傾斜攝影測量技術在不動產測繪中的應用研究

馮衛國

摘要：傾斜攝影測量技術能夠快速、高效獲取研究區域的測量數據和客觀豐富的地面數據信息，同時與高清實景三維建模相結合，通過相應軟件分析處理所獲得的影像資料，能夠構建區域內高分辨率三維模型。本文對傾斜攝影測量技術在不動產測繪中的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：傾斜攝影測量;不動產測繪;應用

引言

城市更新是將城市中已經不適應現代化城市社會生活的地區做必要的、有規劃的改建，同時留存城市文脈的過程。城市更新是促進城市轉型發展、實現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“打造四個中心，建設現代泉城”的先手棋，是政府確定的“1+454”工作體系的重要組成部分。無人機傾斜攝影測量是通過傾斜云臺與相機獲取地物多個角度的紋理，輔以控制點，然后利用計算機視覺原理對傾斜影像進行關鍵點提取和匹配，生成實景三維模型及多種三維模型附屬產品，如正射影像、數字線劃圖等，進而為城市更新提供數據支撐。

1傾斜攝影測量技術概述

傾斜攝影測量技術主要是利用計算機技術和傳感技術，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（一般分為5個，1個垂直角度、4個傾斜角度），經過攝像機多角度的拍攝，對目標物體的全局有更全面的測量、統計，打破了傳統航測遙感影像只能垂直方向航拍的局限性。傾斜攝影測量技術主要由飛行器、傾斜相機、傳感器、pos系統裝置等幾部分組成。飛行器作為主要設備安置的載體，承載著傾斜相機、傳感器和pos系統裝置等設備區完成航拍工作。隨著中國社會經濟的快速持續發展，房地產價值不斷上升，促使中國越來越重視房地產研究[1]。然而，傳統的勞動力、時間和金錢密集型的房地產制圖問題尚未得到解決，基于無人機傾斜攝影模型的重建技術是近年來開發的一項新技術。這項技術通過低成本、高效率的數據收集和近實時重建三維模型的能力，在實際測量和制圖方面具有許多優勢。

2不動產測繪中傾斜攝影測量技術特征

傾斜攝影測量技術的基本情況主要是利用多個載荷傳感器從不同角度拍攝照片，同時從四個垂直角度和傾斜角度采集目標物體的圖像。此外，傾斜攝影測量技術可以記錄飛行高度和航空器航向。該技術包括三個部分：飛機、POS系統和照相機。飛機的主要任務是運輸相關設備，并按照計劃路線執行任務;POS系統的任務是記錄攝影中心的空間坐標和飛機的飛行姿態，并收集大量的位置信息;傾斜相機的主要任務是收集地面圖像的準確信息，并需要調整其高度，以確保飛行任務期間獲得的地面信息的準確性。

3相較傳統不動產測繪具有的優勢

將無人駕駛航空器傾斜攝影測量的三維建模技術應用于房地產測繪。這種做法比傳統測繪具有以下優勢。（1）與傳統的房地產制圖不同的是，繪制地圖并不需要進入法院，只需在開放區域進行測量，就可以得到一個真實的三維模型，模型中可以使用五點法。（2）與傳統制圖作業相比，可以直接在三維模型中收集藝廊、正面設計、屋頂設計和其他附屬設計，而無需在地面上選擇投影點，從而減少人為錯誤;3d貼圖可讓您從多個檢視點收集資料。盲區相對于全站儀非常小，從而減少了復雜地形上輔助點造成的誤差，突出了精度優勢。（3）與傳統制圖作業相比，正面校正制圖（外部工業的屋頂、層數、性質等）有節馀。迅速、有效和迅速地執行制圖任務大大降低了測量單位的業務費用。

4傾斜攝影空三技術

4.1建立影像拓撲關系

傾斜式攝影測量技術可以拍到五組影像，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，攝影測量系統利用動態全球定位系統定位技術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，通過精確時鐘將兩者結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系。

4.2光束法區域網平差

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

5飛行質量

1）旁向重疊率與航向重疊率航線布設時，保證航向重疊率在90%以上，旁向重疊率一般應在70%以上，且不得低于60%;架構航線的航向重疊率在80%以上，旁向重疊率一般應在60%以上，不得低于55%。2）覆蓋保證與航線敷設①測區邊界航線布設一般應超過3條航線。②高差特別大或者測區內（測區附近）有高建筑物時，可以通過插補航線、更換起飛場地并加密航線來進行航線布設。③分區基準面高度的確定依據分區地形起伏、飛行安全條件等確定分區基準面高度。④航高設定及保持為了飛行安全，無人機的飛行高度應高于攝區內最高點100m;為了滿足航攝影像的地面分辨率，無人機相對航高應滿足式要求。

