基于傾斜攝影測量的廣州某區(qū)房產(chǎn)測繪研究

黃文嘉

摘? 要：本文概述了傾斜攝影數(shù)據(jù)的獲取，像控點(diǎn)的布設(shè)及測量的具體要求，內(nèi)業(yè)通過空中三角測量，對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，自動(dòng)快速的建立三維模型，再利用繪圖軟件，對實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行采集編輯，從而獲取房產(chǎn)調(diào)查的線劃圖。最后，通過對外業(yè)檢測點(diǎn)數(shù)據(jù)與內(nèi)業(yè)采集的房產(chǎn)線劃圖數(shù)據(jù)進(jìn)行精度對比，說明了傾斜攝影測量技術(shù)完全可以應(yīng)用在城鎮(zhèn)房產(chǎn)調(diào)查領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測量? 房產(chǎn)測繪? 像控測量? 三維模型

中圖分類號：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（b）-0017-03

Abstract： This paper summarizes the acquisition of tilt photography data， the layout of image control points and the specific requirements of measurement. The office work uses aerial triangulation to match the image data， automatically and quickly establish the three-dimensional model， and then uses the drawing software to collect and edit the real scene three-dimensional model data， so as to obtain the line map of real estate survey. Finally， through the accuracy comparison between the external inspection point data and the house property line drawing data collected by the interior industry， it shows that the oblique photogrammetry technology can be applied in the field of urban real estate survey.

Key Words： Tilt photogrammetry; Real estate surveying and mapping; Image control survey; 3D model

城鎮(zhèn)房產(chǎn)調(diào)查工作，由于時(shí)間緊任務(wù)重，利用傳統(tǒng)外業(yè)測繪方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，考慮到航空攝影測量的優(yōu)勢，本文利用航空攝影測量來進(jìn)行該項(xiàng)工作的方法。傳統(tǒng)的航空攝影測量方法是從垂直角度獲取影像數(shù)據(jù)的，無法滿足房產(chǎn)調(diào)查的精度要求;而傾斜攝影測量是近年發(fā)展起來的一種全新技術(shù)，可以快速生成三維模型，既直觀又靈活，并能準(zhǔn)確獲取房屋的權(quán)屬界線。

1? 傾斜攝影

1.1 航攝儀

本文使用DM-402H 旋翼無人機(jī)，搭載五鏡頭DM5-3600 航攝儀， 進(jìn)行同步多視角傾斜攝影來獲取影像數(shù)據(jù)。

1.2 航線設(shè)計(jì)

廣州市某區(qū)房產(chǎn)調(diào)查面積6.65km2，17000多宗地，根據(jù)其形狀和范圍進(jìn)行傾斜攝影的航線規(guī)劃，航線通常要求按東西向敷設(shè)，考慮到本項(xiàng)目的區(qū)域位置獨(dú)特，本次按照了南北方向敷設(shè)航線，共布設(shè)了113條航線，飛行31個(gè)架次，航片總數(shù)109810張。

1.3 參數(shù)設(shè)計(jì)

1.3.1 航攝高度的確定

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的特點(diǎn)，通過對該鎮(zhèn)建筑物高度及相關(guān)障礙物的情況進(jìn)行現(xiàn)場分析，最終確定傾斜攝影測量的飛行相對高度為100m。由于地面分辨率和飛行高度存在以下幾何關(guān)系：

式中：為焦距;H為飛行高度;為像元大小; 為地面分辨率。

根據(jù)式（1）可以得出，同步獲取5個(gè)方向的影像地面分辨率分別是：垂直方向影像為1.4cm，前視、后視、左視、右視4個(gè)方向影像為1.0cm。

1.3.2 航攝重疊度的設(shè)置

根據(jù)任務(wù)的精度要求，設(shè)置航向重疊度為70%～80%，旁向重疊度為60%～70%。

1.3.3 區(qū)域覆蓋設(shè)計(jì)

航攝區(qū)域要覆蓋整個(gè)項(xiàng)目區(qū)域，考慮到區(qū)域邊緣地物的建模效果及精度，航攝時(shí)需要超出項(xiàng)目區(qū)域范圍線外3～4條航線。

2? 像控點(diǎn)及空中三角測量

2.1 像控點(diǎn)測量

2.1.1 像控點(diǎn)布設(shè)

像控點(diǎn)布設(shè)采用航攝前主動(dòng)布設(shè)方式，考慮測區(qū)形狀、攝影航線，按照150m左右網(wǎng)格間距進(jìn)行布控，點(diǎn)位選擇不同于傳統(tǒng)布點(diǎn)方式，本次點(diǎn)位宜選道路中間、視線開闊的空地上等，主要考慮地物的遮擋，盡量保證各個(gè)鏡頭的影像可見，共布設(shè)了247個(gè)點(diǎn)，像控點(diǎn)布設(shè)位置，如圖1所示。

