基于傾斜攝影測量技術的城鎮房產調查研究

高樹孔

（新疆維吾爾自治區第二測繪院，新疆 烏魯木齊 830002）

1 引言

由于城市房地產調查時間緊、任務重，使用傳統調查和野外測繪方法逐漸不能滿足工作需求[1]。無人機傾斜攝影測量技術是近年來發展的一種全新技術，具有機動靈活、高效快速、精細準確、作業成本低、適用范圍廣、生產周期短等特點，可快速生成直觀靈活的3D 模型，準確獲取房屋的權屬界線，能真實反映房屋和土地利用狀況[2]。本文結合實際案例，利用無人機傾斜攝影技術開展測量，并對該技術進行房產測繪的流程進行了探討。

2 無人機傾斜攝影

2.1 航攝儀

本文使用配有五鏡頭DM5-3600 航拍相機的DM-402H 旋翼無人機，進行多角度傾斜攝影獲取圖像數據。

2.2 航線設計

某城鎮的房產研究區域總計6.65 平方公里，超過17000 個地塊。航拍路線的規劃基于其形狀和范圍，通常需要東西向部署，考慮到項目的獨特位置，總共在南北方向部署了113 條路線，進行了31 次飛行，總共拍攝了109810 張航拍照片。

2.3 參數設計

2.3.1 航攝高度的確定

根據項目區域特點，通過對城市建筑物的高度和相關障礙物的情況進行現場分析，最終確定了傾斜攝影測量的相對飛行高度為100 m。地面分辨率和飛行高度之間存在以下幾何關系[3]：

公式（1）中：f為焦距；H為飛行高度；u為像元大小；GSD為地面分辨率。根據公式（1），五個方向同時獲取的圖像分辨率為：垂直方向的圖像為1.4 cm，前后視和左右視的分辨率則為1.0 cm。

2.3.2 航攝重疊度的設置

根據任務精度要求，將航向重疊設置為70%至80%，旁向重疊設置為60%至70%。

2.3.3 區域覆蓋設計

航空攝影應覆蓋整個項目區域。考慮到建模效果和區域邊緣要素的精度，航空攝影必須在項目區域范圍外增設3 ～4 條航線。

3 像控點及空中三角測量

3.1 像控點測量

3.1.1 像控點布設

航拍前對像控點采用主動設計法，根據調查區域的形狀和攝影路線，網格間距為150 m。像控點一般選擇在視野開闊的開放空間，避免特征遮擋，確保每個鏡頭圖像可見，共布設247 個像控點，位置如圖1 所示。

圖1 像控點位置

像控點位置取決于站點，通常用制作的模具將徽標放置在現場，徽標為白色十字，中心點是直徑5 cm的圓形黑色點。設置圖像檢查點徽標后，需從不同角度現場拍攝2 ～3 張照片，照片中應有明顯參考對象。

3.1.2 像控點測量

使用省級綜合衛星定位服務（CORS）系統測量圖像控制點。根據GNSS RTK 圖根級精度要求，使用網絡RTK 測量方法。點位置誤差不超過5 cm，進行兩測回觀測。測量時，將衛星保持在仰角15°以上高度，衛星數不少于6，PDOP 值小于4。觀測前，平面收斂閾值的距離不超過2 cm，高度收斂的閾值不超過3 cm。測回觀測時，儀器須在測回中初始化，測回之間的時間間隔超過60 s，須記錄每個測量回合的觀察值，在獲得固定的RTK 解決方案后，收斂是穩定的。平面坐標分量小于2 cm，垂直坐標分量小于3 cm，將兩個測回結果取平均值作為圖像控制點測量的最終結果。

3.2 空中三角測量

空中三角測量根據計算機配置、航片數量和檢查點位置等進行劃分和計算。使用Context Capture 軟件導入原始圖像、相機參數和POS 文件，自動提取關鍵點并選擇像對、初始化外部目標元素、自動匹配連接點、控制點參與光束平差、色彩均衡等。通過空中三角測量計算，地形平均分辨率為1.24cm。調整后圖像控制點平均誤差為0.53 像素，滿足精度要求。

4 三維模型建立

采用多個高性能服務器進行集群式并行暈渲，使用Context Capture 軟件，基于空三加密成果進行3D重建，經自動執行密集圖像匹配、3D TIN 網格構建、白體3D 模型創建、自動紋理映射、紋理圖集打包、LOD 生成經過處理后，以OSGB 格式生成實景三維模型。

5 數據采集

內業采用EPS 3D Survey 三維測圖系統軟件，將實景三維模型（OSGB）導入測圖系統。根據實景三維模型數據采集房屋要素，采集時采用正射影像與三維模型窗口聯動模式。該模式下，圖2 左側是正射影像窗口，右側為實景三維模型窗口。圖3 是人工采集形成的房地產數據圖，清楚顯示了房屋結構和樓層數，可大大提高房地產調查項目的生產率。

圖2 數據采集窗口

圖3 房地產數據

6 精度分析

外業采用GPS-RTK 和全站儀，主要對房角點、圍墻拐點等進行了全野外平面坐標采集，共采集外業檢測點1029 個，與內業采集數據坐標進行了精度對比，統計情況如表1 所示。

表1 精度統計

根據同精度檢測時，中誤差計算公式如下：

公式（2）中：n為檢測點總數；Δi為較差。

根據表1 中外業檢測點的情況，n=1029 個，Σ 總=23608.6 cm，計算結果最終檢測點中誤差為3.4 cm, 滿足城鎮房產調查精度5.0 cm 的要求。

7 結束語

本文結合實際案例，探索了無人機傾斜攝影應用于城鎮房產調查測繪的方法和技術流程，計算得出檢測點中誤差為3.4 cm，滿足城鎮房產調查精度的要求，驗證了該技術在城鎮房產調查測繪中應用的可行性。