傾斜攝影測量技術在農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證項目中的應用

黃天文

（廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510000）

1 引言

農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證工作具有數(shù)據(jù)采集工作量大、建筑物量邊困難、外業(yè)指界難等特點，常規(guī)的技術路線為：大比例尺地形圖測量→工作底圖制作→權籍調(diào)查→成果整理→數(shù)據(jù)庫建設[1]。常規(guī)作業(yè)方法基本上為人工施測，包括地形測繪、地籍調(diào)查、房產(chǎn)測量等專業(yè)技術，對參與權籍調(diào)查人員的綜合技術要求較高，無法及時獲取界址點位置信息，如房角、滴水線、 飄窗等附屬物空間坐標信息[2]。傾斜攝影測量技術通過不同視角的相機同步采集影像，獲取目標區(qū)域頂面及側視信息，經(jīng)過專業(yè)數(shù)據(jù)處理生產(chǎn)三維模型數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)目標區(qū)域的地形地貌情況[3]。通過專業(yè)軟件，實現(xiàn)地形圖繪制，以及房屋高度、長度、面積、坐標等的量測，為農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證項目提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2 傾斜攝影測量技術概述

傾斜攝影測量技術通過無人機飛行平臺搭載相機獲取外業(yè)數(shù)據(jù)。經(jīng)內(nèi)業(yè)解算基準站和流動站的定位測姿數(shù)據(jù)、影像畸變校正、特征點提取與匹配、像控點布設、解析空中三角測量等主要步驟，通過人工建模方式，生產(chǎn)出滿足項目需求的數(shù)字產(chǎn)品[4]。傾斜攝影測量技術以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景，通過高效的數(shù)據(jù)采集設備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果，直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證，該技術在歐美國家已經(jīng)廣泛應用于應急指揮、國土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等行業(yè)。

3 傾斜攝影技術在房地一體項目中的應用

農(nóng)村房地一體項目內(nèi)容主要包括測量宅基地界址點、農(nóng)村房屋房角點和繪制地籍調(diào)查底圖、權籍調(diào)查、數(shù)據(jù)成果整理、數(shù)據(jù)庫建設、成果材料整理與歸檔。首先在試驗區(qū)布設像控點，然后利用RTK 測量像控點和具有代表性的檢查點坐標[5]。利用設計的方案獲取影像數(shù)據(jù)，制作三維模型，并在三維模型上采集成果數(shù)據(jù)，通過成果數(shù)據(jù)與檢查點的實測數(shù)據(jù)精度對比驗證方案的可行性。本文以廣東省佛山市農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證項目為例，選取竹洞村為傾斜航飛試驗區(qū)。

3.1 數(shù)據(jù)采集

利用飛馬D200-OP300 四旋翼無人機搭載五拼相機，飛行高度80m。傾斜攝影相機像幅為6000×4000，1 至4 號相機焦距35 mm，5 號相機焦距25 mm。航向重疊度80%，旁向重疊度70%，獲取竹洞村0.3 km2的影像數(shù)據(jù)。

3.2 三維模型生產(chǎn)

傾斜攝影數(shù)據(jù)處理及成果制作選用Smart3D 軟件進行生產(chǎn)。主要生產(chǎn)流程包括數(shù)據(jù)預處理、空三加密、全自動三維模型生成、成果輸出等[6]。傾斜攝影數(shù)據(jù)處理及成果制作工藝流程如圖1 所示。

3.2.1 數(shù)據(jù)預處理

數(shù)據(jù)準備包括相機參數(shù)文件、POS 數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)文件的準備和編輯。按要求將航攝獲取的傾斜影像五個鏡頭的數(shù)據(jù)、解算好的POS 數(shù)據(jù)設置好格式，并準備好相機參數(shù)文件，包括相機像素、像幅、焦距、主點和各個相機的方向等信息。

圖1 工藝流程

3.2.2 空三加密

空三加密首先進行大量特征點的提取，其次采用多視匹配和密集匹配等技術，對獲取的特征點進行同名點匹配（如圖2 所示）。然后進行迭代平差優(yōu)化、畸變差校正等步驟，獲取精確的外方位元素，得到每一幅影像精確的空間位置和旋轉角度，以便確定各個影像間的投影關系，為下一步三維重建做準備。同時，通過建立連接點和像控點坐標文件，結合GPS/IMU 信息，實現(xiàn)多視角影像自檢校區(qū)域網(wǎng)平差迭代計算。

圖2 同名點匹配

3.2.3 三維模型生成

完成空三加密后，通過密集匹配技術，根據(jù)高精度的影像匹配算法，自動匹配出所有影像的同名點，并從影像中抽取更多的特征點構成密集點云，從而更精確地表達地物細節(jié)。

對于大范圍海量傾斜攝影數(shù)據(jù)，需對其進行切塊分割（分塊），按照設置的優(yōu)先等級對分割的區(qū)塊內(nèi)的密集點云構建不規(guī)則三角網(wǎng)TIN（如圖3 所示），并生成帶白膜的三維模型。

4 精度驗證分析

利用RTK 野外實測采點，進行實景三維數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢核，經(jīng)對比分析，三維數(shù)據(jù)產(chǎn)品中誤差為0.069 m，最大為0.173 m，最小是0.001 m，模型紋理清晰，可滿足農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證工作的精度要求（限差優(yōu)于±0.2 m，中誤差優(yōu)于±0.1 m）。精度檢核部分結果如表1 所示。

圖3 三角網(wǎng)與三維模型

表1 精度檢核結果

5 結束語

傾斜攝影測量技術通過不同視角的相機同步采集影像，獲取目標區(qū)域頂面及側視信息，實現(xiàn)地形圖繪制，以及房屋高度、長度、面積、坐標等的量測，為房地一體化項目提供可靠的數(shù)據(jù)支持。通過佛山竹洞村的測量實踐表明，傾斜攝影測量方法在提高工作效率的同時，保證了數(shù)據(jù)精度。目前，國內(nèi)外已廣泛開展傾斜攝影測量技術的應用，傾斜攝影建模數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內(nèi)容。