傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在南京不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量中的應(yīng)用研究

李軍

(江蘇省地質(zhì)工程勘察院 江蘇南京 210012)

一般不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪包括房產(chǎn)測(cè)繪、地籍測(cè)繪、林業(yè)資源調(diào)查、草場(chǎng)資源調(diào)查和海籍測(cè)量等，其中房產(chǎn)測(cè)繪和地籍測(cè)繪的主要對(duì)象是城鎮(zhèn)及農(nóng)村房屋的面積、權(quán)屬、結(jié)構(gòu)屬性、利用現(xiàn)狀等。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，不動(dòng)產(chǎn)價(jià)值相應(yīng)不斷提高，這使得國(guó)家對(duì)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪越來(lái)越重視、要求越來(lái)越高。而傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高的問(wèn)題一直沒(méi)有較好的解決。基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量模型重建技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，因其數(shù)據(jù)采集成本低、效率高，重建的三維模型現(xiàn)勢(shì)性好等特點(diǎn)，將無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模技術(shù)應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪實(shí)際生產(chǎn)有著諸多優(yōu)勢(shì)。

本文闡述了基于傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪方法；并將該方法應(yīng)用于實(shí)際作業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析;此外，將該方法與傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪做了全面的優(yōu)勢(shì)比較。

1 基于傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪方法

本文所研究方法的基本思路為：像控點(diǎn)的布設(shè)與測(cè)量、航空影像采集、空三解算、生成三維模型與正射影像、三維裸眼采集平面圖等，具體流程如圖1所示。

圖1 技術(shù)流程圖

1.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)采集

無(wú)人機(jī)傾斜攝影是通過(guò)在無(wú)人機(jī)上搭載五鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)，其中一個(gè)鏡頭獲取地面目標(biāo)物的正射影像，其余四個(gè)鏡頭采集地面目標(biāo)物前、后、左、右四個(gè)方向的傾斜影像，并可在拍攝瞬間獲取包含影像位置、高度、姿態(tài)等信息的POS數(shù)據(jù)。超低空飛行;即無(wú)人機(jī)航高設(shè)置為60～80m左右，以便獲得地面分辨率較高的影像，以保證三維模型重建的精度。如測(cè)區(qū)高差較大，應(yīng)分區(qū)采集影像、分區(qū)建模。密集相控;即每隔100～200m左右布設(shè)一個(gè)像控點(diǎn)，每平方公里不少于40個(gè)像控點(diǎn)，并且應(yīng)該事前做好像控，以減小模型遠(yuǎn)距離的幾何失真。

1.2 傾斜攝影三維模型重建

傾斜攝影三維模型重建是通過(guò)對(duì)傾斜攝影獲取的影像進(jìn)行多視影像聯(lián)合平差、多視影像密集匹配即基于物方的多視立體匹配、構(gòu)建TIN格網(wǎng)、紋理映射等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維模型的重建。其中，多視影像聯(lián)合平差是基于影像間的幾何變形和遮擋問(wèn)題，結(jié)合POS數(shù)據(jù)，在每級(jí)影像上進(jìn)行同名點(diǎn)匹配和自由網(wǎng)光束法平差；多視影像密集匹配，即檢索多視影像上的特征點(diǎn)、特征線進(jìn)而確定二維矢量數(shù)據(jù)集，再將不同視角二維數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為三維矢量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行濾波處理，將不同匹配單元進(jìn)行融合，進(jìn)而形成統(tǒng)一的數(shù)字表面模型（DSM）。

1.3 三維裸眼采集

三維裸眼采集主要是運(yùn)用建筑物側(cè)面散點(diǎn)正交原理進(jìn)行立體房屋的采集，其主要依據(jù)是常規(guī)房屋的相鄰面相互垂直、等高以及相對(duì)面的相互平行、等距的特性。EPS三維采集系統(tǒng)二、三維操作界面聯(lián)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，保證采集到的房屋邊、角與模型緊密貼合。

圖2 平面圖（左）和三維立體圖（右）

表1 檢核面積精度數(shù)據(jù)

2 試驗(yàn)及精度分析

本次試驗(yàn)測(cè)區(qū)位于江蘇省南京市高淳區(qū)某村，面積約0.5km2，區(qū)域內(nèi)主要為居民區(qū)，且建筑物大多為3～4層。本次試驗(yàn)采用六旋翼無(wú)人機(jī)搭載五鏡頭傾斜攝影相機(jī)進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的采集，其中無(wú)人機(jī)相對(duì)航高為65m，飛行速度為8.2m/s，航向重疊度為80%，旁向重疊度為75%，影像尺寸為4864×3648像素，影像地面分辨率為1.2cm。

