傾斜攝影測量技術在不動產測繪中的應用研究

馮瑞卿

(三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅 天水 741000)

不動產測繪是測繪領域中一項重要的測繪內容，傳統的不動產測繪，是采用全站儀、GPS-RTK 等方式進行測量，該方法作業效率低、生產任務周期長、入戶難且成本高[1-3]。對于建筑密集區，由于遮擋嚴重，使用全站儀獲取數據需要架設站點多，嚴重影響了作業效率。對于信號弱的任務區，使用GPS-RTK，很難獲得固定解，不動產測繪成果精度可靠性降低。針對上述問題，采用無人機傾斜攝影測量技術，進行實景三維模型數據生產，基于實景三維模型采集地形圖，可有效提高作業效率，降低生產成本，縮短生產周期，外業作業方式轉到內業，解決入戶難問題，為不動產測繪提供有效保障。

1 傾斜攝影技術介紹

1.1 傾斜攝影原理

傾斜攝影測量是指在飛行器上，搭載多個可量測或非量測相機，對地面物體進行多角度影像數據獲取的過程[4-6]。常見的有搭載兩鏡頭的搖擺相機，搭載五鏡頭的掃擺相機和常規的五鏡頭相機。較傳統垂直攝影來說，搭載傾斜相機，可以獲取建構筑物更加豐富的側面信息，減少航攝盲區。

1.2 傾斜攝影建模流程

傾斜攝影測量建模流程可以分為外業和內業兩部分，外業主要包括測區踏勘、已有資料收集、像控點采集、航線規劃和影像數據采集，內業主要包括空中三角測量解算、控制點轉刺平差和實景三維模型生產，具體流程見圖1。

圖1 傾斜攝影建模流程

2 案例驗證

2.1 測區踏勘及資料收集

測區位于甘肅某一農村，房屋區地勢平坦，但是周邊有高山，高差約二百米，測區房屋密集，住戶較多，已有測區內30 米的DEM數據和0.2 米的高清影像。

2.2 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。

2.3 航線規劃及影像數據獲取

為了保證獲取數據盲區少，陰影小，成果精度高，在航線規劃時，航向、旁向重疊度均設置為85%，地面分辨率1.5cm，采用下視35mm，側視50mm 相機獲取影像數據，影像數據獲取在上午10 點到下午2 點完成，航飛3 架次，獲取影像數18780 張。為了保證測區邊緣模型的精度，在導入任務區范圍線進行航線規劃時，對測區范圍線進行了緩沖外擴，外擴距離100 米。

2.4 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。

2.5 空中三角測量解算

空中三角測量解算可以恢復攝影時相機和影像之間的相對關系，基于Mirauge3D 軟件，空中三角測量任務被軟件自動分割成36 塊，利用集群技術，利用5 臺電腦進行集群處理，得到36 塊的空三成果，然后利用軟件特有的自動平差融合算法，使用主機，完成36 塊空三的融合平差，得到相對POS 數據的加密點成果。查看自由網平差報告，重投影中誤差為0.87 個像素，加密點中誤差為0.081 米。

2.6 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。

2.7 實景三維模型生產

在空三成果符合精度要求的基礎上，進行實景三維模型生產。集群電腦最高配置內存為32G，最低配置為16G，為了提高模型輸出成功率，瓦片大小按照電腦最低配置設置，設置瓦片大小為100 米，需要內存資源8.1G。瓦塊劃分方式采用規則平面方式，瓦片命名原點，按照軟件默認設置即可。為了避免生出無效模型，節約時間，提高有效模型輸出效率，在已有0.2 米影像上，對房屋區范圍進行勾勒，將其轉為kml，導入Mirauge3D 軟件中，進行OSGB 格式模型生產，待模型輸出完成后，再次設置真正射影像分辨率為0.05 米，進行真正射影像成果的輸出。

2.8 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。并按照一定的比例尺輸出，在外業補測時，結合底圖，對需要補測的區域進行補測，最終完成內外業數據的合并，提交成果數據。

2.9 精度檢測及評價

生產的地籍圖成果是否可用，主要取決于其精度是否滿足地籍要求。對本次生產的數據，進行點位精度檢測和邊長精度檢測。首先利用全站儀在測區范圍內隨機均勻采集30 個檢測點進行精度檢測，再用卷尺拉15 條邊進行邊長精度檢測。檢測數據統計分別見表1 和圖2。

圖2 邊長精度統計柱狀圖

表1 地籍圖點位精度檢測表

通過上表可以看出，30 個檢測點中，最大殘差為6.1cm，最小殘差僅為1.9cm，中誤差為4.1cm。其中最大殘差大于地籍二級精度要求5cm[7]，但是小于2 倍地籍規范要求中誤差，最大殘差符合規范要求，表明所獲得的地籍圖成果點位精度是符合數據生產要求的。

通過圖2 可以看出，在15 條邊長檢測中，最大殘差未超過6.5cm，最小殘差約為2cm，邊長精度平均值為3.9cm，精度均符合地籍規范要求。

通過利用檢查點和檢測邊，對地籍圖成果進行檢測，檢測結果均可以滿足地籍精度二級要求，可以應用于本項目，從而提升實際生產中的作業效率，減少生產成本。

3 結論

本文以實際生產項目為例，驗證了傾斜攝影測量技術在不動產測繪中的可行性，并對作業環節中的重要步驟進行了說明，旨在為同行從業人員提供新的作業思路，解決不動產測繪效率低、成本高等問題，為不動產測繪按時按點完成提供保障。