傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用研究

梁定毅

（梧州市國(guó)土資源勘測(cè)規(guī)劃院，廣西梧州 543002）

0 引言

進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪，要對(duì)全部不動(dòng)產(chǎn)信息進(jìn)行細(xì)致的了解，詳細(xì)掌握位置、現(xiàn)狀、規(guī)模、使用情況等。房產(chǎn)的前期調(diào)查通常是人工進(jìn)行的，依靠人們完成現(xiàn)場(chǎng)拍攝，但是這種方式效率不高，所得到的信息也僅是依靠二維角度展開分析，而且因?yàn)榈匦伪容^復(fù)雜，特別容易引發(fā)不動(dòng)產(chǎn)信息丟失。最近幾年，開始使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，用來(lái)完成對(duì)三維空間信息和數(shù)據(jù)的測(cè)量，獲得了一定的效果，而且也使作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)性變低，還可以把測(cè)繪中得到的數(shù)據(jù)用云點(diǎn)圖像加以展示。國(guó)內(nèi)外都在無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)方面加大研究，開始在不動(dòng)產(chǎn)的測(cè)量上加大對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)的使用，而且國(guó)外在軍事、農(nóng)業(yè)等方面也開始應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)，我國(guó)一般將無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)用來(lái)進(jìn)行工程、竣工及對(duì)礦山等的測(cè)繪，也取得了一定的成績(jī)[1]。在開始研究時(shí)，使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠和MAX 技術(shù)構(gòu)建在一起，可以搭建三維城市模型，也加快了獲取三維空間數(shù)據(jù)的速度。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概述

一種無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，即在無(wú)人機(jī)上方設(shè)置傾斜攝影，還設(shè)置不同的數(shù)據(jù)傳感器以及不同傾斜角度的相機(jī)，使不同角度的相機(jī)可以因角度變化而重新組合不同的數(shù)據(jù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速、精準(zhǔn)地獲取。無(wú)人機(jī)設(shè)備能夠利用POS 系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和整合，這樣就能在三維空間中做到對(duì)無(wú)人機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)攝影等裝置進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，這樣能確保數(shù)據(jù)不會(huì)失真，從而確保進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作所得到的數(shù)據(jù)都是非常精準(zhǔn)的。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)還能用來(lái)對(duì)不同的影像以及在平差攝影在垂直及傾斜等方向上實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，這樣就能避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)形變。利用POS 系統(tǒng)，能夠?yàn)闊o(wú)人機(jī)搭建數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)平臺(tái)，而且也能夠多方向地完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，可以在自由網(wǎng)中自主發(fā)揮，針對(duì)控制點(diǎn)可以構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程式，這樣就能保證不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪所得出的數(shù)據(jù)具有很高的精準(zhǔn)度。在密度較高的位置開展測(cè)繪工作，無(wú)人機(jī)可以利用分割影像的技術(shù)，把傾斜圖案所得到的圖形開展分割和紋理聚類等活動(dòng)，這樣就可以算出不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)的匹配性，還可以使不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)在采集當(dāng)中表現(xiàn)出輻射性，確保無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)能夠在一種平衡的光感條件下使用[2]。無(wú)人機(jī)傾斜攝影的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在可以為不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪的開展提供較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐，確保所得到的數(shù)據(jù)是真實(shí)有效的，而且還可以加快不動(dòng)產(chǎn)測(cè)試得到數(shù)據(jù)的速度。一般不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪獲得的都是體現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)二維屬性的，通過(guò)測(cè)繪不能精準(zhǔn)獲得不動(dòng)產(chǎn)方面的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。但是使用無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)，在遠(yuǎn)距離對(duì)不動(dòng)產(chǎn)的狀況開展實(shí)時(shí)采集時(shí)，也可以做到對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳，還可以構(gòu)建起三維模型。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行仿真建模，避免測(cè)量得到的數(shù)據(jù)存在很大的誤差。對(duì)不動(dòng)產(chǎn)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)使用無(wú)人機(jī)技術(shù)，在無(wú)人機(jī)中安裝采集數(shù)據(jù)的裝置，能省下很多人力，也可以降低在測(cè)繪方面的資金支出。在三維空間中使用無(wú)人機(jī)傾斜技術(shù)，能夠用技術(shù)替代人工，計(jì)算更精準(zhǔn)，時(shí)間更短。一般情況下使用傾斜攝影技術(shù)，其包括的5 種傾斜角度能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的智能分析，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的迅速傳遞。傾斜攝影涉及的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，前提同樣是要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞，提前計(jì)劃好航道，從不同的攝影角度對(duì)要測(cè)量的對(duì)象展開分析，確定好航高、攝影參數(shù)、航線規(guī)劃等不同維度的準(zhǔn)備工作。攝影應(yīng)當(dāng)將空間和對(duì)象進(jìn)行匹配，確保分辨率、攝影角度誤差被控制在合理范圍內(nèi)，對(duì)圖像進(jìn)行羽化，在圖像上創(chuàng)建坐標(biāo)，從而得到附近圖像的信息，展開多元化和精準(zhǔn)性的數(shù)據(jù)匹配工作。