像控點(diǎn)的布設(shè)，具體點(diǎn)位視現(xiàn)場而定，一般利用制作好的模具進(jìn)行現(xiàn)場布設(shè)標(biāo)志，標(biāo)志為“白色十字”，中心點(diǎn)位是圓黑點(diǎn)直徑為5cm。

布設(shè)完像控點(diǎn)標(biāo)志后應(yīng)在現(xiàn)場拍攝2～3張不同角度的照片，照片中要有明顯的參照物，這樣內(nèi)業(yè)做空三加密比較方便快捷，節(jié)約找點(diǎn)時(shí)間。

2.1.2 像控點(diǎn)測量

像控點(diǎn)測量利用廣州衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（GZCORS）進(jìn)行施測，按照GNSS RTK圖根級精度要求采用網(wǎng)絡(luò)RTK測量方式，點(diǎn)位中誤差不大于5cm，觀測兩測回。

進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測量時(shí)，盡量保持衛(wèi)星截至高度角15°以上，衛(wèi)星個(gè)數(shù)不少于6，PDOP值小于4，觀測前要設(shè)置平面收斂閾值不超過2cm，高程收斂閾值不大于3cm。圖根控制點(diǎn)觀測兩測回，測回間要對儀器進(jìn)行初始化，測回間的時(shí)間間隔要超過60s，每測回觀測值要在得到RTK固定解且收斂穩(wěn)定后開始記錄，測回間的平面坐標(biāo)分量較差不大于2cm，垂直坐標(biāo)分量較差不大于3cm。兩測回結(jié)果取平均值作為像控點(diǎn)測量最終成果。

2.2 空中三角測量

進(jìn)行空中三角測量應(yīng)分區(qū)計(jì)算，根據(jù)電腦配置、相片數(shù)量及控制點(diǎn)位置等因素進(jìn)行分區(qū)，利用ContextCapture軟件進(jìn)行原始影像、相機(jī)參數(shù)、POS文件導(dǎo)入，軟件自動(dòng)進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)提取、像對選擇、初始化外方位元素、自動(dòng)連接點(diǎn)匹配、控制點(diǎn)參與光束法平差、色彩均衡等步驟來完成空中三角測量。通過空中三角測量計(jì)算，得到平均地面分辨率（Average ground resolution）為1.24cm，平差后像控點(diǎn)的誤差均值均為0.53個(gè)像素（pixels），都在1個(gè)像素內(nèi)，空三加密成果均符合項(xiàng)目精度要求。

3? 三維模型建立

三維模型的建立是利用多臺服務(wù)器進(jìn)行集群并算，自動(dòng)化程度較高，可以24h不間斷運(yùn)行。利用ContextCapture軟件，在空三加密成果的基礎(chǔ)上，提交三維重建，然后通過軟件自動(dòng)密集影像匹配、三維TIN格網(wǎng)構(gòu)建、白體三維模型的創(chuàng)建、自動(dòng)紋理映射、紋理地圖集打包、細(xì)節(jié)層次生成等過程，生成實(shí)景三維模型成果，格式為OSGB。

4? 數(shù)據(jù)采集

內(nèi)業(yè)采用EPS 3D Survey 三維測圖系統(tǒng)軟件，將項(xiàng)目區(qū)內(nèi)實(shí)景三維模型（OSGB）導(dǎo)入測圖系統(tǒng)，作業(yè)員根據(jù)實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行房屋等要素的采集，采集時(shí)采用正射影像與三維模型窗口聯(lián)動(dòng)模式，圖2左圖為正射影像窗口，圖2右圖為實(shí)景三維模型窗口。

圖3是通過人工內(nèi)業(yè)采集后，形成的房產(chǎn)數(shù)據(jù)圖，圖中的房屋結(jié)構(gòu)、層數(shù)都表示得比較清楚，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)航測不能實(shí)現(xiàn)的缺陷，這樣的數(shù)據(jù)成果可以大大提高農(nóng)村集體土地使用權(quán)城鎮(zhèn)部分房產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目的生產(chǎn)效率。

5? 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)等特征點(diǎn)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(gè)，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)，精度統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

根據(jù)同精度檢測時(shí)，中誤差計(jì)算公式為：

式中：為檢測點(diǎn)總數(shù);為誤差。

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

6? 結(jié)語

目前，低空傾斜攝影測量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)房屋調(diào)查項(xiàng)目中處于起步階段，如此高分辨率影像數(shù)據(jù)的獲取是其它方法難以獲取的，傾斜攝影測量技術(shù)在相關(guān)工程項(xiàng)目中有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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