不动产测绘中倾斜摄影测量技术的应用分析

苗小芒

（郑州工业应用技术学院，河南 新郑 451100）

传统的不动产房屋权籍测量主要采用全站仪、RTK 实地测量等技术，虽然这类技术也能够准确完成不动产测绘工作，但是也存在作业面积小、成本高、入户困难等诸多问题，严重影响测绘工作的效率；相比实地测量技术，无人机摄影测量技术在不动产测绘工作中的应用大大提高了测绘工作的精准度、时效性及工作效率，然而在大比例尺图形测绘作业时，传统无人机摄影测量技术需要外业实地调绘房檐，改正后再进行编辑，这一环节也导致生产成本的增加。以下笔者就倾斜摄影测量技术的诸多优势进行详细分析。

1 倾斜摄影测量技术的原理及内容

1.1 倾斜摄影测量技术原理

倾斜摄影测量技术以传统摄影测量技术为基础，在同一个飞行平台上安装多个传感器，能够实现多角度的图像采集测量需求，从垂直、横向、正面等各个角度获得地面建筑物的侧面纹理信息，再结合对应的倾斜影像数据处理软件实现大范围的三维建模，倾斜摄影数据处理软件具有协同并行处理能力，大大提高了三维模型的建模效果[1]。因此，相比传统摄影测量技术，倾斜摄影测量技术体现出多视角、全要素、高真实性的优势，被广泛应用于城市建设、国土监察、资源开发、新农村规划及应急救灾等多个领域。作为一种多角度观测的新型航空摄影技术，与传统的垂直航空摄影在原理上有着很大的不同，传统的垂直航空摄影测量技术所获得的图像有一定的局限性，其主要是获得物体的顶部图像，难以获得物体侧面图像信息。而倾斜摄影测量则可解决这一问题，其在飞行平台上安装了1 个垂直相机及4 个倾斜相机，能够从多个角度实现地面物体的摄影测量，且影像图片分辨率高、视场角广、侧面纹理信息丰富，最大程度上逼真地还原现实场景[2]。此外，倾斜摄影技术还集成了先进的POS 系统，保证摄影图像具有完整的地理信息，再结合图像信息、位置参数、姿态参数等，能够将地物的属性信息直接呈现于影像上，纹理信息真实，建模质量高且成本低；并在拍摄同一区域时图像数量少、覆盖范围大，影像重叠度大、信息冗余度高，后期数据处理的效率也能够得到很大提升[3]。

1.2 不动产测绘中倾斜摄影测量技术的基本内容

倾斜摄影测量技术可以通过无人机上搭载的传感器从不同角度采集被测物的图像信息，其基本内容包括外业与内业两个部分，其中外业测量时先踏勘数据，再收集基础资料，接下来喷涂、采集像控点，最后获取航线规划影像；内业作业先解算空中三角测量，再进行像控点转刺平差，最后生成实景三维模型。不动产测绘过程中基本的参数要求主要包括以下几个方面：首先，制定不动产测绘方案，主要包括控制测量不动产平面、绘制不动产图、测算不动产面积以及检测、验收相关成果资料等。其次，确定成图方法，一般情况下不动产成图常用比例为1∶500～1∶1 000，并根据相关要求将成图分为分幅图、分丘图及分户图3 种。最后，合理控制测绘精度。不动产测绘平面控制点误差尽量不超过±0.05 m，末级相邻控制点误差要控制在±0.025 m 以内，精度控制达到要求后，即可采用地方坐标系生成不动产坐标系统[4]。

2 倾斜摄影测量系统的关键技术

倾斜摄影测量系统的关键技术包括成像技术、匹配技术、平差技术以及数据生产技术等。

1）成像技术。无人机倾斜摄影测量系统中的成像技术是将多台传感器集成于同一飞行平台，能够实现垂直与倾斜多个视角的图像采集，获取前、后、左、右及下视等5 个方位的影像数据，不仅可以获得更丰富的数据信息量，而且图像视角全面、重叠度大，能够大大提高后续数据处理的效率，且有效解决了影像遮挡、影像旋转及几何变形等诸多问题。

2）匹配技术。利用匹配技术可以通过计算机视觉技术在多视影像间建立严格的像对关系，并采用由粗至细的金字塔匹配策略，每级影像对应同名点位置，保证了同名点匹配点位的可靠性，增加了匹配点的连接度，从而进一步增加整个区域网的连接强度，用高精度、高分辨率影像表示出地表的起伏形态特征，大大提高了测量精度。

3）平差技术。倾斜摄影多视影像匹配技术能够获得更高精度的同名点，再以金字塔匹配策略匹配POS 系统获取的多视角初始外方位元素值，能够实现在每级影像上进行自由网光束法平差，再加入观测值即可解算区域网联合平差，每个像片的空间姿态、空间位置被恢复后即可清晰的呈现出来[5]。

4）数据生产技术。倾斜摄影测量系统能够从多个角度获得多视影像，匹配后即可获得三维点云；利用构建三维不规则三角网生成数字表面模型DSM，在三角网中映射下视与侧视优选纹理贴附三维模型纹理。倾斜摄影测量系统构建的三维场景可以查询三维图像的空间位置与部分属性信息，裸眼采集三维模型，采集侧视纹理立面绘制房屋主体与屋檐。在数据生产环节提高工作效率，降低了生产成本[6]。

