应用倾斜摄影三维建模的不动产测绘技术研究

段隆辉

（佛山市高明区不动产登记中心，广东 佛山 528500）

1 引言

房产和地籍测绘的主要对象是面积、权属、结构属性以及房屋用途。传统房地产测绘存在劳动密集、费时、成本高的问题，近年发展起来的基于无人机倾斜摄影测量模型的重建技术，凭借数据采集成本低、效率高、实时重建3D 模型等优势，可应用于房地产测量和制图实际生产中[1]。

本文介绍了基于倾斜摄影三维建模的房地产调查和制图方法，结合测量实践，经比较分析，结果表明：与传统的房地产测量和制图相比，该方法优势明显。

2 基于倾斜摄影三维建模的不动产测绘方法

本文采用图像控制点设计和测量、航空图像采集、空三解算、三维模型和正射影像生成、裸眼3D 采集等方法，具体流程如图1 所示。

2.1 无人机倾斜摄影数据采集

图1 技术流程

无人机倾斜航测通过在无人机上安装五镜头倾斜摄像机系统进行，其中一个镜头捕获地面目标正射影像，其他四个镜头收集地面目标前后左右影像，在拍摄时获取POS 数据，包括图像方向、位置、高度和减少间距姿态信息。超低空飞行的无人机高度设置为60到80 m，获取更高地面分辨率图像，确保3D 模型重建的准确性。若调查区域高度差较大，则分区域采集图像并建模。采用高密度相位控制，即图像控制点每100 ～200m 放置一次，每平方公里40 个以上图像控制点需预先布设，以针对远距离减少模型的几何变形。

2.2 倾斜摄影三维模型重建

倾斜摄影三维模型重建通过对倾斜摄影获取的影像进行多视影像联合平差、多视影像密集匹配，即基于物方的多视立体匹配、构建TIN 格网、纹理映射等而实现[2]。多视影像联合平差基于影像间的几何变形和遮挡问题，结合POS 数据在每级影像上进行同名点匹配和自由网光束法平差；多视影像密集匹配，即检索多视影像上的特征点、特征线，确定二维矢量数据集，将不同视角二维数据集转化为三维矢量数据，进行滤波处理，融合不同匹配单元，形成统一数字表面模型。

2.3 三维裸眼采集

用裸眼进行三维采集是基于建筑物侧面分散点的正交性原理，采集三维房屋，这主要是以常规房屋的相邻面为特征。这些相邻面彼此垂直、相同高度和相对面彼此平行。三维EPS 采集系统二、三维操作界面联动的优势，确保房屋的边缘、角落和模型完美契合[3]。

3 试验及精度分析

测区位于广东省佛山市顺德区一个村庄，面积约0.5 平方公里，主要是住宅，建筑物多为3 ～4 层。试验使用配备了五镜头倾斜摄像机的六旋翼无人机采集图像数据（如图2 所示）。无人机相对高度65m，飞行速度8.2m/s，航向重叠率80%，横向重叠75%，图像尺寸4864 像素×3648 像素，图像背景的分辨率1.2cm。

3.1 试验结果

根据基于倾斜摄影三维建模的房地产测绘方法，首先，为检查图像质量，对倾斜图像数据预处理；调整图像色差，降低斜射曝光时图像中每种光的对比度，

图2 倾斜摄影测量（倾斜视角和垂直视角）

减少强度不一致带来的模型精度引起的误差影响；检查POS 数据并删除姿态不好的影像。其次，将预处理的倾斜图像导入Smart3D 进行空三处理，生成数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）。然后将DSM和DOM 导入EPS 三维采集系统，收集地形特征和地貌，获得平面图和三维地图，如图3 所示。

3.2 精度分析

房地产测量和制图、地籍测量、其他房地产测量和制图的精度要求是基于界址点位置误差，相邻界址点间距误差及面积测量精度。对每个指标进行分析。

图3 平面图（左）和三维立体图（右）

（1）界址点精度分析：为验证房地产平面图的点的精度，收集了拐角、墙、道路拐角等特征点，并以这些点的坐标为房地产平面图的验证点，计算验证点误差，确认是否满足相关规范。试验采用常规测量方法，共采集620 个检测点（部分界址点精度分析如表1 所示），计算后的检测点误差为0.03m。其中，455 点的点误差在区间[0，m]，146 点的点误差在区间[m，2m]，大于2m的点数为19，总误差率为3.1%，可以看出，检测点的位置误差符合标准要求（平均误差m为5cm）。 （2）边长精度分析：为验证边长精度，选46 条边进行平面内分析，并在测区测量了46 条边的长度作为检查依据。经计算，检查边的长度误差为0.037m，其中39 个边边长误差绝对值在区间[0，m]，6 个边边长绝对值为误差的绝对值，误差区间[m，2m]的边长误差，一侧大于2m，总误差率为2.2%。可得出：精度UAV倾斜摄影三维建模（即相邻界址点间的距离）的建筑物边长测量结果符合要求（每5cm 需要平均误差m）。 （3）面积精度分析：选择并测量计划中15 栋房屋的面积，作为检查面积精度的基础。具体数据统计如表2 所示。15 栋房屋中，6 处面积误差的绝对值在[0，m]范围，9 处的面积误差的绝对值在9 的范围内，房屋的范围是[m，2m]。因此，基于无人机倾斜摄影的3D 建模房地产地形和测绘面积测量的精度符合规范要求。

表1 界址点精度分析

表2 面积精度统计

通过对界址点位置误差、相邻界址点间距误差、面积测量精度的比较分析可知，采用倾斜摄影的3D 建模方法，获取的房地产测量和制图精度，满足规范要求，该技术用于房地产测量和制图有效。

4 相较传统不动产测绘具有的优势

本文将无人机倾斜摄影测量的3D 建模技术用于房地产测量和制图。与传统不动产测绘相比，优点如下： （1）不需进入院子，只需在开阔地测量，即可得到真实三维模型，且可以将五点方法用于模型中。 （2）可直接在3D 模型中采集门廊、屋檐廊道、天棚廊道和其他附属房屋设施的数据，无需选择地面上的投影点，减少了人为因素造成的误差；三维映射可从多个视角收集数据。与全站仪相比，盲点极小，减少了复杂地形上支点引起的误差，突出了精度优势。（3）节省了来自层数、属性等的屋檐校正测绘，方便、快捷、高效，降低了测量单元的运行成本。