李棋

（珠海市測繪院，廣東珠海519015）

1 傾斜攝影測量技術(shù)基本概述

傾斜攝影技術(shù)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(jìn)行垂直方向及4 個傾斜方向攝影，再結(jié)合成像將影像傳遞到相應(yīng)軟件中。像片拍攝期間，系統(tǒng)可顯示出拍攝區(qū)域的地理信息特征。同時，系統(tǒng)可自行記錄高度、速度、方向等信息特征，在校對坐標(biāo)參數(shù)、整理影像重疊信息的過程中確定地理位置的規(guī)律[1]。另外，該技術(shù)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(jié)構(gòu)，再結(jié)合小數(shù)據(jù)量資源整合處理的支持，能體現(xiàn)出真實的地物情況，以便在嵌入式地理信息管理、統(tǒng)籌、分析、監(jiān)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(yīng)用范圍。

2 地籍房產(chǎn)測量中無人機(jī)傾斜攝影的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 地籍房產(chǎn)測量工程要點

地籍房產(chǎn)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(jìn)行優(yōu)化，選擇質(zhì)量好、分辨率佳的航拍信息。從綜合角度來講，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)可構(gòu)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(jiān)控成本，以提升測量、生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為此，要確定地籍房產(chǎn)點位，并將其誤差控制在±5 cm 內(nèi)，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(nèi)的地面分辨率及其精度，采用三次地面分辨率進(jìn)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(shù)路線界定

為提升地籍房產(chǎn)測量的精準(zhǔn)度，需確定基礎(chǔ)航拍的作業(yè)要點。具體如下：（1）利用衛(wèi)星定位技術(shù)、谷歌地球技術(shù)確定影像的布設(shè)及服務(wù)依據(jù)，確定“前期航拍準(zhǔn)備→攝影測量→數(shù)據(jù)分析→精度評定→總結(jié)評估”的操作模式，再利用無人機(jī)拍攝出特定的影像信息；（2）完成航拍準(zhǔn)備后，要對現(xiàn)有信息進(jìn)行加密，并依據(jù)實景信息建立三維空間模型，再對現(xiàn)有房屋信息進(jìn)行采集與監(jiān)控，方便工作人員檢查、分析、比對室內(nèi)點位和邊長精度標(biāo)準(zhǔn)[2]；（3）航拍成果精度控制中，需對現(xiàn)有航拍成果進(jìn)行初檢，得到滿足標(biāo)準(zhǔn)的分辨率及信息要素，再對航拍信息進(jìn)行改進(jìn)，有利于提高航拍質(zhì)量?？傊?，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用中，工作人員應(yīng)建立一個穩(wěn)定的3D 模型空間，匯總、收集房地產(chǎn)測量信息，再依據(jù)所得到的圖形進(jìn)行制圖工作。因此，該技術(shù)可借助3D 模型收集房屋信息、屋檐、廊道位置及狀態(tài)，能在自動化管理中消除人為因素誤差問題。同時，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)可消除傳統(tǒng)測量所產(chǎn)生的盲點，也能在簡易操作中分析屋檐信息指標(biāo)，方便進(jìn)行測繪任務(wù)。

3 應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影的地籍房產(chǎn)測量技術(shù)要點

3.1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)構(gòu)成原則

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)主要由飛行裝置、攝影裝置、POS 系統(tǒng)組成，技術(shù)應(yīng)用期間，要確定飛行載具的航拍路線，再使用同步曝光技術(shù)采集、總結(jié)地面影像信息元素。其中，POS 系統(tǒng)可在計算機(jī)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(shù)據(jù)內(nèi)容，再使用空間定位確定方向元素信息，可方便對無人機(jī)飛行形態(tài)進(jìn)行定義。因此，傾斜攝影技術(shù)的精度與POS 系統(tǒng)的精度有直接關(guān)系，所以要確定數(shù)字化電路、陀螺儀、加速度計、補(bǔ)償系統(tǒng)、信號處理需求，尤其是要確定攝像系統(tǒng)、POS 系統(tǒng)的搭配要點，建立高質(zhì)量慣性單元IMU 采集標(biāo)識需求，可快速獲取解決方案內(nèi)容[3]。其中，要注意以下關(guān)鍵要點：（1）該技術(shù)可系統(tǒng)、宏觀地反映出待測區(qū)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(jìn)行對比，能夠反映出更真實、更全面的地物情況；（2）該技術(shù)可在單張影像測量原則監(jiān)控的基礎(chǔ)上統(tǒng)計待測房屋、地籍信息面積、角度、坡面情況等指標(biāo)；（3）該技術(shù)可收集建筑物側(cè)面紋理結(jié)構(gòu)和紋理基礎(chǔ)，在三維空間模型的分析中形成大規(guī)模圖示，有利于減少技術(shù)的投入成本。同時，傾斜攝影技術(shù)獲取信息所占用的內(nèi)存小，方便在網(wǎng)絡(luò)空間中傳輸、抄送、整合、共享影像信息。

3.2 飛行平臺

無人機(jī)正常運行過程中，需確保其運行環(huán)境安全、科學(xué)、穩(wěn)定，且飛行期間會對待測環(huán)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(jī)均要在一體化飛行平臺中進(jìn)行起飛、飛行、降落等作業(yè)，且無人機(jī)機(jī)身搭載全天候大負(fù)載動力系統(tǒng)，要承重多至6.0 kg（60 kPa）。所以應(yīng)用無人機(jī)時要注意飛行控制系統(tǒng)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(tài)。

