劉海雕

（甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

房地一體項目與人們的生活息息相關(guān)，按時高質(zhì)量完成房地一體項目，是非常有必要的。進行房地一體測繪，傳統(tǒng)的方式是采用全→儀、GPS-RTK、鋼尺等進行的，這種方式作業(yè)精度良好，但是存在入戶難的問題，且作業(yè)效率低，易受天氣影響，從而很難保證按時按點完成任務(wù)[1-3]。為了解決上述問題，筆者在深入學習研究了攝影測量技術(shù)后，提出使用傾斜攝影的方式進行房地一體項目的測繪。首先收集任務(wù)區(qū)的相關(guān)材料，根據(jù)地形和范圍線，選擇飛機機型和5 拼相機，然后進行像控點的布設(shè)與采集，完成影像數(shù)據(jù)的航拍。對航拍成果進行預處理，然后將其導入新建的工程中，進行空三加密解算和模型重建，利用專業(yè)軟件進行地籍圖生產(chǎn)，并利用檢測點和檢測邊對地籍圖成果的相對精度和絕對精度進行檢測，結(jié)果表明，本文的方案可以生產(chǎn)得到精度符合要求的地籍圖成果。

1 傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影是相對垂直攝影來說的，傾斜攝影是指在飛行平臺上，同時搭載多臺航攝儀，從不同角度獲取影像數(shù)據(jù)[4-6]。通常所說的5 鏡頭航攝相機，也是傾斜相機的一種，其由1 個下視相機和4 個側(cè)視相機組成，下視相機主要獲取被攝物體的頂部信息，側(cè)視相機主要從不同角度，獲取被攝物體的側(cè)面信息。通常側(cè)視相機與下視相機之間的夾角介于30°到60°之間，為了獲取的影像有用信息更多，減少遮擋帶來的盲區(qū)，夾角為45°效果最好[7]。利用傾斜攝影技術(shù)進行實景三維模型的生產(chǎn)，然后基于模型進行測繪產(chǎn)品的生產(chǎn)，這種方式稱為傾斜攝影測量。基于傾斜攝影技術(shù)進行房地一體項目測繪的作業(yè)流程如圖1 所示。

圖1 傾斜攝影在房地一體中的流程示意圖

2 項目實例

2.1 項目概括

本次測試數(shù)據(jù)來源于房地一體項目，任務(wù)區(qū)地勢較為平坦，建構(gòu)筑物主要以一二層為主，無高層建筑。工作內(nèi)容除了收集相關(guān)住戶資料外，還需要對房屋和宗地進行測量，在進行房屋測量時，需要入戶進行測量，而作業(yè)正值農(nóng)忙時期，入戶時間短，因此入戶后主要工作是收集相關(guān)住戶資料，至于測量，則采用傾斜攝影測量技術(shù)。

2.2 像控點測量

對于測量來說，像控點直接決定后期測繪產(chǎn)品的精度，因此合理的布設(shè)方案和像控點密度至關(guān)重要。傳統(tǒng)的航攝像控點布設(shè)，是結(jié)合像片的重疊度和航線來進行布設(shè)的，對于傾斜攝影測量來說，像片重疊度非常多，因此不需要結(jié)合航線來進行規(guī)劃，在實際作業(yè)中，通常都是按照一定的間距均勻布點。本次進行像控點測量，主要分為內(nèi)業(yè)粗略布點、外業(yè)實地找點和坐標采集三部分。首先將任務(wù)區(qū)范圍線導入到圖新地球軟件中，按照300 間距均勻布設(shè)點位，在布設(shè)點位時，要考略到地形和道路，不能將點位布設(shè)于不易到達的地方，其次，在布設(shè)點位時，需確保點位能包住任務(wù)范圍，這樣才能有效保障任務(wù)區(qū)邊緣成果的精度。在點位命名時，按照地名、區(qū)號和順序號進行命名，如蘭州2 區(qū)001 號點，可以命名為“LZ02001”。在選取完像控點的點位后，按照均勻隨機分布的方式，布設(shè)適當檢查點，這些點要布設(shè)在測區(qū)精度低且特征明顯的區(qū)域，這樣在后期進行精度檢測時，可以快速找到特征點，得到準確的精度檢測結(jié)果。在點位布設(shè)完成后，導出通用的KMZ 格式，并提交給外業(yè)。

