淺談數(shù)字化測量新技術(shù)在房地一體化中的應(yīng)用

王立爭 趙世鑫

（1、遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，遼寧 沈陽110000 2、沈陽諾丁山科技有限公司，遼寧 沈陽110000）

2019 年中央1 號文件明確提出“加快推進宅基地使用權(quán)確權(quán)登記頒證工作，力爭2020 年基本完成?！鞭r(nóng)村宅基地及房屋權(quán)籍調(diào)查是復(fù)核農(nóng)村宅基地、集體建設(shè)用地權(quán)屬調(diào)查、地籍測量成果，完成地上房屋及其定著物的調(diào)查和測量，建立農(nóng)村“房地一體”的權(quán)籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫。

傳統(tǒng)的作業(yè)方法，通常采用GPS－RTK 結(jié)合全站儀的實地測量方法，該方法的優(yōu)點是精度高，缺點是工作量大，需投入大量人力、物力且效率低、周期長、成本高。采用數(shù)字化測量作業(yè)方法，基于無人機技術(shù)的傾斜航空攝影測量，可以方便、靈活地獲取攝取多角度高分辨影像，快速自動地生成實景三維模型，基于實景三維模型進行地理要素采集，節(jié)省了時間，降低成本，提供效率。本文依托真實的房地一體化項目，利用無人機傾斜攝影方法獲取地籍測量、宅基地測量數(shù)據(jù)，希望為實現(xiàn)農(nóng)村宅基地快速調(diào)查測量提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)采集

無人機傾斜攝影測量技術(shù)是一項無接觸測量技術(shù)，它同時具備了遙感、正攝、三維建模等測量技術(shù)手段的優(yōu)點。該技術(shù)目前應(yīng)用越來越成熟，無人機形式多樣，為了保證精度，采用五鏡頭多旋翼無人機進行數(shù)據(jù)采集。

1.1 像控點布設(shè)

其中像控點的密度和平面位置精度直接影響基于三維傾斜攝影生產(chǎn)的房地一體成果資料的平面位置精度。因此，應(yīng)根據(jù)村莊的形狀、大小以及村莊道路的分布情況，布設(shè)點位均勻、始終的像控點。像控點點位應(yīng)選擇在易于判別、特征明顯、與周圍地物顏色反差大、盡可能為永久地物并易于影像上精確定位刺點的特征點。像控點布設(shè)完畢后進行航線設(shè)計并進行無人機飛行，獲得高分辨率傾斜影像如圖1。同時注意，保證像控點精度，若像控點誤差過大也會出現(xiàn)空中三角測量失敗，這時只能進行復(fù)測像控點并重新進行空中三角測量。

1.2 重疊度選擇

在進行航線規(guī)劃時應(yīng)根據(jù)模型的清晰度、地形的變化選擇適當?shù)闹丿B度，若重疊度過低會導(dǎo)致空中三角測量失??；若重疊度過高會增加數(shù)據(jù)量增加數(shù)據(jù)處理時間。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 建模流程

利用ContextCapture Center 軟件來完成三維模型的建立，ContextCapture Center 軟件可將不同角度的數(shù)字影像作為輸入，并將相機屬性、影像位置、像控點等導(dǎo)入，經(jīng)過軟件自動化處理，輸出可量測的實景三維模型。三維模型效果圖如圖1 所示，三維建模的流程圖如圖2 所示。

圖1 實景模型

圖2 流程圖

在進行數(shù)據(jù)處理的時候應(yīng)特別注意坐標系的選擇，應(yīng)選擇對應(yīng)外業(yè)的坐標系及中央經(jīng)線，若選擇錯誤的坐標系則會產(chǎn)生不可逆的錯誤，只能重新進行數(shù)據(jù)處理。此外在數(shù)據(jù)處理時還應(yīng)注意空三分層、集群時輔機引擎顯示not found。

空三分層：出現(xiàn)空三分層應(yīng)檢查一下空三的三維視圖，確定分層部位的大小。若分層部位較小即可使用連接點進行矯正，若分層部位較大則需進行空三設(shè)置并重新進行空中三角測量，若還是無法解決就需要檢查照片重疊度、像制點誤差；若是照片重疊度不夠?qū)е碌目杖謱有枰M行補拍，并重新進行數(shù)據(jù)處理；若是像制點誤差較大則需對像控點進行復(fù)測，使用復(fù)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，一般可解決問題。