2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，可以提高工作便利性。與傳統(tǒng)的RTK 技術(shù)（差分載波相位技術(shù)）相比，傾斜攝影測(cè)量方法的制圖效果更好。測(cè)繪人員在測(cè)繪不動(dòng)產(chǎn)時(shí)，往往會(huì)遇到復(fù)雜的地形，傾斜攝影測(cè)量可以滿足不同情況下的測(cè)繪需求，降低外界因素對(duì)測(cè)繪工作的影響，其環(huán)境適應(yīng)性較好。

（2）在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中，測(cè)繪人員可以應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)有效解決投影點(diǎn)設(shè)置問(wèn)題。在提取地物紋理特征時(shí)，測(cè)繪人員可以應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)獲得高分辨率的航空攝影圖像，無(wú)須重新設(shè)置投影點(diǎn)[3]。因此，這項(xiàng)技術(shù)的工作效率更高。

（3）測(cè)繪人員還可以應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)快速地構(gòu)建三維實(shí)景模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理以及圖像繪制。

（4）測(cè)繪人員可以應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)降低測(cè)繪難度。測(cè)繪人員通常會(huì)應(yīng)用具有傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪，這種無(wú)人機(jī)操作非常簡(jiǎn)單，工作效率較高。

3 地形測(cè)繪中無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用方法

3.1 準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作是保證傾斜攝影技術(shù)順利實(shí)施的重要基礎(chǔ)，主要涉及3 個(gè)方面。

（1）飛行器飛行的過(guò)程中很大程度上會(huì)受到天氣因素的影響，因此在實(shí)際開展航測(cè)工作之前需要先對(duì)天氣條件進(jìn)行預(yù)測(cè)，避免大風(fēng)、霧霾、降雨等天氣情況對(duì)測(cè)繪作業(yè)造成不利影響。因此，應(yīng)選在良好的天氣條件下進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)，以保證設(shè)備的穩(wěn)定性以及結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）由于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)施需要依靠飛行器作為載體，因此應(yīng)遵循我國(guó)空域管理相關(guān)規(guī)定，在天氣條件允許的情況下進(jìn)行飛行空域申報(bào)工作，并在派出所進(jìn)行備案，以確保測(cè)量工作的順利進(jìn)行。

（3）在正式進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)之前，需要先安排專門人員負(fù)責(zé)試飛、試照工作，在多方面條件穩(wěn)定的基礎(chǔ)上再開展測(cè)繪。

3.2 控制點(diǎn)布置

在以往的測(cè)繪工作中，控制點(diǎn)的設(shè)置難度很大。因此，測(cè)量員需要結(jié)合飛行要求，確保檢查點(diǎn)的準(zhǔn)確性，并嚴(yán)格控制重疊程度。例如，在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪的邊緣位置，測(cè)繪人員需要保證重疊度符合相關(guān)要求，從而為平差處理提供保障。測(cè)繪人員在工作中可以應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)高效地開展控制點(diǎn)布置工作。通常，控制點(diǎn)之間的距離要保持在300m 左右，以保證測(cè)繪結(jié)果的精度。測(cè)繪人員應(yīng)該將控制點(diǎn)均勻設(shè)置在不動(dòng)產(chǎn)的邊緣位置，并做好噴涂和標(biāo)記工作。點(diǎn)位數(shù)據(jù)采集不能一次性完成，測(cè)繪人員通常需要采集3 組點(diǎn)位數(shù)據(jù)并取平均值。另外，各組數(shù)據(jù)的誤差不能過(guò)大，需要控制在1cm 以內(nèi)。同時(shí)，測(cè)繪人員要及時(shí)剔除異常的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。此外，測(cè)繪人員還要拍攝控制點(diǎn)的遠(yuǎn)景照片和近景照片，以滿足方位確定和轉(zhuǎn)刺要求[4]。