3 倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用实例

本研究应用的测绘实例位于某地区，其房屋区地势平坦，四周山地高差约200 m，测区房屋密集，应用倾斜摄影测量技术进行不动产测绘。

3.1 外业操作

首先，采集布设像控点。在测区内布设像控点时，为保证获得更高精度的地籍图，在测区范围内按照200 m 一个平高点进行布设，在范围线拐弯区域布点。在喷涂点位时，由于本测区内有很多已经硬化的道路，因此需要采用红白两色油漆喷涂对三角，对三角交点处即为采集点位。像控点采集过程中每个点均需采集3 次，采集点均为固定解，每次采集点位较差控制在0.01 m，以满足相关规范要求。其次，规划航线，获取影像数据。规划航线时要注意减少数据盲区，阴影小且具有更高的成果精度，因此本研究中设置航向与旁向重叠度为85%，地面分辨率0.015 m，获取影像数据的相机下视0.035 m、侧视0.05 m，航飞时间10：00—14：00，飞行三架次可以获取18 780 张影像。在规划航线时导入任务区范围线，需对测区范围线进行100 m 的缓冲外扩，以最大程度地保证测量边缘模型的精度。

3.2 内业操作

首先，内业操作要进行数据预处理，外业三架次航摄过程中获得的影像需要进行重命名，以保证影像无重名问题，再根据影像名字更改POS 数据点号，完成这一操作后所有影像都有对应的、具有唯一性的POS 数据。POS 应用时5 个相机共用一组数据，以解决缺少精确的相机安置参数的问题。计算测区地形高时，测区的平均地形高可采用所有像控点的高程平均值。采用五镜头部分照片计算空中三角测量，以保证相机参数的精确性。其次，解算空中三角测量。解算空中三角测量的主要作用是恢复摄影时相机与影像之间的相对关系。实际测量过程中，Mirauge3D 软件将空中三角的测量任务分割成36 块，再利用5 台电脑对其进行集群技术，获得36 块空三成果，Mirauge3D 软件带有自动平差融合算法，可实现36 块空三成果的融合平差，获得相对POS 数据的加密点成果。本研究中由自由网平差报告结果可知，重投影误差为0.87 个像素，加密点中误差为0.081 m，符合相关规范精度要求。再次，转刺像控点，调整平差。本研究中倾斜摄影测量数据处理采用Mirauge3D 软件，如果像控点存在重名问题，则无法引入像控点坐标，因此必须对像控点进行重新命名再将其引入软件中，设置像控点类型为平高点进行转刺。转刺时以位于测区四角点与中心点的像控点为首选，平差后得到其他点位精确的预测位置，再对剩余点位进行转刺即可，这种操作方法大大提高了转刺效率[7]。由平差报告可知，本研究中像控点最大残差0.051 m，中误差0.011 m，也完全满足相关规范的精度要求。

3.3 建构实景三维模型

经过上述操作，可以获得符合精度要求的空三成果后即可建构实景三维模型。为提高模型输出成功率，按照电脑最低配置设置瓦片大小，即100 m，采用规则平面方式划分瓦块，按照软件默认设置瓦片命名原点。本研究在已有0.2 m 影像的基础上勾勒房屋区范围将其转换为kml 文件，再导入Mirauge3D 系统中生产OSGB 格式的三维模型，以提高有效模型输出效率，避免生成无效模型的问题。模型输出后再次设置真正射影像分辨率0.05 m，输出真正射影像成果。接下来应用EPS 软件测绘、编辑地籍图，可以采用基于点云数据、DOM+DEM 数据、实景三维模型数据等3 种方法。在实际应用过程中，基于点云数据法虽然可以处理庞大的数据量，但是存在加载效率低、易卡顿的问题，因此不作为首选方法；DOM+DEM 数据法也存在数据转换效率低、拉起来场景效果差的问题，因此也不采用该方法。本研究中采用OSGB 格式的模型采集地籍图，参考影像加载航摄影像[8]。按照地籍测绘规范要求，完成采集后以dwg 格式导出采集成果，再将其导入CASS 软件进行拓扑检查，最后检测、评价测量精度。本研究中需要检测点位精度及边长精度，在测区范围内用全站仪随机、均匀采集30 个检测点，再量取15 条边检测边长精度。由检测结果可知，本研究30 个检测点中最大残差0.061 m，最小残差0.019 m，中误差0.041 m，虽然最大残差超出地籍二级精度要求，但是小于2 倍地籍规范要求中误差，且最大残差与规范要求相符，由此可见，地籍图成果点位精度与数据生产要求相符。在边长精度检测中，最大残差0.064 m，最小残差0.02 m，边长平均精度0.039 m，均与地籍规范精度要求相符。最终检测结果显示本研究生产的地籍图成果满足地籍精度二级要求。

4 结束语

在测绘领域中不动产测绘是一项重要内容，采用无人机倾斜摄影测量技术构建实景三维模型，能够有效解决传统全站仪、RTK 测量作业效率低、生产任务周期长、成本高、入库难等一系列问题，并且倾斜摄影测量技术生产周期短，外业作业转入内业测量精度高、成本低。本研究以某地区不动产测绘项目为例分析倾斜摄影技术的具体应用，以期与广大同行共同交流，不断提高行业技术水平。