應用無人機傾斜攝影的地籍房產測量關鍵技術分析

李棋

（珠海市測繪院，廣東珠海519015）

1 傾斜攝影測量技術基本概述

傾斜攝影技術主要通過在同一組飛行平臺中搭建多個傳感器，在同一指令下進行垂直方向及4 個傾斜方向攝影，再結合成像將影像傳遞到相應軟件中。像片拍攝期間，系統可顯示出拍攝區域的地理信息特征。同時，系統可自行記錄高度、速度、方向等信息特征，在校對坐標參數、整理影像重疊信息的過程中確定地理位置的規律[1]。另外，該技術能真實反映出周邊物象信息，并在單張影像量測控制期間采集出建筑物的紋理結構，再結合小數據量資源整合處理的支持，能體現出真實的地物情況，以便在嵌入式地理信息管理、統籌、分析、監控期間為工作人員提供更好的用戶體驗，從而拓展遙感影像應用范圍。

2 地籍房產測量中無人機傾斜攝影的應用優勢

2.1 地籍房產測量工程要點

地籍房產測量工程主要是在保證測量邊長精度的情況下確定測量方案，對拍攝的圖片進行優化，選擇質量好、分辨率佳的航拍信息。從綜合角度來講，無人機傾斜攝影技術可構建一個三維實景模型，在保證航拍分辨率的情況下確定測量和監控成本，以提升測量、生產質量標準。為此，要確定地籍房產點位，并將其誤差控制在±5 cm 內，同時還要注意保證房屋邊長的誤差也在±5 cm 之間（二級界址精度）。通過確定不同單元內的地面分辨率及其精度，采用三次地面分辨率進行航拍，并以每0.5 cm 遞增的形式確定航拍路線（最小為1.5 cm）。

2.2 技術路線界定

為提升地籍房產測量的精準度，需確定基礎航拍的作業要點。具體如下：（1）利用衛星定位技術、谷歌地球技術確定影像的布設及服務依據，確定“前期航拍準備→攝影測量→數據分析→精度評定→總結評估”的操作模式，再利用無人機拍攝出特定的影像信息；（2）完成航拍準備后，要對現有信息進行加密，并依據實景信息建立三維空間模型，再對現有房屋信息進行采集與監控，方便工作人員檢查、分析、比對室內點位和邊長精度標準[2]；（3）航拍成果精度控制中，需對現有航拍成果進行初檢，得到滿足標準的分辨率及信息要素，再對航拍信息進行改進，有利于提高航拍質量。總之，無人機傾斜攝影測量技術應用中，工作人員應建立一個穩定的3D 模型空間，匯總、收集房地產測量信息，再依據所得到的圖形進行制圖工作。因此，該技術可借助3D 模型收集房屋信息、屋檐、廊道位置及狀態，能在自動化管理中消除人為因素誤差問題。同時，無人機傾斜攝影測量技術可消除傳統測量所產生的盲點，也能在簡易操作中分析屋檐信息指標，方便進行測繪任務。

3 應用無人機傾斜攝影的地籍房產測量技術要點

3.1 無人機傾斜攝影技術構成原則

無人機傾斜攝影技術主要由飛行裝置、攝影裝置、POS 系統組成，技術應用期間，要確定飛行載具的航拍路線，再使用同步曝光技術采集、總結地面影像信息元素。其中，POS 系統可在計算機控制、慣性測量單元IMU、GPS 接收裝置的支持下確定曝光要求和影像數據內容，再使用空間定位確定方向元素信息，可方便對無人機飛行形態進行定義。因此，傾斜攝影技術的精度與POS 系統的精度有直接關系，所以要確定數字化電路、陀螺儀、加速度計、補償系統、信號處理需求，尤其是要確定攝像系統、POS 系統的搭配要點，建立高質量慣性單元IMU 采集標識需求，可快速獲取解決方案內容[3]。其中，要注意以下關鍵要點：（1）該技術可系統、宏觀地反映出待測區域地物情況，通過建立多角度觀察、評估建議，并對正攝像影像信息進行對比，能夠反映出更真實、更全面的地物情況；（2）該技術可在單張影像測量原則監控的基礎上統計待測房屋、地籍信息面積、角度、坡面情況等指標；（3）該技術可收集建筑物側面紋理結構和紋理基礎，在三維空間模型的分析中形成大規模圖示，有利于減少技術的投入成本。同時，傾斜攝影技術獲取信息所占用的內存小，方便在網絡空間中傳輸、抄送、整合、共享影像信息。

3.2 飛行平臺

無人機正常運行過程中，需確保其運行環境安全、科學、穩定，且飛行期間會對待測環境、待測點位有一定要求，因此，需考慮到飛行平臺的起降能力。航拍成像期間，無人機均要在一體化飛行平臺中進行起飛、飛行、降落等作業，且無人機機身搭載全天候大負載動力系統，要承重多至6.0 kg（60 kPa）。所以應用無人機時要注意飛行控制系統的管理與控制，同步記錄航拍信息、地理位置信息和地物姿態。

3.3 傳感器

無人機獲取相關影像信息后，要借助RIY-DG3pros 傳感器進行信號的導入、導出和處理工作，原因是該傳感器可利用一體化攝影模式進行地籍信息的標識工作，以便在高兼容性、穩定性強、低質量的控制中總結城市、農村場景數據。在此過程中，傳感器也能給予無人機正確指示，避免飛行高度不達標問題，構建一個穩定的控制體系。總之，傳感器可利用配套性數據預處理系統進行信息優化，從而提升測點數據精準度，降低錯誤信息發生概率。同時，傳感器也能逐漸生成更清晰的數據信息，并在建立房屋模型的基礎上確定房腳線位置，提高信息元素的精準度[4]。

