何 寬，黃 颯，徐 琳，曾晨曦

（1.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004；2.河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作，454000；3.自然資源部職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心，北京，100086）

0 引言

傳統(tǒng)農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量通常采用全站儀、RTK等技術(shù)手段，逐一入戶測(cè)量，工作量大、效率低［1-4］。由于人員外出務(wù)工等原因，在進(jìn)行農(nóng)村房屋房產(chǎn)測(cè)量時(shí)，傳統(tǒng)的測(cè)量方法存在入戶測(cè)量和權(quán)籍調(diào)查取證困難等問題。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，因具有數(shù)據(jù)采集成本低、效率高，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，重建的三維模型現(xiàn)勢(shì)性好等特點(diǎn)，在地形測(cè)量、農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用［5-8］。本文以某測(cè)區(qū)農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量項(xiàng)目為例，探討了無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用，并對(duì)其測(cè)量精度進(jìn)行分析。

1 作業(yè)方案和流程

1.1 作業(yè)方案

測(cè)區(qū)位于豫東平原某鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，交通便利，無高山、丘陵地貌，所測(cè)建筑以2層磚混結(jié)構(gòu)為主。結(jié)合測(cè)區(qū)情況，在資料收集與分析的基礎(chǔ)上，依照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及有關(guān)規(guī)定制訂作業(yè)方案。

本項(xiàng)目航測(cè)采用P23傾轉(zhuǎn)旋翼VTOL無人機(jī)搭載APS-130五鏡頭傾斜相機(jī)。相機(jī)尺寸為135mm×135mm×80mm、重量為800g、傳感器尺寸為23.5 mm×15.6mm、正視為25mm、斜視為35mm，搭載獨(dú)立曝光模塊，可在拍攝瞬間獲取包含影像位置、高度、姿態(tài)等信息的POS數(shù)據(jù)。航飛高度為100m，地面分辨率為0.015m，航線間隔為18m，曝光間隔為16m。像控點(diǎn)1km2約8個(gè)點(diǎn)，像控點(diǎn)一般選在地勢(shì)平坦且便于判讀的位置，盡可能設(shè)為平高點(diǎn)。像控點(diǎn)的測(cè)量采用千尋位置CORS-RTK進(jìn)行觀測(cè)。測(cè)量時(shí)，一般采用固定桿架的方式，以提高精度。

根據(jù)航攝飛行作業(yè)計(jì)劃、航攝路線及作業(yè)方案設(shè)計(jì)飛行高度、飛行距離、航速、航向與旁向重疊度，一切確認(rèn)無誤后，進(jìn)行無人機(jī)飛行航拍和數(shù)據(jù)采集工作。

1.2 作業(yè)流程

根據(jù)無人機(jī)航攝數(shù)據(jù)資料，利用Smart3D Capture軟件進(jìn)行傾斜空三加密，形成三維模型數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像和數(shù)字高程模型。將三維模型導(dǎo)入山維EPS軟件，進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集。再經(jīng)過必要的外業(yè)補(bǔ)測(cè)與調(diào)繪、內(nèi)業(yè)編輯等工作后，形成符合要求的成果［9-12］，主要技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 工作流程圖Fig.1Work flow

2 模型建立和數(shù)據(jù)采集

2.1 三維立體建模

采用三維建模領(lǐng)域的主流軟件Smart3D Capture軟件建立三維模型，具體流程圖如圖2所示。

圖2 三維建模流程圖Fig.23D modeling flow

本次航測(cè)布設(shè)12個(gè)像控點(diǎn)（其中5個(gè)像控點(diǎn)用于精度檢查），平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用2000國家大地坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。應(yīng)用Smart3D Capture軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)處理后，生成數(shù)字表面模型（DSM）和數(shù)字正射影像（DOM）。生成的測(cè)區(qū)數(shù)字三維模型局部成果如圖3所示。

