高樹孔

（新疆維吾爾自治區(qū)第二測繪院，新疆 烏魯木齊 830002）

1 引言

由于城市房地產(chǎn)調(diào)查時間緊、任務(wù)重，使用傳統(tǒng)調(diào)查和野外測繪方法逐漸不能滿足工作需求[1]。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是近年來發(fā)展的一種全新技術(shù)，具有機(jī)動靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，可快速生成直觀靈活的3D 模型，準(zhǔn)確獲取房屋的權(quán)屬界線，能真實(shí)反映房屋和土地利用狀況[2]。本文結(jié)合實(shí)際案例，利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)開展測量，并對該技術(shù)進(jìn)行房產(chǎn)測繪的流程進(jìn)行了探討。

2 無人機(jī)傾斜攝影

2.1 航攝儀

本文使用配有五鏡頭DM5-3600 航拍相機(jī)的DM-402H 旋翼無人機(jī)，進(jìn)行多角度傾斜攝影獲取圖像數(shù)據(jù)。

2.2 航線設(shè)計(jì)

某城鎮(zhèn)的房產(chǎn)研究區(qū)域總計(jì)6.65 平方公里，超過17000 個地塊。航拍路線的規(guī)劃基于其形狀和范圍，通常需要東西向部署，考慮到項(xiàng)目的獨(dú)特位置，總共在南北方向部署了113 條路線，進(jìn)行了31 次飛行，總共拍攝了109810 張航拍照片。

2.3 參數(shù)設(shè)計(jì)

2.3.1 航攝高度的確定

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)域特點(diǎn)，通過對城市建筑物的高度和相關(guān)障礙物的情況進(jìn)行現(xiàn)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(guān)系[3]：

公式（1）中：f為焦距；H為飛行高度；u為像元大??；GSD為地面分辨率。根據(jù)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(shè)置

根據(jù)任務(wù)精度要求，將航向重疊設(shè)置為70%至80%，旁向重疊設(shè)置為60%至70%。

2.3.3 區(qū)域覆蓋設(shè)計(jì)

航空攝影應(yīng)覆蓋整個項(xiàng)目區(qū)域?？紤]到建模效果和區(qū)域邊緣要素的精度，航空攝影必須在項(xiàng)目區(qū)域范圍外增設(shè)3 ～4 條航線。

3 像控點(diǎn)及空中三角測量

3.1 像控點(diǎn)測量

3.1.1 像控點(diǎn)布設(shè)

航拍前對像控點(diǎn)采用主動設(shè)計(jì)法，根據(jù)調(diào)查區(qū)域的形狀和攝影路線，網(wǎng)格間距為150 m。像控點(diǎn)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(shè)247 個像控點(diǎn)，位置如圖1 所示。

圖1 像控點(diǎn)位置

像控點(diǎn)位置取決于站點(diǎn)，通常用制作的模具將徽標(biāo)放置在現(xiàn)場，徽標(biāo)為白色十字，中心點(diǎn)是直徑5 cm的圓形黑色點(diǎn)。設(shè)置圖像檢查點(diǎn)徽標(biāo)后，需從不同角度現(xiàn)場拍攝2 ～3 張照片，照片中應(yīng)有明顯參考對象。

3.1.2 像控點(diǎn)測量

使用省級綜合衛(wèi)星定位服務(wù)（CORS）系統(tǒng)測量圖像控制點(diǎn)。根據(jù)GNSS RTK 圖根級精度要求，使用網(wǎng)絡(luò)RTK 測量方法。點(diǎn)位置誤差不超過5 cm，進(jìn)行兩測回觀測。測量時，將衛(wèi)星保持在仰角15°以上高度，衛(wèi)星數(shù)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(wěn)定的。平面坐標(biāo)分量小于2 cm，垂直坐標(biāo)分量小于3 cm，將兩個測回結(jié)果取平均值作為圖像控制點(diǎn)測量的最終結(jié)果。

3.2 空中三角測量

空中三角測量根據(jù)計(jì)算機(jī)配置、航片數(shù)量和檢查點(diǎn)位置等進(jìn)行劃分和計(jì)算。使用Context Capture 軟件導(dǎo)入原始圖像、相機(jī)參數(shù)和POS 文件，自動提取關(guān)鍵點(diǎn)并選擇像對、初始化外部目標(biāo)元素、自動匹配連接點(diǎn)、控制點(diǎn)參與光束平差、色彩均衡等。通過空中三角測量計(jì)算，地形平均分辨率為1.24cm。調(diào)整后圖像控制點(diǎn)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(wù)器進(jìn)行集群式并行暈渲，使用Context Capture 軟件，基于空三加密成果進(jìn)行3D重建，經(jīng)自動執(zhí)行密集圖像匹配、3D TIN 網(wǎng)格構(gòu)建、白體3D 模型創(chuàng)建、自動紋理映射、紋理圖集打包、LOD 生成經(jīng)過處理后，以O(shè)SGB 格式生成實(shí)景三維模型。

5 數(shù)據(jù)采集

內(nèi)業(yè)采用EPS 3D Survey 三維測圖系統(tǒng)軟件，將實(shí)景三維模型（OSGB）導(dǎo)入測圖系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)采集房屋要素，采集時采用正射影像與三維模型窗口聯(lián)動模式。該模式下，圖2 左側(cè)是正射影像窗口，右側(cè)為實(shí)景三維模型窗口。圖3 是人工采集形成的房地產(chǎn)數(shù)據(jù)圖，清楚顯示了房屋結(jié)構(gòu)和樓層數(shù)，可大大提高房地產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目的生產(chǎn)率。

圖2 數(shù)據(jù)采集窗口

圖3 房地產(chǎn)數(shù)據(jù)

6 精度分析

外業(yè)采用GPS-RTK 和全站儀，主要對房角點(diǎn)、圍墻拐點(diǎn)等進(jìn)行了全野外平面坐標(biāo)采集，共采集外業(yè)檢測點(diǎn)1029 個，與內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行了精度對比，統(tǒng)計(jì)情況如表1 所示。

表1 精度統(tǒng)計(jì)

根據(jù)同精度檢測時，中誤差計(jì)算公式如下：

公式（2）中：n為檢測點(diǎn)總數(shù)；Δi為較差。

根據(jù)表1 中外業(yè)檢測點(diǎn)的情況，n=1029 個，Σ 總=23608.6 cm，計(jì)算結(jié)果最終檢測點(diǎn)中誤差為3.4 cm, 滿足城鎮(zhèn)房產(chǎn)調(diào)查精度5.0 cm 的要求。

7 結(jié)束語

本文結(jié)合實(shí)際案例，探索了無人機(jī)傾斜攝影應(yīng)用于城鎮(zhèn)房產(chǎn)調(diào)查測繪的方法和技術(shù)流程，計(jì)算得出檢測點(diǎn)中誤差為3.4 cm，滿足城鎮(zhèn)房產(chǎn)調(diào)查精度的要求，驗(yàn)證了該技術(shù)在城鎮(zhèn)房產(chǎn)調(diào)查測繪中應(yīng)用的可行性。