將內(nèi)業(yè)提供的KMZ 像控點布設(shè)成果導入奧維地圖，然后結(jié)合KMZ 上布設(shè)的點位信息，快速進行點位查找和點位采集。為了保障本次測繪成果的精度，利用油漆在地面上噴涂“L”形點位，實際點位圖片如圖2 所示，并將點號標注在控制點附近。

圖2 控制點實地點位圖

在點位采集過程中，要求狀態(tài)為固定解，且每個點位采集至少3 次，每次之間的較差均小于1cm。在對點位采集的同時，需要對實際采點照片進行拍攝，通常由近景照片和遠景照片組成，且拍照時要從不同角度拍攝，這樣方便內(nèi)業(yè)通過拍攝角度確定點位實際位置。利用鋼尺對房屋邊長進行量測，本次共采集噴涂控制點22 個，特征檢測點18 個，房屋邊長15 條。

2.3 航線規(guī)劃

由于本次成果將用于房地一體項目，因此在保證控制點數(shù)量的前提下，還要保證航攝成果的分辨率，考略到任務(wù)區(qū)高差較小，因此在實際作業(yè)中，按照地面采樣分辨率為1.45cm。在確定好對面采樣分辨率后，根據(jù)航向、旁向重疊度為85%的重疊進行重疊設(shè)計。為了保障任務(wù)區(qū)邊緣模型完整，在進行航線設(shè)計時，需要進行航線外擴，本次選取的5 拼相機，側(cè)視相機夾角為45°，假設(shè)地面平行，飛機垂直地面拍攝，則航線至少需要外擴一個航高，即130 米，這樣才可以保障任務(wù)區(qū)邊緣模型完整。本次在航線規(guī)劃時，選用的規(guī)劃軟件為WPM，規(guī)劃參數(shù)的輸入如圖3 所示。

圖3 航線規(guī)劃參數(shù)成果

2.4 無人機航飛

航線規(guī)劃完成后，將規(guī)劃好的航線上傳到飛控，準備影像數(shù)據(jù)的采集。在采集前，需要進行設(shè)備連接的檢查，主要檢查各設(shè)備連接是否牢靠，電池電量是否充足等。在完成檢查后，給無人機通電，在地面進行試拍，檢查內(nèi)存卡是否可以正常讀寫數(shù)據(jù)，POS 數(shù)據(jù)是否可以正常保存等。在完成檢查后，一鍵起飛，按照規(guī)劃好的航線進行影像數(shù)據(jù)的采集。

采集完成后，將內(nèi)存卡取出，將影像拷貝到電腦上，利用專業(yè)的軟件對本次成果進行質(zhì)檢。利用武漢訊圖的航飛質(zhì)量質(zhì)檢軟件，對航攝影像進行質(zhì)檢，以下視鏡頭數(shù)據(jù)為參考進行檢查，經(jīng)過檢查，本次航攝成果重疊度航向最小為81%，最大為90%，旁向最小為82%，最大為89%，姿態(tài)參數(shù)均符合規(guī)范要求，成果質(zhì)量良好可用。通過人機交互的方式，利用Photoshop 軟件對影像進行質(zhì)量提升，提升影像的對比度和亮度。首先選取一幅地物信息豐富的影像進行調(diào)整，然后利用批處理功能，對全部影像進行調(diào)整。

2.5 空三加密

本次數(shù)據(jù)解算采用上海瞰景Smart3D 軟件，將影像數(shù)據(jù)、POS 數(shù)據(jù)和相機參數(shù)完善后，進行空三任務(wù)的提交。提交空三時，勾選以下視鏡頭為參照進行空三加密，這樣可以提高空空三的匹配成功率，其余參數(shù)默認?？杖用芡瓿珊?，通過對平差報告進行查看，加密精度良好，成果沒有分層彎曲，可以在此基礎(chǔ)上直接轉(zhuǎn)刺控制點。

控制點在空三中的作用，主要是將原有的空三成果坐標，通過平差調(diào)整的方式，調(diào)整到控制點對應(yīng)的坐標系統(tǒng)下。本次房地一體項目，所使用的控制點坐標系為2000 國家大地坐標系，高程使用的是1985 國家高程基準。首先將控制點導入空三中，利用控制點與照片之間的關(guān)系，和已有的空三成果，快速對控制點點位進行預判。在轉(zhuǎn)刺的過程中，對位于影像邊緣的點位，不進行轉(zhuǎn)刺，因為這些照片，畸變較大，轉(zhuǎn)刺上反而會對空三成果精度帶來影響。轉(zhuǎn)刺完成后進行平差運算，平差參數(shù)按照軟件已有的默認即可，平差完成后，成果精度良好，直接用于實景三維模型的重建。

