苗小芒

（鄭州工業(yè)應用技術學院，河南 新鄭 451100）

傳統(tǒng)的不動產(chǎn)房屋權籍測量主要采用全站儀、RTK 實地測量等技術，雖然這類技術也能夠準確完成不動產(chǎn)測繪工作，但是也存在作業(yè)面積小、成本高、入戶困難等諸多問題，嚴重影響測繪工作的效率；相比實地測量技術，無人機攝影測量技術在不動產(chǎn)測繪工作中的應用大大提高了測繪工作的精準度、時效性及工作效率，然而在大比例尺圖形測繪作業(yè)時，傳統(tǒng)無人機攝影測量技術需要外業(yè)實地調(diào)繪房檐，改正后再進行編輯，這一環(huán)節(jié)也導致生產(chǎn)成本的增加。以下筆者就傾斜攝影測量技術的諸多優(yōu)勢進行詳細分析。

1 傾斜攝影測量技術的原理及內(nèi)容

1.1 傾斜攝影測量技術原理

傾斜攝影測量技術以傳統(tǒng)攝影測量技術為基礎，在同一個飛行平臺上安裝多個傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度的圖像采集測量需求，從垂直、橫向、正面等各個角度獲得地面建筑物的側(cè)面紋理信息，再結(jié)合對應的傾斜影像數(shù)據(jù)處理軟件實現(xiàn)大范圍的三維建模，傾斜攝影數(shù)據(jù)處理軟件具有協(xié)同并行處理能力，大大提高了三維模型的建模效果[1]。因此，相比傳統(tǒng)攝影測量技術，傾斜攝影測量技術體現(xiàn)出多視角、全要素、高真實性的優(yōu)勢，被廣泛應用于城市建設、國土監(jiān)察、資源開發(fā)、新農(nóng)村規(guī)劃及應急救災等多個領域。作為一種多角度觀測的新型航空攝影技術，與傳統(tǒng)的垂直航空攝影在原理上有著很大的不同，傳統(tǒng)的垂直航空攝影測量技術所獲得的圖像有一定的局限性，其主要是獲得物體的頂部圖像，難以獲得物體側(cè)面圖像信息。而傾斜攝影測量則可解決這一問題，其在飛行平臺上安裝了1 個垂直相機及4 個傾斜相機，能夠從多個角度實現(xiàn)地面物體的攝影測量，且影像圖片分辨率高、視場角廣、側(cè)面紋理信息豐富，最大程度上逼真地還原現(xiàn)實場景[2]。此外，傾斜攝影技術還集成了先進的POS 系統(tǒng)，保證攝影圖像具有完整的地理信息，再結(jié)合圖像信息、位置參數(shù)、姿態(tài)參數(shù)等，能夠?qū)⒌匚锏膶傩孕畔⒅苯映尸F(xiàn)于影像上，紋理信息真實，建模質(zhì)量高且成本低；并在拍攝同一區(qū)域時圖像數(shù)量少、覆蓋范圍大，影像重疊度大、信息冗余度高，后期數(shù)據(jù)處理的效率也能夠得到很大提升[3]。

1.2 不動產(chǎn)測繪中傾斜攝影測量技術的基本內(nèi)容

傾斜攝影測量技術可以通過無人機上搭載的傳感器從不同角度采集被測物的圖像信息，其基本內(nèi)容包括外業(yè)與內(nèi)業(yè)兩個部分，其中外業(yè)測量時先踏勘數(shù)據(jù)，再收集基礎資料，接下來噴涂、采集像控點，最后獲取航線規(guī)劃影像；內(nèi)業(yè)作業(yè)先解算空中三角測量，再進行像控點轉(zhuǎn)刺平差，最后生成實景三維模型。不動產(chǎn)測繪過程中基本的參數(shù)要求主要包括以下幾個方面：首先，制定不動產(chǎn)測繪方案，主要包括控制測量不動產(chǎn)平面、繪制不動產(chǎn)圖、測算不動產(chǎn)面積以及檢測、驗收相關成果資料等。其次，確定成圖方法，一般情況下不動產(chǎn)成圖常用比例為1∶500～1∶1 000，并根據(jù)相關要求將成圖分為分幅圖、分丘圖及分戶圖3 種。最后，合理控制測繪精度。不動產(chǎn)測繪平面控制點誤差盡量不超過±0.05 m，末級相鄰控制點誤差要控制在±0.025 m 以內(nèi)，精度控制達到要求后，即可采用地方坐標系生成不動產(chǎn)坐標系統(tǒng)[4]。