集群時輔機引擎顯示not found：輔機引擎出現(xiàn)not found 時應(yīng)是輔機與主機不在同一局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，或者輔機設(shè)定的監(jiān)控路徑與主機設(shè)定的監(jiān)控路徑不一致；解決方法也較簡單，若是輔機與主機不在同一局域網(wǎng)內(nèi)只需進行網(wǎng)線配置即可。若輔機設(shè)定的監(jiān)控路徑與主機設(shè)定的監(jiān)控路徑不一致則需重新設(shè)置一下輔機的監(jiān)控路徑就能解決問題。

2.2 空三報告

在數(shù)據(jù)處理過程應(yīng)按照流程來進行操做，可以在空中三角測量完成后進行查看空三報告，空三報告中包含項目摘要、鏡頭畸變、照片位置、照片匹配、像控點、連接點六項，空三報告如圖3 所示?？杖龍蟾嬷袘?yīng)重點注意相機位置和像控點誤差，相機位置可以很好的表現(xiàn)出空三質(zhì)量，如有空三分層、空三錯亂等問題都可以在相機位置中表現(xiàn)出來，此外相機位置會出現(xiàn)高度上的略微偏移，這是像控點對于相機位置進行了矯正。畢竟相機位置本身是有一定的誤差。若相機位置在高度上的偏移較大則需進行像控點和相機位置的檢查，找出原因并作出針對性解決。像控點誤差應(yīng)重點關(guān)注3D Error [meters]，3D Error[meters] 誤差不宜大于0.01，若大于0.01 則說明相控點誤差較大，可進行像控點復(fù)測并重新進行數(shù)據(jù)處理。如圖3 所示，空三位置無明顯分層、錯亂，較為平整；也并無單個相機分離整體，其中兩側(cè)視圖上相機均勻分布成一條線形，正視圖上可見每個相機位置，航線分布也較為清晰。這說明該空三并未出現(xiàn)分層、錯亂現(xiàn)象，如像控點誤差在合理范圍內(nèi)時，該空三質(zhì)量合格。

圖3 空三報告

3 平面圖繪制

應(yīng)用中海達HIDATA 軟件進行平面圖繪制，可直接導(dǎo)入Tif、img、hdc 等格式影像，也可直接打開dxf、dwg 格式文件。本項目采用osgb 格式的三維實景模型，先將窗口設(shè)置成三維窗口然后導(dǎo)入三維實景模型，若不將窗口設(shè)置成三維窗口那么三維實景模型無法導(dǎo)入。后對應(yīng)房屋、道路類型來選擇不同線形。若房屋房檐突出可使用工具對房檐進行削除。

房屋平面繪制應(yīng)根據(jù)三維實景模型以房屋側(cè)面為基礎(chǔ)，進行房屋平面圖的繪制，如圖4 所示。應(yīng)選擇清晰度最高的特征點采集并選擇最佳視角，避免出現(xiàn)坐標偏移；對于房屋密集或者存在嚴重遮擋的情況下不要強行采集，經(jīng)過外業(yè)補測后再進行采集。最終成果如圖5 所示。

圖4 繪制平面圖

4 結(jié)論

圖5 房屋平面圖

在房地一體化中運用數(shù)字化測量新技術(shù)可通過對房屋建筑物全方位進行拍攝影像數(shù)據(jù)的采集，并能高精度、高效率獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，還能通過軟件技術(shù)生成三維實景模型，真實客觀的將地面地物以及地形變化反映出來。無人機數(shù)據(jù)采集-ContextCapture Center 實景建模-HIDATA 平面圖繪制，在實際應(yīng)用過程中，在進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集時應(yīng)特別注意相片重疊度不宜過低，同時也應(yīng)注意像控點精度不宜過差，若沒有注意這些問題會給內(nèi)業(yè)帶來一些不必要的麻煩，外業(yè)也需要進行補飛或復(fù)測像控點。在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時也應(yīng)特別注意空三質(zhì)量是否合格，若不合格應(yīng)及時尋找問題并解決，空三質(zhì)量不合格會使得后續(xù)的工作或多或少出現(xiàn)一些問題，這樣會增加成本，也會增加一些負擔(dān)。中海達HIDATA 基于數(shù)字正射影像與三維影像采集，面對復(fù)雜地形也可以高效靈活完成測繪任務(wù)；應(yīng)注意的是在采集特征點時應(yīng)多角度旋轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)坐標偏移。同時對與遮擋物較多的情況下不可強行采集特征點，這樣很容易造成特征點坐標的偏移，對于遮擋物多的地形應(yīng)采取其他軟件進行采集特征點。數(shù)字化測量新技術(shù)完全實現(xiàn)了房地一體化勘測的目標，節(jié)約了大量人力，保證了測繪質(zhì)量，同時提高了工作效率。