圖3 三維模型成果Fig.33D model achievement

2.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集

采用EPS地理信息工作站進(jìn)行裸眼3D立體測(cè)圖。立體采集工作主要包括：工作環(huán)境準(zhǔn)備、建立EPS文件、導(dǎo)入三維模型、導(dǎo)入DOM、立體編輯處理、數(shù)據(jù)檢查、成果輸出等。山維EPS軟件基于三維模型和正射影像進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)要素采集界面如圖4所示。作業(yè)人員直接在三維模型上采集房屋要素的特征點(diǎn)、特征線等，進(jìn)行農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)要素采集。在采集過程中，應(yīng)準(zhǔn)確選擇特征點(diǎn)，選擇最佳視角，測(cè)量的點(diǎn)位要做到不移位、無錯(cuò)漏。對(duì)于三維模型上看不清楚或者因模型精度不高無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的地方，需及時(shí)在對(duì)應(yīng)位置做出標(biāo)記，以便及時(shí)進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測(cè)。選擇清晰度最高的特征點(diǎn)采集。

圖4 數(shù)據(jù)采集界面Fig.4Data collection interface

2.3 外業(yè)調(diào)繪與補(bǔ)測(cè)

外業(yè)調(diào)繪與補(bǔ)測(cè)工作整體流程為：資料準(zhǔn)備、外業(yè)檢查、調(diào)繪補(bǔ)測(cè)、內(nèi)業(yè)編輯、成果輸出。該項(xiàng)工作的主要內(nèi)容為：調(diào)注各種地理名稱、房檐改正數(shù)據(jù)、房屋層數(shù)結(jié)構(gòu)等；由于遮擋等原因，部分要素（如房檐）內(nèi)業(yè)無法識(shí)別，需補(bǔ)測(cè)缺失的地物、地貌要素；檢查糾正內(nèi)業(yè)錯(cuò)繪的地物、地貌；實(shí)地檢測(cè)點(diǎn)位、邊長精度。調(diào)繪補(bǔ)測(cè)工作要認(rèn)真細(xì)致，將所調(diào)繪的內(nèi)容及相關(guān)測(cè)量的數(shù)據(jù)用紅筆標(biāo)注在圖紙上，做到圖面整潔、不亂，字跡清晰易讀，數(shù)據(jù)交代明確，綜合取舍合理。

3 精度評(píng)定

3.1 點(diǎn)位精度分析

點(diǎn)位精度檢查是將全站儀實(shí)測(cè)特征點(diǎn)坐標(biāo)和已采不動(dòng)產(chǎn)平面圖上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，點(diǎn)位精度檢核情況如表1所示。

表1 點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)Tab.1Statistic of point accuracy

按照式（1）計(jì)算點(diǎn)位中誤差。

《地籍調(diào)查規(guī)程》規(guī)定：一類界址點(diǎn)允許中誤差為0.05m。所以，點(diǎn)位精度滿足要求。

3.2 邊長精度分析

用手持測(cè)距或者鋼尺隨機(jī)抽取50條邊進(jìn)行測(cè)量，與平面圖上相對(duì)應(yīng)的邊進(jìn)行邊長對(duì)比分析，邊長精度檢核情況如表2所示。50條邊長均滿足限差0.1m的要求。檢核結(jié)果表明邊長精度滿足要求。

表2 邊長精度統(tǒng)計(jì)Tab.2Statistic of side length accuracy

由表2可計(jì)算出平均誤差為0.02m。限差為0.1m，所以邊長精度滿足要求。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)全站儀、RTK測(cè)量方法相比，基于無人機(jī)傾斜攝影三維模型的農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量方法可以把大量外業(yè)測(cè)量工作轉(zhuǎn)為內(nèi)業(yè)，無需入戶即可進(jìn)行測(cè)繪，顯著縮短了外業(yè)測(cè)量時(shí)間，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集直觀且可直接辨別出屬性信息，點(diǎn)位精度和邊長精度均滿足規(guī)范要求，是一種高效的農(nóng)房不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量方法。該方法還可系統(tǒng)地解決入戶測(cè)量困難、房屋密集不通視、數(shù)據(jù)成果單一等問題。