2.6 實景三維建模

較其它建模軟件，Smart3D具有效率高、模型精細等特點。首先設(shè)置模型輸出框架和控制點的一致，導入任務(wù)區(qū)范圍線，設(shè)置模型輸出范圍，根據(jù)建模電腦的配置，對瓦片大小進行設(shè)置，本次電腦配置最低為128G，設(shè)置瓦片大小為200 米。農(nóng)房任務(wù)一般是獨立的，因此這里不進行瓦片切塊原點和模型輸出原點的設(shè)置，輸出格式選擇OSGB，其余參數(shù)默認。待所有設(shè)置完成后，提交建模任務(wù)，進行模型的重建，部分區(qū)域模型見圖4。

圖4 任務(wù)區(qū)部分實景模型

通過人機交互的方式對模型質(zhì)量進行查看，模型較完整，部分區(qū)域由于樹木遮擋，模型拉花嚴重，不可以用于后期地籍圖的采集，該部分區(qū)域需要通過外業(yè)補測的形式完成。

2.7 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集

本次內(nèi)業(yè)采集選用清華山維EPS 軟件，首先利用Data 文件夾下的OSGB 成果和xml 文件進行DSM 索引文件的快速創(chuàng)建，然后加載DSM 文件和正射影像成果。采集規(guī)則四邊房屋時，利用EPS 軟件中“五點房”功能，可以快速采集并對其房屋結(jié)構(gòu)、層數(shù)等屬性進行錄入，在采集不規(guī)則房屋時，通過采集墻面上的點，然后最后構(gòu)成閉合的圖形。在采集墻面時，盡可能的采集墻面平滑區(qū)域，這樣可以減小采集誤差。采集完成后，對內(nèi)業(yè)可以判定的屬性進行錄入，內(nèi)業(yè)無法確定的，外業(yè)進行核實。

2.8 外業(yè)調(diào)查

外業(yè)調(diào)查主要包括收集居民相關(guān)信息和補測、補調(diào)內(nèi)業(yè)無法彩金和判斷的區(qū)域。首先通過入戶調(diào)查登記的形式，收集居民相關(guān)信息，然后對比已有的房地一體成果，對遺漏區(qū)域，利用全→儀和GPS-RTK 進行采集，并通過對比的形式，對屬性進行核查。完成上述任務(wù)后，將補測、補調(diào)成果更新到已有的房地一體成果中，得到最終的測繪成果。

3 項目成果精度分析

本次采用同精度中誤差的方式對房地一體測繪成果的平面點位精度進行檢測[8]，18 個點位的檢測精度見表1，其中較差單位為cm，DS 代表平面較差。

表1 平面點位精度統(tǒng)計表

通過表1 可知，本次18 個檢測點中，較差最大的為6.4cm，較差最小的為4.2cm，平均較差為5.3cm，中誤差為3.8cm，點位精度中誤差要求5cm，最大較差要求為2倍中誤差，本次所有檢測點精度均滿足相關(guān)要求，本次成果精度可用。

以算數(shù)平均值作為邊長誤差的精度統(tǒng)計，對15 條邊長精度進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 邊長精度統(tǒng)計表

通過表2 可知，本次邊長較差最大為8.1cm，最小為4.1cm，其算數(shù)平均值為6.0cm，成果精度滿足相關(guān)規(guī)范的10cm 要求，成果可用。

結(jié)束語

本文以實際生產(chǎn)項目為例，探討了傾斜攝影測量技術(shù)在房地一體項目中的應(yīng)用。首先對傾斜攝影技術(shù)進行了介紹，其次對整個作業(yè)流程進行了探討，并通過外業(yè)采集的檢測點和檢測邊長，對基于實景模型采集的地籍圖成果精度進行了檢測，檢測精度均符合相關(guān)規(guī)范要求。按照本文的方案，可以得到滿足項目要求的地籍圖成果，且效率高、成本低，具有一定的實用性，可以進行有效推廣使用。