6傾斜攝影測量技術在不動產測繪中的應用

6.1測量前的相關準備工作

在將傾斜攝影測量技術應用于房地產制圖活動之前，必須事先為無人駕駛飛行器做好準備，因為無人駕駛飛行器是這種技術的飛行工具。目前，中國有相應的無人機飛行條例、不動產無人機測繪工作條例，在制定措施之前，必須根據天氣情況向有關部門申報飛行空域。在《宣言》通過后，還需要一個人前往現場進行檢查，否則就無法確認任何人是黑色飛機，從而可能被扣押和擊落，從而使各項措施難以執行。此外，在正式運作之前，需要安排有關人員拍攝試飛照片，獲得的試飛圖像需要進行規范分析和處理?；I備工作還包括在房地產制圖中合理設立圖像檢查點。為了確保建立圖像檢查點的合理性，工作人員必須熟悉無人機攝影的飛行路線計劃。同時，在準備圖像檢查點時，需要根據測量區的實際情況合理建立檢查點，以確保檢查點的均勻分布。在設計過程中，確保每個點都受到良好控制，外圍圖像控制點能夠有效地圍繞目標區域，從而最大限度地發揮房地產制圖中傾斜攝影技術的優勢。

6.2像控點布設及采集

為了保證地籍圖精度，在測區范圍內按照200米一個平高點進行像控點布設，在范圍線拐彎區域進行布點。測區內道路較多，且均已硬化，在進行點位噴涂時，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，符合相關規范要求。

6.3傾斜攝影測量數據采集

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

6.4數據預處理

首先對航攝3架次的影像進行重命名，確保3架次影像無重名，然后按照影像名字，更改POS數據的點號，確保所有影像都有唯一的POS數據與之對應。由于沒有精確的相機安置參數，在POS使用方面，5個相機共用一組POS數據。在測區地形高計算方面，利用所有像控點的高程平均值作為測區的平均地形高。為了獲得精確的相機焦距，使用5鏡頭部分照片進行空中三角測量計算，得到精確的相機參數。

6.5像控點轉刺及平差調整

Mirauge3D軟件中，如果存在像控點重名，是無法引入像控點坐標的。更改像控點命名，然后將像控點引入軟件中，設置像控點類型為平高點，然后對像控點進行轉刺。首先轉刺位于測區四角點和中心點的像控點，然后進行平差，得到其他點位精確的預測位置，然后轉刺剩余的點位，可有效提升像控點轉刺效率。將所有像控點轉刺完成后，進行平差，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，精度符合規范要求。

6.6地籍圖測繪及編輯

在EPS軟件中，進行地籍圖測繪有三種方式，分別為基于點云數據、DOM+DEM數據和實景三維模型數據。傾斜攝影生產的點云數據量龐大，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，在數據轉換時，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格式的模型進行，可加載真正射影像作為參考影像。采集按照地籍測繪規范要求進行，在采集完成后，需將采集成果導出dwg格式的文件，并導入CASS軟件中，進行拓撲等檢查，確保地籍圖成果符合入庫要求。對于模型變形嚴重，遮擋嚴重區域，內業無法對其進行采集，需進行外業補充采集。在進行外業采集前，將已有地籍圖成果套合到真正射影像上，作為底圖供外業使用。

6.7傾斜攝影測量三維模型建立

經過上述環節工作后，我們可以獲得到不動產測繪項目相關多元化照片和影像數據。在這種情況下為了能夠準確直觀地將不動產測繪項目呈現出來，我們就需要使用到照片和影像數據建立三維模型。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據按照建模相關要求開展預處理，同時結合不動產測繪項目具體情況確保地面控制點分布均勻，隨后利用立體測圖將加密點平面坐標解算出來，以此使其可以匹配上高程。其次，開展密集匹配。就不動產測繪項目傾斜攝影測量獲取照片和影像進行多張圖片統一特征點匹配，并將各影像間空間變化模型科學計算出來，以此獲得精準的不動產測繪項目三維模型。隨后我們便可以使用建立起的不動產測繪項目三維模型開展相關工作。

結束語

應用傾斜攝影測量技術，能夠從不同角度獲取高精度的空間數據，而且還能有效地獲取真實的建筑物維度信息，逼真而又客觀地反映物體的真實情況。將該技術應用于房地產測繪，能夠有效提高測量效率，利用傾斜攝影測量技術進行房地產測繪是十分有發展前景的，所生成的三維模型在實際工作中應用廣泛，對傳統的測量技術也能起到明顯的優化作用。

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