4 應用無人機傾斜攝影的地籍房產測量關鍵技術

4.1 像控點布設要求

通過確定無人機飛行位置、測量現場狀況，得到像控點的分布要點。具體如下：

1）像控點布設期間，要利用信息化技術和Smart 3D 算法確定飛行作業要求，期間要確定地籍房產測量路線，即利用“確定技術指標、制訂飛行計劃、明確無人機航線”的模式進行作業。

2）確定終空三特征點點云位置，將測量間隔控制為2 萬個像素，再確定一個專業的控制點位，可對控制點位間距和位置進行分析[5]。通過確定點與點之間的間隔距離（200 m 左右），在明確地物條件、水文特征的基礎上確定綠植、水域、房屋的位置信息。若局部區域的特征點數量較少，則需要增加一定數量的控制點位，在Google Earth 系統的支持下得到一個像素清晰、點位分布均勻、內部少量布設點位的處理方式，此時可使用油漆等元素進行人工標記。

3）像控點確定中，需利用SDCORS 系統確定用戶識別發展模式工具，在信息化平臺中得到更為穩定的像控點。

4.2 空三加密技術要求

無人機傾斜攝影期間，系統可利用自動算法進行運算、評估與測試，以便在光束控制期間能夠得到較為穩定的區域網絡模型。其中，系統可利用一組像片得到一組光線，并將該平差單元作為基礎進行加密控制。此時，系統可在中心投影過程中得到一組較為穩定的共線方程模型，再將得到的影像信息與共線方程相比對，再經過必要的平移、旋轉得到更為穩定的加密要點。通過改變光線的通過線路，促使光線能夠在有效控制支持下實現交匯，并在整體化控制支持下嵌入控制點位。完成上述操作后，空三加密技術可對試驗區影像連接點的坐標進行監控，在確定平差計算重點過程中融合連接點位坐標、影像元素內容，再將這些元素進行表達，提升空三的成果輸出價值。

4.3 三維空間模型建構要求

建立三維空間模型，依據2000 國家大地坐標系、衛星點位數據、空間站信息確定地籍房產基本信息，再以OSGB 格式進行三維模型表達，可在Context Capture 系統的支持下建立空間立體模型，為影像數據計算提供一定便捷。在影像數據提取中，工作人員應利用智能化系統對密集點位進行標識、建構，再將現有影像模型與三角TIN 模型進行融合，方便系統利用三角TIN 模型生成一整套空間地理信息。此外，Context Capture 系統也能利用大數據技術、數據化信息模型技術自動化計算傳感器中的數據信息，再結合圖例紋理進行映射表述，可全面提升三維模型圖像的分辨率、真實性及紋理特征。

4.4 傾斜三維數據采集要點

在傾斜三維數據信息的采集、評估、交互過程中，工作人員應利用易繪軟件清晰、全面地對地籍房產信息內容進行提示，如可體現房屋、墻體、走廊、墻角的地物狀態，同時將這些信息傳遞到處理器當中，再將若干張影像圖片進行匯總，以此得到不同方向、不同角度的測量信息。另外，數據采集標識也可利用水平、垂直輔助線進行輔助，在對比平面圖示、立體圖書的基礎上構建無盲點、無死角的三維圖示，而這一操作不需要后期進行改正與修改，進而提高了房檐圖像的精準度。其中，在數據采集點位的確定中，可選擇離地距離約1.5 m 的角點位進行作業，并注意墻基寬度、厚度等指標，避免墻基外擴及其他因素的不利影響。通過建立一體化管理標準，在必要的對比控制中建立穩定的數據采集模式，可進一步鞏固三維數據采集質量。

4.5 精度評定要點

無人機傾斜攝影精度評定需要結合CH/T 9015—20125《三維地理信息模型數據產品規范》進行評定與分析，具體要注意以下要點：

1）點位精度控制中，工作人員應確定其分辨率在±5 cm 之間（精度水平高），如在1.5 cm 分辨精度評定中，要保證誤差在可控范圍內。由于圖像采集過程中難免會存在一定誤差，所以要將粗差率控制在3.7%左右，也能滿足誤差在±5%之間的要求。當使用2.0 cm 的分辨系統時，應在控制測量誤差的基礎上將粗差率控制在5.9%；若其粗差率超過5.0%，應采取措施盡力將其規范控制在5.0%以內。在使用2.5 cm 的分辨系統時，測量誤差會明顯增加，且測量期間還會受到降水、風力及其他因素影響，其粗差率顯著大于5%（一般約7.3%），所以該方法不符合應用需求。總之，在地籍信息測量中，應確定地面分辨率參數在可控的范圍內，測試粗差率的范圍指標，并將其分辨率控制在≤2.0 cm 的要求，可降低產品不合格情況發生概率。

2）邊長精度分析中，需結合現有體系、試驗數據進行對比與監控，在確定房地一體測繪項目標準過程中保證其精度和測試點位位置，探討影響傾斜攝影測量技術因素，在優化改進中提高邊長測量精度。

3）完成基本信息的精度分析后，要對作業面面積參數進行評估，即要分析作業區域房屋數量、地形因素、地形姿態等情況，在考察面積精度過程中將面積誤差控制在要求范圍內，再經過必要的校對與優化，確保3D 建模房產地形信息、圖像信息始終符合應用標準。

5 結語

綜上所述，為提高無人機傾斜測量質量，需工作人員重視關鍵技術的管理與分析工作，建立穩定控制體系，保證測量面積、密度、飛行質量均符合應用需求。另外，要注意飛行質量與成像質量之間的關系，在安全、穩定、無霧霾影響條件下進行測量作業可進一步提高航拍質量標準及準確性。