倾斜摄影测量技术在房地一体测绘中的应用研究

刘海雕

（甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730000）

房地一体项目与人们的生活息息相关，按时高质量完成房地一体项目，是非常有必要的。进行房地一体测绘，传统的方式是采用全→仪、GPS-RTK、钢尺等进行的，这种方式作业精度良好，但是存在入户难的问题，且作业效率低，易受天气影响，从而很难保证按时按点完成任务[1-3]。为了解决上述问题，笔者在深入学习研究了摄影测量技术后，提出使用倾斜摄影的方式进行房地一体项目的测绘。首先收集任务区的相关材料，根据地形和范围线，选择飞机机型和5 拼相机，然后进行像控点的布设与采集，完成影像数据的航拍。对航拍成果进行预处理，然后将其导入新建的工程中，进行空三加密解算和模型重建，利用专业软件进行地籍图生产，并利用检测点和检测边对地籍图成果的相对精度和绝对精度进行检测，结果表明，本文的方案可以生产得到精度符合要求的地籍图成果。

1 倾斜摄影技术

倾斜摄影是相对垂直摄影来说的，倾斜摄影是指在飞行平台上，同时搭载多台航摄仪，从不同角度获取影像数据[4-6]。通常所说的5 镜头航摄相机，也是倾斜相机的一种，其由1 个下视相机和4 个侧视相机组成，下视相机主要获取被摄物体的顶部信息，侧视相机主要从不同角度，获取被摄物体的侧面信息。通常侧视相机与下视相机之间的夹角介于30°到60°之间，为了获取的影像有用信息更多，减少遮挡带来的盲区，夹角为45°效果最好[7]。利用倾斜摄影技术进行实景三维模型的生产，然后基于模型进行测绘产品的生产，这种方式称为倾斜摄影测量。基于倾斜摄影技术进行房地一体项目测绘的作业流程如图1 所示。

图1 倾斜摄影在房地一体中的流程示意图

2 项目实例

2.1 项目概括

本次测试数据来源于房地一体项目，任务区地势较为平坦，建构筑物主要以一二层为主，无高层建筑。工作内容除了收集相关住户资料外，还需要对房屋和宗地进行测量，在进行房屋测量时，需要入户进行测量，而作业正值农忙时期，入户时间短，因此入户后主要工作是收集相关住户资料，至于测量，则采用倾斜摄影测量技术。

2.2 像控点测量

对于测量来说，像控点直接决定后期测绘产品的精度，因此合理的布设方案和像控点密度至关重要。传统的航摄像控点布设，是结合像片的重叠度和航线来进行布设的，对于倾斜摄影测量来说，像片重叠度非常多，因此不需要结合航线来进行规划，在实际作业中，通常都是按照一定的间距均匀布点。本次进行像控点测量，主要分为内业粗略布点、外业实地找点和坐标采集三部分。首先将任务区范围线导入到图新地球软件中，按照300 间距均匀布设点位，在布设点位时，要考略到地形和道路，不能将点位布设于不易到达的地方，其次，在布设点位时，需确保点位能包住任务范围，这样才能有效保障任务区边缘成果的精度。在点位命名时，按照地名、区号和顺序号进行命名，如兰州2 区001 号点，可以命名为“LZ02001”。在选取完像控点的点位后，按照均匀随机分布的方式，布设适当检查点，这些点要布设在测区精度低且特征明显的区域，这样在后期进行精度检测时，可以快速找到特征点，得到准确的精度检测结果。在点位布设完成后，导出通用的KMZ 格式，并提交给外业。

将内业提供的KMZ 像控点布设成果导入奥维地图，然后结合KMZ 上布设的点位信息，快速进行点位查找和点位采集。为了保障本次测绘成果的精度，利用油漆在地面上喷涂“L”形点位，实际点位图片如图2 所示，并将点号标注在控制点附近。

图2 控制点实地点位图

在点位采集过程中，要求状态为固定解，且每个点位采集至少3 次，每次之间的较差均小于1cm。在对点位采集的同时，需要对实际采点照片进行拍摄，通常由近景照片和远景照片组成，且拍照时要从不同角度拍摄，这样方便内业通过拍摄角度确定点位实际位置。利用钢尺对房屋边长进行量测，本次共采集喷涂控制点22 个，特征检测点18 个，房屋边长15 条。

2.3 航线规划

由于本次成果将用于房地一体项目，因此在保证控制点数量的前提下，还要保证航摄成果的分辨率，考略到任务区高差较小，因此在实际作业中，按照地面采样分辨率为1.45cm。在确定好对面采样分辨率后，根据航向、旁向重叠度为85%的重叠进行重叠设计。为了保障任务区边缘模型完整，在进行航线设计时，需要进行航线外扩，本次选取的5 拼相机，侧视相机夹角为45°，假设地面平行，飞机垂直地面拍摄，则航线至少需要外扩一个航高，即130 米，这样才可以保障任务区边缘模型完整。本次在航线规划时，选用的规划软件为WPM，规划参数的输入如图3 所示。