3.3 航空攝影

航空攝影是不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪的基礎(chǔ)工作，也是決定圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，工作人員必須監(jiān)督飛行過(guò)程。在準(zhǔn)備階段，工作人員要對(duì)無(wú)人機(jī)的性能進(jìn)行檢查，以避免無(wú)人機(jī)在飛行中出現(xiàn)故障。工作人員還要核對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行參數(shù)，確保其與設(shè)計(jì)方案中的數(shù)值相符，避免參數(shù)偏差過(guò)大而對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)造成不利影響。在航拍過(guò)程中，工作人員需要及時(shí)獲取無(wú)人機(jī)的飛行情況，保證無(wú)人機(jī)航線的正確性。此外，工作人員還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以及時(shí)調(diào)整無(wú)人機(jī)的飛行方向與高度。完成航拍后，工作人員還要選擇可靠的降落平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)的下載和存儲(chǔ)。

3.4 三維模型的構(gòu)建

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，主要依靠低層航空完成各種角度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)捕捉，并通過(guò)分析相關(guān)圖像數(shù)據(jù)，獲得地物地貌的真實(shí)情況。在這種情況下，這種技術(shù)的實(shí)施需要依靠三維模型的構(gòu)建，從而將測(cè)量物體信息更加直觀地展示出來(lái)。而傾斜攝影三維建模所涉及的內(nèi)容主要有3 個(gè)方面：①圖像預(yù)處理；②三維空間的創(chuàng)建，有效借助立體映射技術(shù)來(lái)對(duì)平面坐標(biāo)與高程等內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算；③密集匹配，也就是軟件會(huì)根據(jù)多幅圖片當(dāng)中的共同特點(diǎn)展開匹配計(jì)算，并完成三維模型的構(gòu)建。隨后，通過(guò)將二維模型與軟件有機(jī)結(jié)合就可以進(jìn)一步得出實(shí)景模型、建筑面積等多樣化的數(shù)據(jù)信息。傾斜攝影測(cè)量需要飛行器搭載傳感器完成數(shù)據(jù)影像的采集，其整體過(guò)程主要可以分為4 個(gè)環(huán)節(jié)：①通過(guò)飛行器完成數(shù)據(jù)信息的采集，同時(shí)應(yīng)保證天氣狀況與光照水平良好；②檢測(cè)圖像的質(zhì)量水平，并選擇出可以滿足建?；拘枨蟮膱D像進(jìn)行預(yù)處理；③完成三維立體模型的創(chuàng)建；④通過(guò)三維立體模型來(lái)反映出不動(dòng)產(chǎn)的實(shí)際情況。值得注意的是，通過(guò)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)拍攝不動(dòng)產(chǎn)需要將飛行器高度控制在150m 左右，航向重疊范圍應(yīng)控制在80%左右，而旁向重疊范圍則應(yīng)控制在70%左右，從而可以更加準(zhǔn)確、全面地完成圖像數(shù)據(jù)信息的獲取，為后續(xù)環(huán)節(jié)的開展奠定基礎(chǔ)[5]。

3.5 獲取測(cè)繪所需的影像信息

為了提高無(wú)人機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測(cè)繪人員在做好不動(dòng)產(chǎn)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪工作時(shí)，應(yīng)提前確定調(diào)查任務(wù)，詳細(xì)掌握不同地區(qū)的氣候條件，多維展開數(shù)據(jù)分析，從而開發(fā)出最科學(xué)的無(wú)人機(jī)航道，再依托無(wú)人機(jī)的飛行實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)定位平臺(tái)的位置。無(wú)人機(jī)在具體飛行時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)偏離航道的情況，無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)，應(yīng)當(dāng)完成對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)被測(cè)量對(duì)象拍照留存影像，用圖像將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行記錄。也是為了后續(xù)能夠借助于圖片驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性，建立三維影像，同時(shí)也可以方便開展后期的數(shù)據(jù)分析。還可以用其他輔助儀器幫助完成拍攝，還能針對(duì)空中三角測(cè)量技術(shù)不斷進(jìn)行改進(jìn)，幫助該技術(shù)實(shí)現(xiàn)推廣和使用。使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝時(shí)，能夠?qū)o(wú)人機(jī)的飛行動(dòng)作、轉(zhuǎn)彎等進(jìn)行把控，或者也可以對(duì)拍攝的設(shè)置情況做出改變，如曝光、延時(shí)拍攝等，都是可以更改的設(shè)置。這樣才能保證獲得的圖像真實(shí)性更好，可以比較直觀地獲得真實(shí)的數(shù)據(jù)，這樣也可以推動(dòng)測(cè)繪工作更好地開展。