2 傾斜攝影測量系統(tǒng)的關鍵技術

傾斜攝影測量系統(tǒng)的關鍵技術包括成像技術、匹配技術、平差技術以及數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術等。

1）成像技術。無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)中的成像技術是將多臺傳感器集成于同一飛行平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直與傾斜多個視角的圖像采集，獲取前、后、左、右及下視等5 個方位的影像數(shù)據(jù)，不僅可以獲得更豐富的數(shù)據(jù)信息量，而且圖像視角全面、重疊度大，能夠大大提高后續(xù)數(shù)據(jù)處理的效率，且有效解決了影像遮擋、影像旋轉(zhuǎn)及幾何變形等諸多問題。

2）匹配技術。利用匹配技術可以通過計算機視覺技術在多視影像間建立嚴格的像對關系，并采用由粗至細的金字塔匹配策略，每級影像對應同名點位置，保證了同名點匹配點位的可靠性，增加了匹配點的連接度，從而進一步增加整個區(qū)域網(wǎng)的連接強度，用高精度、高分辨率影像表示出地表的起伏形態(tài)特征，大大提高了測量精度。

3）平差技術。傾斜攝影多視影像匹配技術能夠獲得更高精度的同名點，再以金字塔匹配策略匹配POS 系統(tǒng)獲取的多視角初始外方位元素值，能夠?qū)崿F(xiàn)在每級影像上進行自由網(wǎng)光束法平差，再加入觀測值即可解算區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差，每個像片的空間姿態(tài)、空間位置被恢復后即可清晰的呈現(xiàn)出來[5]。

4）數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術。傾斜攝影測量系統(tǒng)能夠從多個角度獲得多視影像，匹配后即可獲得三維點云；利用構建三維不規(guī)則三角網(wǎng)生成數(shù)字表面模型DSM，在三角網(wǎng)中映射下視與側(cè)視優(yōu)選紋理貼附三維模型紋理。傾斜攝影測量系統(tǒng)構建的三維場景可以查詢?nèi)S圖像的空間位置與部分屬性信息，裸眼采集三維模型，采集側(cè)視紋理立面繪制房屋主體與屋檐。在數(shù)據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)提高工作效率，降低了生產(chǎn)成本[6]。

3 傾斜攝影測量技術在不動產(chǎn)測繪中的應用實例

本研究應用的測繪實例位于某地區(qū)，其房屋區(qū)地勢平坦，四周山地高差約200 m，測區(qū)房屋密集，應用傾斜攝影測量技術進行不動產(chǎn)測繪。

3.1 外業(yè)操作

首先，采集布設像控點。在測區(qū)內(nèi)布設像控點時，為保證獲得更高精度的地籍圖，在測區(qū)范圍內(nèi)按照200 m 一個平高點進行布設，在范圍線拐彎區(qū)域布點。在噴涂點位時，由于本測區(qū)內(nèi)有很多已經(jīng)硬化的道路，因此需要采用紅白兩色油漆噴涂對三角，對三角交點處即為采集點位。像控點采集過程中每個點均需采集3 次，采集點均為固定解，每次采集點位較差控制在0.01 m，以滿足相關規(guī)范要求。其次，規(guī)劃航線，獲取影像數(shù)據(jù)。規(guī)劃航線時要注意減少數(shù)據(jù)盲區(qū)，陰影小且具有更高的成果精度，因此本研究中設置航向與旁向重疊度為85%，地面分辨率0.015 m，獲取影像數(shù)據(jù)的相機下視0.035 m、側(cè)視0.05 m，航飛時間10：00—14：00，飛行三架次可以獲取18 780 張影像。在規(guī)劃航線時導入任務區(qū)范圍線，需對測區(qū)范圍線進行100 m 的緩沖外擴，以最大程度地保證測量邊緣模型的精度。

