應用傾斜攝影三維建模的不動產測繪技術研究

胡翔志

摘 ? 要：本文結合福建省南安市某村的測量實踐，將無人機傾斜攝影測量三維建模技術應用于不動產測繪，探討了基于傾斜攝影測量三維建模的不動產測繪的可行性并進行了精度驗證。研究對比了基于傾斜攝影三維建模的不動產測繪相較于傳統(tǒng)不動產測繪的優(yōu)勢，對不動產測繪的具體生產作業(yè)具有一定的借鑒和參考價值。

關鍵詞：不動產測繪 ?傾斜攝影 ?精度 ?優(yōu)勢

中圖分類號：P231;TU198 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0014-02

一般不動產測繪包括房產測繪、地籍測繪、林業(yè)資源調查、草場資源調查和海籍測量等，其中房產測繪和地籍測繪的主要對象是城鎮(zhèn)及農村房屋的面積、權屬、結構屬性、利用現(xiàn)狀等。隨著我國社會經濟不斷高速發(fā)展，不動產價值相應不斷提高，這使得國家對不動產測繪越來越重視、要求越來越高。而傳統(tǒng)不動產測繪工作量大、耗時長、成本高的問題一直沒有較好地解決。基于無人機傾斜攝影測量模型重建技術是近年來發(fā)展起來的一項新技術，因其數據采集成本低、效率高，重建的三維模型現(xiàn)勢性好等特點，將無人機傾斜攝影測量三維建模技術應用于不動產測繪實際生產有著諸多優(yōu)勢。

本文闡述了基于傾斜攝影三維建模的不動產測繪方法;并將該方法應用于實際作業(yè)進行試驗，對其結果進行了對比分析;此外，將該方法與傳統(tǒng)不動產測繪做了全面的優(yōu)勢比較。

1 ?基于傾斜攝影三維建模的不動產測繪方法

本文所研究方法的基本思路為：像控點的布設與測量、航空影像采集、空三解算、生成三維模型與正射影像、三維裸眼采集平面圖等，具體流程如圖1所示。

1.1 無人機傾斜攝影數據采集

無人機傾斜攝影是通過在無人機上搭載五鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)，其中一個鏡頭獲取地面目標物的正射影像，其余四個鏡頭采集地面目標物前、后、左、右四個方向的傾斜影像，并可在拍攝瞬間獲取包含影像位置、高度、姿態(tài)等信息的POS數據。超低空飛行;即無人機航高設置為60～80m左右，以便獲得地面分辨率較高的影像，以保證三維模型重建的精度。如測區(qū)高差較大，應分區(qū)采集影像、分區(qū)建模。密集相控;即每隔100～200m左右布設一個像控點，每平方公里不少于40個像控點，并且應該事前做好像控，以減小模型遠距離的幾何失真。

1.2 傾斜攝影三維模型重建

傾斜攝影三維模型重建是通過對傾斜攝影獲取的影像進行多視影像聯(lián)合平差、多視影像密集匹配即基于物方的多視立體匹配、構建TIN格網、紋理映射等，進而實現(xiàn)三維模型的重建。其中，多視影像聯(lián)合平差是基于影像間的幾何變形和遮擋問題，結合POS數據，在每級影像上進行同名點匹配和自由網光束法平差;多視影像密集匹配，即檢索多視影像上的特征點、特征線進而確定二維矢量數據集，再將不同視角二維數據集轉化為三維矢量數據，然后進行濾波處理，將不同匹配單元進行融合，進而形成統(tǒng)一的數字表面模型（DSM）。

1.3 三維裸眼采集

三維裸眼采集主要是運用建筑物側面散點正交原理進行立體房屋的采集，其主要依據是常規(guī)房屋的相鄰面相互垂直、等高以及相對面的相互平行、等距的特性。EPS三維采集系統(tǒng)二、三維操作界面聯(lián)動的優(yōu)勢，保證采集到的房屋邊、角與模型緊密貼合。

2 ?試驗及精度分析

本次試驗測區(qū)位于福建省南安市某鎮(zhèn)，面積約0.5m2，區(qū)域內主要為居民區(qū)，且建筑物大多為3～4層。本次試驗采用六旋翼無人機搭載五鏡頭傾斜攝影相機進行影像數據的采集，其中無人機相對航高為65m，飛行速度為8.2m/s，航向重疊度為80%，旁向重疊度為75%，影像尺寸為4864×3648像素，影像地面分辨率為1.2cm。