3.3 傳感器

無人機(jī)獲取相關(guān)影像信息后，要借助RIY-DG3pros 傳感器進(jìn)行信號的導(dǎo)入、導(dǎo)出和處理工作，原因是該傳感器可利用一體化攝影模式進(jìn)行地籍信息的標(biāo)識工作，以便在高兼容性、穩(wěn)定性強(qiáng)、低質(zhì)量的控制中總結(jié)城市、農(nóng)村場景數(shù)據(jù)。在此過程中，傳感器也能給予無人機(jī)正確指示，避免飛行高度不達(dá)標(biāo)問題，構(gòu)建一個穩(wěn)定的控制體系?？傊瑐鞲衅骺衫门涮仔詳?shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行信息優(yōu)化，從而提升測點數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，降低錯誤信息發(fā)生概率。同時，傳感器也能逐漸生成更清晰的數(shù)據(jù)信息，并在建立房屋模型的基礎(chǔ)上確定房腳線位置，提高信息元素的精準(zhǔn)度[4]。

4 應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影的地籍房產(chǎn)測量關(guān)鍵技術(shù)

4.1 像控點布設(shè)要求

通過確定無人機(jī)飛行位置、測量現(xiàn)場狀況，得到像控點的分布要點。具體如下：

1）像控點布設(shè)期間，要利用信息化技術(shù)和Smart 3D 算法確定飛行作業(yè)要求，期間要確定地籍房產(chǎn)測量路線，即利用“確定技術(shù)指標(biāo)、制訂飛行計劃、明確無人機(jī)航線”的模式進(jìn)行作業(yè)。

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(yè)的控制點位，可對控制點位間距和位置進(jìn)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(chǔ)上確定綠植、水域、房屋的位置信息。若局部區(qū)域的特征點數(shù)量較少，則需要增加一定數(shù)量的控制點位，在Google Earth 系統(tǒng)的支持下得到一個像素清晰、點位分布均勻、內(nèi)部少量布設(shè)點位的處理方式，此時可使用油漆等元素進(jìn)行人工標(biāo)記。

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

4.2 空三加密技術(shù)要求

無人機(jī)傾斜攝影期間，系統(tǒng)可利用自動算法進(jìn)行運算、評估與測試，以便在光束控制期間能夠得到較為穩(wěn)定的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型。其中，系統(tǒng)可利用一組像片得到一組光線，并將該平差單元作為基礎(chǔ)進(jìn)行加密控制。此時，系統(tǒng)可在中心投影過程中得到一組較為穩(wěn)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(jīng)過必要的平移、旋轉(zhuǎn)得到更為穩(wěn)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(xiàn)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(shù)可對試驗區(qū)影像連接點的坐標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，在確定平差計算重點過程中融合連接點位坐標(biāo)、影像元素內(nèi)容，再將這些元素進(jìn)行表達(dá)，提升空三的成果輸出價值。

4.3 三維空間模型建構(gòu)要求

建立三維空間模型，依據(jù)2000 國家大地坐標(biāo)系、衛(wèi)星點位數(shù)據(jù)、空間站信息確定地籍房產(chǎn)基本信息，再以O(shè)SGB 格式進(jìn)行三維模型表達(dá)，可在Context Capture 系統(tǒng)的支持下建立空間立體模型，為影像數(shù)據(jù)計算提供一定便捷。在影像數(shù)據(jù)提取中，工作人員應(yīng)利用智能化系統(tǒng)對密集點位進(jìn)行標(biāo)識、建構(gòu)，再將現(xiàn)有影像模型與三角TIN 模型進(jìn)行融合，方便系統(tǒng)利用三角TIN 模型生成一整套空間地理信息。此外，Context Capture 系統(tǒng)也能利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)化信息模型技術(shù)自動化計算傳感器中的數(shù)據(jù)信息，再結(jié)合圖例紋理進(jìn)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(shù)據(jù)采集要點

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

4.5 精度評定要點

無人機(jī)傾斜攝影精度評定需要結(jié)合CH/T 9015—20125《三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范》進(jìn)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(yīng)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(nèi)。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(dāng)使用2.0 cm 的分辨系統(tǒng)時，應(yīng)在控制測量誤差的基礎(chǔ)上將粗差率控制在5.9%；若其粗差率超過5.0%，應(yīng)采取措施盡力將其規(guī)范控制在5.0%以內(nèi)。在使用2.5 cm 的分辨系統(tǒng)時，測量誤差會明顯增加，且測量期間還會受到降水、風(fēng)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(yīng)用需求?？傊?，在地籍信息測量中，應(yīng)確定地面分辨率參數(shù)在可控的范圍內(nèi)，測試粗差率的范圍指標(biāo)，并將其分辨率控制在≤2.0 cm 的要求，可降低產(chǎn)品不合格情況發(fā)生概率。

2）邊長精度分析中，需結(jié)合現(xiàn)有體系、試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比與監(jiān)控，在確定房地一體測繪項目標(biāo)準(zhǔn)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(shù)因素，在優(yōu)化改進(jìn)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(yè)面面積參數(shù)進(jìn)行評估，即要分析作業(yè)區(qū)域房屋數(shù)量、地形因素、地形姿態(tài)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(nèi)，再經(jīng)過必要的校對與優(yōu)化，確保3D 建模房產(chǎn)地形信息、圖像信息始終符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

綜上所述，為提高無人機(jī)傾斜測量質(zhì)量，需工作人員重視關(guān)鍵技術(shù)的管理與分析工作，建立穩(wěn)定控制體系，保證測量面積、密度、飛行質(zhì)量均符合應(yīng)用需求。另外，要注意飛行質(zhì)量與成像質(zhì)量之間的關(guān)系，在安全、穩(wěn)定、無霧霾影響條件下進(jìn)行測量作業(yè)可進(jìn)一步提高航拍質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及準(zhǔn)確性。