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述基于傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪方法，首先對(duì)傾斜影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即檢查影像質(zhì)量問(wèn)題，并對(duì)影像進(jìn)行色差調(diào)整，減小在傾斜拍攝曝光瞬間，各影像光線反差、強(qiáng)度不一致導(dǎo)致的模型精度而引起的誤差影響;檢查POS數(shù)據(jù)，剔除姿態(tài)不好的影像。然后將預(yù)處理過(guò)的傾斜影像導(dǎo)入Smart3D進(jìn)行空三處理及數(shù)字表面模型（DSM）和數(shù)字正射影像（DOM）的生成。將上述用Smart3D生成的數(shù)字表面模型和數(shù)字正射影像導(dǎo)入EPS三維采集系統(tǒng)，進(jìn)行地物、地貌的采集，采集得到平面圖和三維立體圖如圖2所示。

2.2 精度分析

房產(chǎn)測(cè)繪、地籍測(cè)繪等不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪的精度要求是以界址點(diǎn)點(diǎn)位誤差和相鄰界址點(diǎn)間距誤差以及面積測(cè)算精度為依據(jù)的。現(xiàn)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行如下對(duì)比分析。

（1）界址點(diǎn)點(diǎn)位精度對(duì)比分析：為了驗(yàn)證所采集到的不動(dòng)產(chǎn)平面圖的點(diǎn)位精度，在測(cè)區(qū)采用全站儀常規(guī)測(cè)量手段采集到一些房角、墻角、道路拐角等特征點(diǎn)，以這些特征點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)作為已采不動(dòng)產(chǎn)平面圖的檢核點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證點(diǎn)點(diǎn)位中誤差，得出驗(yàn)證點(diǎn)點(diǎn)位中誤差是否滿足相關(guān)規(guī)范要求,進(jìn)而論證基于在傾斜攝三維影模型上所采集到的不動(dòng)產(chǎn)平面圖的精度。常規(guī)測(cè)量手段共采集到檢核點(diǎn)位620個(gè)，經(jīng)計(jì)算檢核點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為0.03m。其中有455個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位誤差在區(qū)間[0,m]內(nèi)，146個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位誤差在區(qū)間（m,2m]內(nèi)，大于2m點(diǎn)個(gè)數(shù)19個(gè)，粗差率為3.1%。由此可知，檢核點(diǎn)點(diǎn)位誤差符合規(guī)范要求（中誤差m按5cm要求）。

（2）邊長(zhǎng)精度分析：為了驗(yàn)證邊長(zhǎng)精度,在平面圖上選取46條邊進(jìn)行分析，同樣在測(cè)區(qū)內(nèi)實(shí)測(cè)得到這46條邊相應(yīng)的長(zhǎng)度作為檢核邊。計(jì)算得出：檢核邊長(zhǎng)中誤差為0.037m，其中有39條邊的邊長(zhǎng)誤差絕對(duì)值在誤差區(qū)間[0,m]內(nèi)，6條邊的邊長(zhǎng)誤差絕對(duì)值在誤差區(qū)間（m,2m]內(nèi)，大于2m邊長(zhǎng)1條，粗差率2.2%。由以上論述可得出：基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪邊長(zhǎng)（即相鄰界址點(diǎn)間距）量測(cè)精度符合規(guī)范要求（中誤差m按5cm要求）。

（3）面積精度分析：在平面圖上選取并量測(cè)15幢房屋的面積，在測(cè)區(qū)內(nèi)相應(yīng)實(shí)測(cè)這15幢房屋的面積，作為檢核面積精度的依據(jù)，具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示，15幢房屋中有6幢房屋的面積誤差絕對(duì)值在[0,m]區(qū)間內(nèi)，9幢房屋的面積誤差絕對(duì)值在（m,2m]區(qū)間內(nèi)。因此,基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪面積量測(cè)精度符合規(guī)范要求。

綜上所述，通過(guò)對(duì)界址點(diǎn)點(diǎn)位誤差和相鄰界址點(diǎn)間距誤差以及面積測(cè)算精度等的對(duì)比分析，可以得出基于傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪精度符合規(guī)范要求，即傾斜攝影三維建模技術(shù)可應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪。

3 相較傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪具有的優(yōu)勢(shì)

本文將無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模技術(shù)應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪。根據(jù)實(shí)踐，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè)方法，得出以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）相較于傳統(tǒng)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪,無(wú)需進(jìn)入庭院進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)，只需在空闊地帶做好像控，便可經(jīng)過(guò)對(duì)傾斜影像的處理得到真實(shí)的三維立體模型,并可在模型上通過(guò)五點(diǎn)法的采集。

（2）相較于傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè),省去外業(yè)屋檐改正、層數(shù)、屬性等的調(diào)繪，減輕外業(yè)調(diào)繪工作量，即可將大量外業(yè)工作轉(zhuǎn)為內(nèi)業(yè)工作，便于高效、快速地完成測(cè)繪作業(yè)任務(wù),使得測(cè)量單位的運(yùn)營(yíng)成本大幅降低。

（3）可在三維立體模型上進(jìn)行指界，減小了天氣因素對(duì)戶外指界工作造成延誤工期的影響。