模型與三角TIN模型的融合，這樣一來即可生成空間地理信息。此外，以Context Capture 系統(tǒng)為依托，還可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)等對傳感器數(shù)據(jù)信息實(shí)施自動計(jì)算，再與圖例紋理相結(jié)合進(jìn)行映射表達(dá)，從而使三維模型圖像真實(shí)性、分辨率得到全面提升。

4.2.5 精度評定要點(diǎn)

應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行精讀評定時，需要關(guān)注以下幾方面要點(diǎn)：一是在點(diǎn)位精度控制過程中，需要明確分辨率為±5cm，在其分辨精度評定時，要確保其誤差處在一個可控的范圍。在對圖像進(jìn)行采集時，可能會有一些誤差出現(xiàn)，所以務(wù)必要對粗差率進(jìn)行控制，一般要控制為5.0%，如果在5.0%以上，應(yīng)采取一些措施對其進(jìn)行處理，確保將其控制在5.0%以內(nèi)。如果使用2.5cm分辨系統(tǒng)，那么測量誤差將會明顯增加，測量過程中風(fēng)力、降水等因素都可能對其造成一定影像，因此其粗差率可能會在5.0%以上，一般約為7.3%，因此該法無法滿足應(yīng)用需求?？傊慨a(chǎn)測繪務(wù)必要嚴(yán)格控制地面分辨率參數(shù)，并且對粗差率指標(biāo)進(jìn)行測試，將其控制在≤2.0%的范圍，這樣即可有效減少產(chǎn)品不合格問題的發(fā)生。二是在實(shí)施邊長精度分析時，應(yīng)對試驗(yàn)數(shù)據(jù)、現(xiàn)有體系進(jìn)行比較，在明確測繪項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)的同時，確保測試點(diǎn)位的位置，明確標(biāo)準(zhǔn)精度，對可能會影響測量的因素進(jìn)行分析，在優(yōu)化、改進(jìn)工作中，提升邊長測量精度。三是當(dāng)完成基本信息精度分析以后，需要綜合評估作業(yè)面的面積參數(shù)，換言之，需要對房屋的數(shù)量、地形姿態(tài)以及地形因素等進(jìn)行分析，嚴(yán)格控制面積誤差在標(biāo)準(zhǔn)的范圍以內(nèi)，通過一系列校對之后，以確保各項(xiàng)圖像信息均可滿足要求[4]。

5 結(jié)語

從目前的情況來看，無人機(jī)傾斜攝影測量在房產(chǎn)測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用體現(xiàn)了我國科技的進(jìn)步，運(yùn)用這種方式可以對房產(chǎn)進(jìn)行多方位、多角度的三維觀測?，F(xiàn)階段，我國對這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟，依然存在著很多問題，但是相信不會很久，這項(xiàng)技術(shù)即可在不同行業(yè)中發(fā)揮作用，為我國科學(xué)實(shí)踐貢獻(xiàn)力量。