3.2 內(nèi)業(yè)操作

首先，內(nèi)業(yè)操作要進行數(shù)據(jù)預處理，外業(yè)三架次航攝過程中獲得的影像需要進行重命名，以保證影像無重名問題，再根據(jù)影像名字更改POS 數(shù)據(jù)點號，完成這一操作后所有影像都有對應的、具有唯一性的POS 數(shù)據(jù)。POS 應用時5 個相機共用一組數(shù)據(jù)，以解決缺少精確的相機安置參數(shù)的問題。計算測區(qū)地形高時，測區(qū)的平均地形高可采用所有像控點的高程平均值。采用五鏡頭部分照片計算空中三角測量，以保證相機參數(shù)的精確性。其次，解算空中三角測量。解算空中三角測量的主要作用是恢復攝影時相機與影像之間的相對關系。實際測量過程中，Mirauge3D 軟件將空中三角的測量任務分割成36 塊，再利用5 臺電腦對其進行集群技術，獲得36 塊空三成果，Mirauge3D 軟件帶有自動平差融合算法，可實現(xiàn)36 塊空三成果的融合平差，獲得相對POS 數(shù)據(jù)的加密點成果。本研究中由自由網(wǎng)平差報告結(jié)果可知，重投影誤差為0.87 個像素，加密點中誤差為0.081 m，符合相關規(guī)范精度要求。再次，轉(zhuǎn)刺像控點，調(diào)整平差。本研究中傾斜攝影測量數(shù)據(jù)處理采用Mirauge3D 軟件，如果像控點存在重名問題，則無法引入像控點坐標，因此必須對像控點進行重新命名再將其引入軟件中，設置像控點類型為平高點進行轉(zhuǎn)刺。轉(zhuǎn)刺時以位于測區(qū)四角點與中心點的像控點為首選，平差后得到其他點位精確的預測位置，再對剩余點位進行轉(zhuǎn)刺即可，這種操作方法大大提高了轉(zhuǎn)刺效率[7]。由平差報告可知，本研究中像控點最大殘差0.051 m，中誤差0.011 m，也完全滿足相關規(guī)范的精度要求。

3.3 建構實景三維模型

經(jīng)過上述操作，可以獲得符合精度要求的空三成果后即可建構實景三維模型。為提高模型輸出成功率，按照電腦最低配置設置瓦片大小，即100 m，采用規(guī)則平面方式劃分瓦塊，按照軟件默認設置瓦片命名原點。本研究在已有0.2 m 影像的基礎上勾勒房屋區(qū)范圍將其轉(zhuǎn)換為kml 文件，再導入Mirauge3D 系統(tǒng)中生產(chǎn)OSGB 格式的三維模型，以提高有效模型輸出效率，避免生成無效模型的問題。模型輸出后再次設置真正射影像分辨率0.05 m，輸出真正射影像成果。接下來應用EPS 軟件測繪、編輯地籍圖，可以采用基于點云數(shù)據(jù)、DOM+DEM 數(shù)據(jù)、實景三維模型數(shù)據(jù)等3 種方法。在實際應用過程中，基于點云數(shù)據(jù)法雖然可以處理龐大的數(shù)據(jù)量，但是存在加載效率低、易卡頓的問題，因此不作為首選方法；DOM+DEM 數(shù)據(jù)法也存在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率低、拉起來場景效果差的問題，因此也不采用該方法。本研究中采用OSGB 格式的模型采集地籍圖，參考影像加載航攝影像[8]。按照地籍測繪規(guī)范要求，完成采集后以dwg 格式導出采集成果，再將其導入CASS 軟件進行拓撲檢查，最后檢測、評價測量精度。本研究中需要檢測點位精度及邊長精度，在測區(qū)范圍內(nèi)用全站儀隨機、均勻采集30 個檢測點，再量取15 條邊檢測邊長精度。由檢測結(jié)果可知，本研究30 個檢測點中最大殘差0.061 m，最小殘差0.019 m，中誤差0.041 m，雖然最大殘差超出地籍二級精度要求，但是小于2 倍地籍規(guī)范要求中誤差，且最大殘差與規(guī)范要求相符，由此可見，地籍圖成果點位精度與數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求相符。在邊長精度檢測中，最大殘差0.064 m，最小殘差0.02 m，邊長平均精度0.039 m，均與地籍規(guī)范精度要求相符。最終檢測結(jié)果顯示本研究生產(chǎn)的地籍圖成果滿足地籍精度二級要求。

4 結(jié)束語

在測繪領域中不動產(chǎn)測繪是一項重要內(nèi)容，采用無人機傾斜攝影測量技術構建實景三維模型，能夠有效解決傳統(tǒng)全站儀、RTK 測量作業(yè)效率低、生產(chǎn)任務周期長、成本高、入庫難等一系列問題，并且傾斜攝影測量技術生產(chǎn)周期短，外業(yè)作業(yè)轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)測量精度高、成本低。本研究以某地區(qū)不動產(chǎn)測繪項目為例分析傾斜攝影技術的具體應用，以期與廣大同行共同交流，不斷提高行業(yè)技術水平。