图3 航线规划参数成果

2.4 无人机航飞

航线规划完成后，将规划好的航线上传到飞控，准备影像数据的采集。在采集前，需要进行设备连接的检查，主要检查各设备连接是否牢靠，电池电量是否充足等。在完成检查后，给无人机通电，在地面进行试拍，检查内存卡是否可以正常读写数据，POS 数据是否可以正常保存等。在完成检查后，一键起飞，按照规划好的航线进行影像数据的采集。

采集完成后，将内存卡取出，将影像拷贝到电脑上，利用专业的软件对本次成果进行质检。利用武汉讯图的航飞质量质检软件，对航摄影像进行质检，以下视镜头数据为参考进行检查，经过检查，本次航摄成果重叠度航向最小为81%，最大为90%，旁向最小为82%，最大为89%，姿态参数均符合规范要求，成果质量良好可用。通过人机交互的方式，利用Photoshop 软件对影像进行质量提升，提升影像的对比度和亮度。首先选取一幅地物信息丰富的影像进行调整，然后利用批处理功能，对全部影像进行调整。

2.5 空三加密

本次数据解算采用上海瞰景Smart3D 软件，将影像数据、POS 数据和相机参数完善后，进行空三任务的提交。提交空三时，勾选以下视镜头为参照进行空三加密，这样可以提高空空三的匹配成功率，其余参数默认。空三加密完成后，通过对平差报告进行查看，加密精度良好，成果没有分层弯曲，可以在此基础上直接转刺控制点。

控制点在空三中的作用，主要是将原有的空三成果坐标，通过平差调整的方式，调整到控制点对应的坐标系统下。本次房地一体项目，所使用的控制点坐标系为2000 国家大地坐标系，高程使用的是1985 国家高程基准。首先将控制点导入空三中，利用控制点与照片之间的关系，和已有的空三成果，快速对控制点点位进行预判。在转刺的过程中，对位于影像边缘的点位，不进行转刺，因为这些照片，畸变较大，转刺上反而会对空三成果精度带来影响。转刺完成后进行平差运算，平差参数按照软件已有的默认即可，平差完成后，成果精度良好，直接用于实景三维模型的重建。

2.6 实景三维建模

较其它建模软件，Smart3D具有效率高、模型精细等特点。首先设置模型输出框架和控制点的一致，导入任务区范围线，设置模型输出范围，根据建模电脑的配置，对瓦片大小进行设置，本次电脑配置最低为128G，设置瓦片大小为200 米。农房任务一般是独立的，因此这里不进行瓦片切块原点和模型输出原点的设置，输出格式选择OSGB，其余参数默认。待所有设置完成后，提交建模任务，进行模型的重建，部分区域模型见图4。

图4 任务区部分实景模型

通过人机交互的方式对模型质量进行查看，模型较完整，部分区域由于树木遮挡，模型拉花严重，不可以用于后期地籍图的采集，该部分区域需要通过外业补测的形式完成。

2.7 内业数据采集

本次内业采集选用清华山维EPS 软件，首先利用Data 文件夹下的OSGB 成果和xml 文件进行DSM 索引文件的快速创建，然后加载DSM 文件和正射影像成果。采集规则四边房屋时，利用EPS 软件中“五点房”功能，可以快速采集并对其房屋结构、层数等属性进行录入，在采集不规则房屋时，通过采集墙面上的点，然后最后构成闭合的图形。在采集墙面时，尽可能的采集墙面平滑区域，这样可以减小采集误差。采集完成后，对内业可以判定的属性进行录入，内业无法确定的，外业进行核实。

2.8 外业调查

外业调查主要包括收集居民相关信息和补测、补调内业无法彩金和判断的区域。首先通过入户调查登记的形式，收集居民相关信息，然后对比已有的房地一体成果，对遗漏区域，利用全→仪和GPS-RTK 进行采集，并通过对比的形式，对属性进行核查。完成上述任务后，将补测、补调成果更新到已有的房地一体成果中，得到最终的测绘成果。

3 项目成果精度分析

本次采用同精度中误差的方式对房地一体测绘成果的平面点位精度进行检测[8]，18 个点位的检测精度见表1，其中较差单位为cm，DS 代表平面较差。

表1 平面点位精度统计表

通过表1 可知，本次18 个检测点中，较差最大的为6.4cm，较差最小的为4.2cm，平均较差为5.3cm，中误差为3.8cm，点位精度中误差要求5cm，最大较差要求为2倍中误差，本次所有检测点精度均满足相关要求，本次成果精度可用。

以算数平均值作为边长误差的精度统计，对15 条边长精度进行统计，统计结果见表2。

表2 边长精度统计表

通过表2 可知，本次边长较差最大为8.1cm，最小为4.1cm，其算数平均值为6.0cm，成果精度满足相关规范的10cm 要求，成果可用。

结束语

本文以实际生产项目为例，探讨了倾斜摄影测量技术在房地一体项目中的应用。首先对倾斜摄影技术进行了介绍，其次对整个作业流程进行了探讨，并通过外业采集的检测点和检测边长，对基于实景模型采集的地籍图成果精度进行了检测，检测精度均符合相关规范要求。按照本文的方案，可以得到满足项目要求的地籍图成果，且效率高、成本低，具有一定的实用性，可以进行有效推广使用。