傾斜攝影測量技術在農村房地一體調查頒證項目中的應用

黃天文

（廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510000）

1 引言

農村房地一體調查頒證工作具有數據采集工作量大、建筑物量邊困難、外業指界難等特點，常規的技術路線為：大比例尺地形圖測量→工作底圖制作→權籍調查→成果整理→數據庫建設[1]。常規作業方法基本上為人工施測，包括地形測繪、地籍調查、房產測量等專業技術，對參與權籍調查人員的綜合技術要求較高，無法及時獲取界址點位置信息，如房角、滴水線、 飄窗等附屬物空間坐標信息[2]。傾斜攝影測量技術通過不同視角的相機同步采集影像，獲取目標區域頂面及側視信息，經過專業數據處理生產三維模型數據，直觀展現目標區域的地形地貌情況[3]。通過專業軟件，實現地形圖繪制，以及房屋高度、長度、面積、坐標等的量測，為農村房地一體調查頒證項目提供可靠的數據支持。

2 傾斜攝影測量技術概述

傾斜攝影測量技術通過無人機飛行平臺搭載相機獲取外業數據。經內業解算基準站和流動站的定位測姿數據、影像畸變校正、特征點提取與匹配、像控點布設、解析空中三角測量等主要步驟，通過人工建模方式，生產出滿足項目需求的數字產品[4]。傾斜攝影測量技術以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景，通過高效的數據采集設備及專業的數據處理流程生成的數據成果，直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證，該技術在歐美國家已經廣泛應用于應急指揮、國土安全、城市管理、房產稅收等行業。

3 傾斜攝影技術在房地一體項目中的應用

農村房地一體項目內容主要包括測量宅基地界址點、農村房屋房角點和繪制地籍調查底圖、權籍調查、數據成果整理、數據庫建設、成果材料整理與歸檔。首先在試驗區布設像控點，然后利用RTK 測量像控點和具有代表性的檢查點坐標[5]。利用設計的方案獲取影像數據，制作三維模型，并在三維模型上采集成果數據，通過成果數據與檢查點的實測數據精度對比驗證方案的可行性。本文以廣東省佛山市農村房地一體調查頒證項目為例，選取竹洞村為傾斜航飛試驗區。

3.1 數據采集

利用飛馬D200-OP300 四旋翼無人機搭載五拼相機，飛行高度80m。傾斜攝影相機像幅為6000×4000，1 至4 號相機焦距35 mm，5 號相機焦距25 mm。航向重疊度80%，旁向重疊度70%，獲取竹洞村0.3 km2的影像數據。

3.2 三維模型生產

傾斜攝影數據處理及成果制作選用Smart3D 軟件進行生產。主要生產流程包括數據預處理、空三加密、全自動三維模型生成、成果輸出等[6]。傾斜攝影數據處理及成果制作工藝流程如圖1 所示。

3.2.1 數據預處理

數據準備包括相機參數文件、POS 數據、傾斜攝影數據等數據文件的準備和編輯。按要求將航攝獲取的傾斜影像五個鏡頭的數據、解算好的POS 數據設置好格式，并準備好相機參數文件，包括相機像素、像幅、焦距、主點和各個相機的方向等信息。

圖1 工藝流程

3.2.2 空三加密

空三加密首先進行大量特征點的提取，其次采用多視匹配和密集匹配等技術，對獲取的特征點進行同名點匹配（如圖2 所示）。然后進行迭代平差優化、畸變差校正等步驟，獲取精確的外方位元素，得到每一幅影像精確的空間位置和旋轉角度，以便確定各個影像間的投影關系，為下一步三維重建做準備。同時，通過建立連接點和像控點坐標文件，結合GPS/IMU 信息，實現多視角影像自檢校區域網平差迭代計算。

圖2 同名點匹配

3.2.3 三維模型生成

完成空三加密后，通過密集匹配技術，根據高精度的影像匹配算法，自動匹配出所有影像的同名點，并從影像中抽取更多的特征點構成密集點云，從而更精確地表達地物細節。

對于大范圍海量傾斜攝影數據，需對其進行切塊分割（分塊），按照設置的優先等級對分割的區塊內的密集點云構建不規則三角網TIN（如圖3 所示），并生成帶白膜的三維模型。

4 精度驗證分析

利用RTK 野外實測采點，進行實景三維數據成果質量檢核，經對比分析，三維數據產品中誤差為0.069 m，最大為0.173 m，最小是0.001 m，模型紋理清晰，可滿足農村房地一體調查頒證工作的精度要求（限差優于±0.2 m，中誤差優于±0.1 m）。精度檢核部分結果如表1 所示。

圖3 三角網與三維模型

表1 精度檢核結果

5 結束語

傾斜攝影測量技術通過不同視角的相機同步采集影像，獲取目標區域頂面及側視信息，實現地形圖繪制，以及房屋高度、長度、面積、坐標等的量測，為房地一體化項目提供可靠的數據支持。通過佛山竹洞村的測量實踐表明，傾斜攝影測量方法在提高工作效率的同時，保證了數據精度。目前，國內外已廣泛開展傾斜攝影測量技術的應用，傾斜攝影建模數據也逐漸成為城市空間數據框架的重要內容。