2.1 試驗結果

根據上述基于傾斜攝影三維建模的不動產測繪方法，首先對傾斜影像數據進行預處理，即檢查影像質量問題，并對影像進行色差調整，減小在傾斜拍攝曝光瞬間，各影像光線反差、強度不一致導致的模型精度而引起的誤差影響;檢查POS數據，剔除姿態(tài)不好的影像。然后將預處理過的傾斜影像導入Smart3D進行空三處理及數字表面模型（DSM）和數字正射影像（DOM）的生成。將上述用Smart3D生成的數字表面模型和數字正射影像導入EPS三維采集系統(tǒng)，進行地物、地貌的采集，采集得到平面圖和三維立體圖如圖2所示。

2.2 精度分析

房產測繪、地籍測繪等不動產測繪的精度要求是以界址點點位誤差和相鄰界址點間距誤差以及面積測算精度為依據的?，F(xiàn)對各指標進行對比分析，分析結果如表1所示。

（1）界址點點位精度對比分析：為了驗證所采集到的不動產平面圖的點位精度，在測區(qū)采用全站儀常規(guī)測量手段采集到一些房角、墻角、道路拐角等特征點，以這些特征點的點位坐標作為已采不動產平面圖的檢核點，通過計算驗證點點位中誤差，得出驗證點點位中誤差是否滿足相關規(guī)范要求，進而論證基于在傾斜攝三維影模型上所采集到的不動產平面圖的精度。常規(guī)測量手段共采集到檢核點位620個，經計算檢核點點位中誤差為0.03m。其中有455個點的點位誤差在區(qū)間[0，m]內，146個點的點位誤差在區(qū)間（m，2m]內，大于2m點個數19個，粗差率為3.1%。由此可知，檢核點點位誤差符合規(guī)范要求（中誤差m按5cm要求）。

（2）邊長精度分析：為了驗證邊長精度，在平面圖上選取46條邊進行分析，同樣在測區(qū)內實測得到這46條邊相應的長度作為檢核邊。計算得出：檢核邊長中誤差為0.037m，其中有39條邊的邊長誤差絕對值在誤差區(qū)間[0，m]內，6條邊的邊長誤差絕對值在誤差區(qū)間（m，2m]內，大于2m邊長1條，粗差率2.2%。由以上論述可得出：基于無人機傾斜攝影三維建模的不動產測繪邊長（即相鄰界址點間距）量測精度符合規(guī)范要求（中誤差m按5cm要求）。

（3）面積精度分析：在平面圖上選取并量測15幢房屋的面積，在測區(qū)內相應實測這15幢房屋的面積，作為檢核面積精度的依據，具體數據統(tǒng)計如表1所示，15幢房屋中有6幢房屋的面積誤差絕對值在[0，m]區(qū)間內，9幢房屋的面積誤差絕對值在（m，2m]區(qū)間內。因此，基于無人機傾斜攝影三維建模的不動產測繪面積量測精度符合規(guī)范要求。

綜上所述，通過對界址點點位誤差和相鄰界址點間距誤差以及面積測算精度等的對比分析，可以得出基于傾斜攝影三維建模的不動產測繪精度符合規(guī)范要求，即傾斜攝影三維建模技術可應用于不動產測繪。

3 ?相較傳統(tǒng)不動產測繪具有的優(yōu)勢

本文將無人機傾斜攝影測量三維建模技術應用于不動產測繪。根據實踐，相較于傳統(tǒng)測繪作業(yè)方法，得出以下幾點優(yōu)勢：（1）相較于傳統(tǒng)不動產測繪，無需進入庭院進行測繪作業(yè)，只需在空闊地帶做好像控，便可經過對傾斜影像的處理得到真實的三維立體模型，并可在模型上通過五點法的采集。（2）相較于傳統(tǒng)測繪作業(yè)，門廊、檐廊、挑廊等房屋附屬設施可在三維模型上直接采集，無需在地面上選取投影點，消減了人為因素而引起的誤差。（3）相較于傳統(tǒng)測繪作業(yè)，省去外業(yè)屋檐改正、層數、屬性等的調繪，減輕外業(yè)調繪工作量。（4）可在三維立體模型上進行指界，減小了天氣因素對戶外指界工作造成延誤工期的影響。

參考文獻

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