基于倾斜摄影测量技术的城镇房产调查研究

高树孔

（新疆维吾尔自治区第二测绘院，新疆 乌鲁木齐 830002）

1 引言

由于城市房地产调查时间紧、任务重，使用传统调查和野外测绘方法逐渐不能满足工作需求[1]。无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展的一种全新技术，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，可快速生成直观灵活的3D 模型，准确获取房屋的权属界线，能真实反映房屋和土地利用状况[2]。本文结合实际案例，利用无人机倾斜摄影技术开展测量，并对该技术进行房产测绘的流程进行了探讨。

2 无人机倾斜摄影

2.1 航摄仪

本文使用配有五镜头DM5-3600 航拍相机的DM-402H 旋翼无人机，进行多角度倾斜摄影获取图像数据。

2.2 航线设计

某城镇的房产研究区域总计6.65 平方公里，超过17000 个地块。航拍路线的规划基于其形状和范围，通常需要东西向部署，考虑到项目的独特位置，总共在南北方向部署了113 条路线，进行了31 次飞行，总共拍摄了109810 张航拍照片。

2.3 参数设计

2.3.1 航摄高度的确定

根据项目区域特点，通过对城市建筑物的高度和相关障碍物的情况进行现场分析，最终确定了倾斜摄影测量的相对飞行高度为100 m。地面分辨率和飞行高度之间存在以下几何关系[3]：

公式（1）中：f为焦距；H为飞行高度；u为像元大小；GSD为地面分辨率。根据公式（1），五个方向同时获取的图像分辨率为：垂直方向的图像为1.4 cm，前后视和左右视的分辨率则为1.0 cm。

2.3.2 航摄重叠度的设置

根据任务精度要求，将航向重叠设置为70%至80%，旁向重叠设置为60%至70%。

2.3.3 区域覆盖设计

航空摄影应覆盖整个项目区域。考虑到建模效果和区域边缘要素的精度，航空摄影必须在项目区域范围外增设3 ～4 条航线。

3 像控点及空中三角测量

3.1 像控点测量

3.1.1 像控点布设

航拍前对像控点采用主动设计法，根据调查区域的形状和摄影路线，网格间距为150 m。像控点一般选择在视野开阔的开放空间，避免特征遮挡，确保每个镜头图像可见，共布设247 个像控点，位置如图1 所示。

图1 像控点位置

像控点位置取决于站点，通常用制作的模具将徽标放置在现场，徽标为白色十字，中心点是直径5 cm的圆形黑色点。设置图像检查点徽标后，需从不同角度现场拍摄2 ～3 张照片，照片中应有明显参考对象。

3.1.2 像控点测量

使用省级综合卫星定位服务（CORS）系统测量图像控制点。根据GNSS RTK 图根级精度要求，使用网络RTK 测量方法。点位置误差不超过5 cm，进行两测回观测。测量时，将卫星保持在仰角15°以上高度，卫星数不少于6，PDOP 值小于4。观测前，平面收敛阈值的距离不超过2 cm，高度收敛的阈值不超过3 cm。测回观测时，仪器须在测回中初始化，测回之间的时间间隔超过60 s，须记录每个测量回合的观察值，在获得固定的RTK 解决方案后，收敛是稳定的。平面坐标分量小于2 cm，垂直坐标分量小于3 cm，将两个测回结果取平均值作为图像控制点测量的最终结果。

3.2 空中三角测量

空中三角测量根据计算机配置、航片数量和检查点位置等进行划分和计算。使用Context Capture 软件导入原始图像、相机参数和POS 文件，自动提取关键点并选择像对、初始化外部目标元素、自动匹配连接点、控制点参与光束平差、色彩均衡等。通过空中三角测量计算，地形平均分辨率为1.24cm。调整后图像控制点平均误差为0.53 像素，满足精度要求。

4 三维模型建立

采用多个高性能服务器进行集群式并行晕渲，使用Context Capture 软件，基于空三加密成果进行3D重建，经自动执行密集图像匹配、3D TIN 网格构建、白体3D 模型创建、自动纹理映射、纹理图集打包、LOD 生成经过处理后，以OSGB 格式生成实景三维模型。

5 数据采集

内业采用EPS 3D Survey 三维测图系统软件，将实景三维模型（OSGB）导入测图系统。根据实景三维模型数据采集房屋要素，采集时采用正射影像与三维模型窗口联动模式。该模式下，图2 左侧是正射影像窗口，右侧为实景三维模型窗口。图3 是人工采集形成的房地产数据图，清楚显示了房屋结构和楼层数，可大大提高房地产调查项目的生产率。

图2 数据采集窗口

图3 房地产数据

6 精度分析

外业采用GPS-RTK 和全站仪，主要对房角点、围墙拐点等进行了全野外平面坐标采集，共采集外业检测点1029 个，与内业采集数据坐标进行了精度对比，统计情况如表1 所示。

表1 精度统计

根据同精度检测时，中误差计算公式如下：

公式（2）中：n为检测点总数；Δi为较差。

根据表1 中外业检测点的情况，n=1029 个，Σ 总=23608.6 cm，计算结果最终检测点中误差为3.4 cm, 满足城镇房产调查精度5.0 cm 的要求。

7 结束语

本文结合实际案例，探索了无人机倾斜摄影应用于城镇房产调查测绘的方法和技术流程，计算得出检测点中误差为3.4 cm，满足城镇房产调查精度的要求，验证了该技术在城镇房产调查测绘中应用的可行性。