倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用研究

冯卫国

摘要：倾斜摄影测量技术能够快速、高效获取研究區域的测量数据和客观丰富的地面数据信息，同时与高清实景三维建模相结合，通过相应软件分析处理所获得的影像资料，能够构建区域内高分辨率三维模型。本文对倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用进行分析，以供参考。

关键词：倾斜摄影测量;不动产测绘;应用

引言

城市更新是将城市中已经不适应现代化城市社会生活的地区做必要的、有规划的改建，同时留存城市文脉的过程。城市更新是促进城市转型发展、实现城市精明增长的重要途径。作为城市更新的主要手段之一，棚改旧改是“打造四个中心，建设现代泉城”的先手棋，是政府确定的“1+454”工作体系的重要组成部分。无人机倾斜摄影测量是通过倾斜云台与相机获取地物多个角度的纹理，辅以控制点，然后利用计算机视觉原理对倾斜影像进行关键点提取和匹配，生成实景三维模型及多种三维模型附属产品，如正射影像、数字线划图等，进而为城市更新提供数据支撑。

1倾斜摄影测量技术概述

倾斜摄影测量技术主要是利用计算机技术和传感技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（一般分为5个，1个垂直角度、4个倾斜角度），经过摄像机多角度的拍摄，对目标物体的全局有更全面的测量、统计，打破了传统航测遥感影像只能垂直方向航拍的局限性。倾斜摄影测量技术主要由飞行器、倾斜相机、传感器、pos系统装置等几部分组成。飞行器作为主要设备安置的载体，承载着倾斜相机、传感器和pos系统装置等设备区完成航拍工作。随着中国社会经济的快速持续发展，房地产价值不断上升，促使中国越来越重视房地产研究[1]。然而，传统的劳动力、时间和金钱密集型的房地产制图问题尚未得到解决，基于无人机倾斜摄影模型的重建技术是近年来开发的一项新技术。这项技术通过低成本、高效率的数据收集和近实时重建三维模型的能力，在实际测量和制图方面具有许多优势。

2不动产测绘中倾斜摄影测量技术特征

倾斜摄影测量技术的基本情况主要是利用多个载荷传感器从不同角度拍摄照片，同时从四个垂直角度和倾斜角度采集目标物体的图像。此外，倾斜摄影测量技术可以记录飞行高度和航空器航向。该技术包括三个部分：飞机、POS系统和照相机。飞机的主要任务是运输相关设备，并按照计划路线执行任务;POS系统的任务是记录摄影中心的空间坐标和飞机的飞行姿态，并收集大量的位置信息;倾斜相机的主要任务是收集地面图像的准确信息，并需要调整其高度，以确保飞行任务期间获得的地面信息的准确性。

3相较传统不动产测绘具有的优势

将无人驾驶航空器倾斜摄影测量的三维建模技术应用于房地产测绘。这种做法比传统测绘具有以下优势。（1）与传统的房地产制图不同的是，绘制地图并不需要进入法院，只需在开放区域进行测量，就可以得到一个真实的三维模型，模型中可以使用五点法。（2）与传统制图作业相比，可以直接在三维模型中收集艺廊、正面设计、屋顶设计和其他附属设计，而无需在地面上选择投影点，从而减少人为错误;3d贴图可让您从多个检视点收集资料。盲区相对于全站仪非常小，从而减少了复杂地形上辅助点造成的误差，突出了精度优势。（3）与传统制图作业相比，正面校正制图（外部工业的屋顶、层数、性质等）有节馀。迅速、有效和迅速地执行制图任务大大降低了测量单位的业务费用。

4倾斜摄影空三技术

4.1建立影像拓扑关系

倾斜式摄影测量技术可以拍到五组影像，除了一般的垂直影像外还可以获取前视、后看、左视及右眼四组影像，除了垂直式的影像外，其它四组都是倾斜式的影像，这样能很好地避免立面遮挡的问题。同时，摄影测量系统利用动态全球定位系统定位技术精确测定摄站空间位置，利用惯性测量装置测定摄影瞬间传感器姿态，通过精确时钟将两者结合起来以确定航片的方位，这些可以提供外部方位元素，建立出两组影像之间的相对位置关系。

4.2光束法区域网平差

利用POS数据作为辅助并进行系统平差，以外业航测像控点测量坐标、相片像点坐标、GNSS摄站坐标和惯性测量单元（IMU）姿态角为观测值，以物点的地面坐标、图像外部方位等元素以及其他各种系统的误差修正参数作为待确认的参数，按照像控点坐标、POS系统等所提供的GNSS摄站坐标和惯性测量单元（IMU）姿态角的测量精度，分别给予观测值不同的权，利用最小二乘平差法来求解地物点的三维坐标和外方位元素的最或然值。

5飞行质量

1）旁向重叠率与航向重叠率航线布设时，保证航向重叠率在90%以上，旁向重叠率一般应在70%以上，且不得低于60%;架构航线的航向重叠率在80%以上，旁向重叠率一般应在60%以上，不得低于55%。2）覆盖保证与航线敷设①测区边界航线布设一般应超过3条航线。②高差特别大或者测区内（测区附近）有高建筑物时，可以通过插补航线、更换起飞场地并加密航线来进行航线布设。③分区基准面高度的确定依据分区地形起伏、飞行安全条件等确定分区基准面高度。④航高设定及保持为了飞行安全，无人机的飞行高度应高于摄区内最高点100m;为了满足航摄影像的地面分辨率，无人机相对航高应满足式要求。

6倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用

6.1测量前的相关准备工作

在将倾斜摄影测量技术应用于房地产制图活动之前，必须事先为无人驾驶飞行器做好准备，因为无人驾驶飞行器是这种技术的飞行工具。目前，中国有相应的无人机飞行条例、不动产无人机测绘工作条例，在制定措施之前，必须根据天气情况向有关部门申报飞行空域。在《宣言》通过后，还需要一个人前往现场进行检查，否则就无法确认任何人是黑色飞机，从而可能被扣押和击落，从而使各项措施难以执行。此外，在正式运作之前，需要安排有关人员拍摄试飞照片，获得的试飞图像需要进行规范分析和处理。筹备工作还包括在房地产制图中合理设立图像检查点。为了确保建立图像检查点的合理性，工作人员必须熟悉无人机摄影的飞行路线计划。同时，在准备图像检查点时，需要根据测量区的实际情况合理建立检查点，以确保检查点的均匀分布。在设计过程中，确保每个点都受到良好控制，外围图像控制点能够有效地围绕目标区域，从而最大限度地发挥房地产制图中倾斜摄影技术的优势。

6.2像控点布设及采集

为了保证地籍图精度，在测区范围内按照200米一个平高点进行像控点布设，在范围线拐弯区域进行布点。测区内道路较多，且均已硬化，在进行点位喷涂时，采用红白两色油漆喷涂对三角，点位采集在对三角的交点处。在采集像控点时，所有点均采集了3次，且3次点位较差均未超过1cm，采集点位均为固定解，符合相关规范要求。

6.3倾斜摄影测量数据采集

倾斜摄影测量技术运用于不动产测绘时，其数据采集工作通常是借由无人机开展，具体实施为：首先，测绘人员根据要求选择气候条件优的时间和地点（天气晴朗、良好能见度），这有助于我们获取到高质量的摄影图片，以此满足不动产测绘建模所需。其次，选择好时间和地点后，我们先需要确定好摄影控制点以及对象位置应平缓，随后放飞无人机。无人机在针对具体不动产项目测绘过程中必须严格按照要求控制好其飞行高度（一般200m左右即可），同时地面分辨率达到4m左右，之后摄像头对准对象进行拍摄并确保照片航向重叠和度与旁向重叠度。获取不动产测绘倾斜摄影照片和影像后我们需要进行检查，若质量达到要求就将其删除。最后，对无人机倾斜摄影所获照片进行预处理以获得不动产测绘项目的初步数据。

6.4数据预处理

首先对航摄3架次的影像进行重命名，确保3架次影像无重名，然后按照影像名字，更改POS数据的点号，确保所有影像都有唯一的POS数据与之对应。由于没有精确的相机安置参数，在POS使用方面，5个相机共用一组POS数据。在测区地形高计算方面，利用所有像控点的高程平均值作为测区的平均地形高。为了获得精确的相机焦距，使用5镜头部分照片进行空中三角测量计算，得到精确的相机参数。

6.5像控点转刺及平差调整

Mirauge3D软件中，如果存在像控点重名，是无法引入像控点坐标的。更改像控点命名，然后将像控点引入软件中，设置像控点类型为平高点，然后对像控点进行转刺。首先转刺位于测区四角点和中心点的像控点，然后进行平差，得到其他点位精确的预测位置，然后轉刺剩余的点位，可有效提升像控点转刺效率。将所有像控点转刺完成后，进行平差，通过平差报告可知像控点最大残差为0.051米，中误差为0.011米，精度符合规范要求。

6.6地籍图测绘及编辑

在EPS软件中，进行地籍图测绘有三种方式，分别为基于点云数据、DOM+DEM数据和实景三维模型数据。倾斜摄影生产的点云数据量庞大，在EPS软件中，加载效率低，容易卡顿，不推荐使用;DOM+DEM采集地籍图，在数据转换时，效率低，等待时间长，且拉起来的场景效果差，因此也不建议使用。采集地籍图，直接使用OSGB格式的模型进行，可加载真正射影像作为参考影像。采集按照地籍测绘规范要求进行，在采集完成后，需将采集成果导出dwg格式的文件，并导入CASS软件中，进行拓扑等检查，确保地籍图成果符合入库要求。对于模型变形严重，遮挡严重区域，内业无法对其进行采集，需进行外业补充采集。在进行外业采集前，将已有地籍图成果套合到真正射影像上，作为底图供外业使用。

6.7倾斜摄影测量三维模型建立

经过上述环节工作后，我们可以获得到不动产测绘项目相关多元化照片和影像数据。在这种情况下为了能够准确直观地将不动产测绘项目呈现出来，我们就需要使用到照片和影像数据建立三维模型。首先，三维模型建立中首要工作是需要我们针对倾斜摄影测量所获照片和影像数据按照建模相关要求开展预处理，同时结合不动产测绘项目具体情况确保地面控制点分布均匀，随后利用立体测图将加密点平面坐标解算出来，以此使其可以匹配上高程。其次，开展密集匹配。就不动产测绘项目倾斜摄影测量获取照片和影像进行多张图片统一特征点匹配，并将各影像间空间变化模型科学计算出来，以此获得精准的不动产测绘项目三维模型。随后我们便可以使用建立起的不动产测绘项目三维模型开展相关工作。

结束语

应用倾斜摄影测量技术，能够从不同角度获取高精度的空间数据，而且还能有效地获取真实的建筑物维度信息，逼真而又客观地反映物体的真实情况。将该技术应用于房地产测绘，能够有效提高测量效率，利用倾斜摄影测量技术进行房地产测绘是十分有发展前景的，所生成的三维模型在实际工作中应用广泛，对传统的测量技术也能起到明显的优化作用。

参考文献

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