3.6 空中三角測(cè)量中的應(yīng)用

在測(cè)量當(dāng)中空三重加密非常重要，也就是對(duì)圖像進(jìn)行分析，精準(zhǔn)確定某一些位置的元素。以往的測(cè)量用到了三角測(cè)量法，這種測(cè)量方式存在一定的缺點(diǎn)。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)在空中飛行時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，而且在飛行中會(huì)受到風(fēng)向等的影響，無(wú)人機(jī)做不到絕對(duì)的穩(wěn)定，所以會(huì)影響到圖像最終的效果，不利于連接點(diǎn)對(duì)圖像信息進(jìn)行提取，還有可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)圖像的偏轉(zhuǎn)角度很大程度地超過(guò)預(yù)期，造成圖像和連接點(diǎn)無(wú)法做到預(yù)定的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。這時(shí)應(yīng)當(dāng)依托人工展開調(diào)節(jié)，否則就不能及時(shí)將后面的圖形拼接起來(lái)，加大人工工作量，也會(huì)使項(xiàng)目工期受到影響。在具體進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以借助各種圖像處理工具，其中拍攝下來(lái)的圖像、所得到的數(shù)據(jù)是處理的重點(diǎn)。想要簡(jiǎn)化處理流程，可以挑選兩條線路當(dāng)作框架，之后開展自由匹配。還可以針對(duì)連接點(diǎn)開展數(shù)據(jù)的提取以及測(cè)試，保證連接點(diǎn)是均勻排布在一起的。而且，也可以人為建立一些連接點(diǎn)，增強(qiáng)模型中不同路線彼此的連接強(qiáng)度。同時(shí)，在對(duì)連接點(diǎn)進(jìn)行增添操作時(shí)，要遠(yuǎn)離邊緣位置，挑選那些圖像中心的位置進(jìn)行連接點(diǎn)添加，這樣邊緣才不會(huì)出現(xiàn)形變[6]。

3.7 數(shù)據(jù)處理工作

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作之前，必須對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，以確保其在運(yùn)行過(guò)程中正常工作。在完成信息采集工作之后則需要通過(guò)Smart3D 軟件建模，并通過(guò)PIX4D mapper 等相關(guān)軟件對(duì)圖像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行二次加工處理。例如，在開展不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪項(xiàng)目的過(guò)程中，通過(guò)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以得出建筑物尺寸，并通過(guò)全站儀對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證傾斜攝影測(cè)量技術(shù)得出的信息可以滿足不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工程的實(shí)際需求。結(jié)合其實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)比傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在精密度以及清晰度方面都有著明顯的提升，同時(shí)也為相關(guān)工程建設(shè)提供了更加精確的數(shù)據(jù)參考。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用還可以進(jìn)一步對(duì)常規(guī)測(cè)量流程加以優(yōu)化，進(jìn)而起到減少測(cè)量誤差、提升測(cè)量精度以及提高作業(yè)效率的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在新時(shí)代下，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中的應(yīng)用是測(cè)繪行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中，測(cè)繪人員可以應(yīng)用該技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的不足，提高數(shù)據(jù)采集的便捷性和效率。在應(yīng)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)時(shí)，測(cè)繪人員需要做好準(zhǔn)備工作、控制點(diǎn)布置、航空攝影、空三加密、數(shù)據(jù)處理等工作，確保不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪成果達(dá)到使用要求。同時(shí)，測(cè)繪部門還要通過(guò)優(yōu)化參數(shù)、提高攝影質(zhì)量、提高人員素養(yǎng)等途徑來(lái)建立完善的質(zhì)量控制體系，充分發(fā)揮出傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的作用。