傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村房屋測繪中的應(yīng)用

楊永飛，龐芙艷

（1.甘肅省華亭市自然資源局，甘肅平?jīng)?744100；2.西安玉坷建筑工程咨詢有限公司，陜西西安 710043）

近年來，隨著物權(quán)法的貫徹實(shí)施，農(nóng)村地區(qū)開展了土地、房屋的確權(quán)登記工作。這些項(xiàng)目工作周期長、任務(wù)緊、要求高，如果采用傳統(tǒng)的測量方法，很難在要求的工期內(nèi)完成。而且需要調(diào)動大量的人力、物力，耗時耗力，成本也會大大增加。

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的高速發(fā)展，很好地為農(nóng)村房屋測量提供了解決方案。無人機(jī)航測采集數(shù)據(jù)的速度快、精度高，避免了傳統(tǒng)測量的繁重外業(yè)工作，能夠提供正射影像圖（DOM）、真三維模型、密集點(diǎn)云等產(chǎn)品。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村房屋測量中發(fā)揮了自己獨(dú)特的優(yōu)勢。

1 傾斜攝影測量在農(nóng)房調(diào)查中的作業(yè)方法

1.1 工作流程

傾斜攝影測量工作主要包括外業(yè)航飛、三維建模、模型測圖等步驟，詳細(xì)操作流程如圖1 所示。

圖1 傾斜攝影測量作業(yè)流程

1.2 像控點(diǎn)布設(shè)

布設(shè)的像控點(diǎn)盡量在測區(qū)保持分布均勻、標(biāo)志清晰可見，遠(yuǎn)離大片水域、電視塔、通信線路等，以免使用GPS 測量像控點(diǎn)時發(fā)生電磁干擾。一般采用“九宮格”布點(diǎn)法，如圖2 所示。

圖2 九宮格布點(diǎn)法

像控點(diǎn)標(biāo)志采用A4 紙打印“L”箭頭的樣式，粘貼在地面，如圖3 所示。像控點(diǎn)實(shí)際布設(shè)點(diǎn)位與圖上設(shè)計(jì)點(diǎn)位不易相差太大，二者相差最好控制在10m 之內(nèi)。

圖3 像控點(diǎn)與粘貼后航拍效果圖

像控點(diǎn)的測量主要采用GSCORS 通過RTK 模式直接進(jìn)行測量。觀測兩次，每次采集10 個歷元，采樣間隔1s。兩次觀測較差依照平面較差不超過2cm，大地高較差不超過3cm 的精度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；不符合要求時，加測一次；如果三次各不相同，選擇其他時間安排重測。

1.3 外業(yè)航測

項(xiàng)目使用的大疆精靈4RTK 無人機(jī)帶有后差分模塊，平臺飛行姿態(tài)穩(wěn)定，每張照片都可以獲取到厘米級的定姿定位數(shù)據(jù)（即照片POS 數(shù)據(jù)）。無人機(jī)飛行高度100m，地面分辨率約2.7cm/pix，航行重疊度75%，旁向重疊度70%。

1.4 三維建模

由于photoscan 軟件的空三加密功能強(qiáng)大，smart3d CC 建模的紋理精度高。所以采用photoscan先進(jìn)行空三解算，再將空三成果導(dǎo)入到smart3d CC 中進(jìn)行建模即可自動構(gòu)建三維模型，具有真彩色紋理。圖4 為線劃圖與真三維模型套合效果。

圖4 Smart3D CC 三維建模成果

1.5 要素采集

SV360 系統(tǒng)是一款基于AUTOCAD 二次開發(fā)的測圖軟件，支持對OSGB 格式的三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并提供了豐富的拾取和編輯工具。測圖過程在“三維測圖”窗口與CAD 窗口進(jìn)行聯(lián)動，任一個窗口所做修改在另一個窗口同步顯示，所見即所得。測圖結(jié)果可存盤為2004 版的dwg 格式，可實(shí)現(xiàn)與cass 無縫對接。

測圖過程中針對模型的特點(diǎn)主要用到“立面求交法”“墻角拾點(diǎn)法”“輔助點(diǎn)法”等。

立面求交用于采集模型中模糊、粗糙的墻角，如果與該墻角相鄰的墻面平直光滑，在“繪圖模式”下使用“J”快捷開關(guān)鍵打開“立面求交”功能，在房屋的四個面各拾取兩個點(diǎn)交會出墻角點(diǎn)。

墻角拾點(diǎn)用于墻面粗糙不平而墻角棱角清晰易識別的點(diǎn)，在“繪圖模式”下使用“J”快捷開關(guān)鍵關(guān)閉“立面求交”功能，直接在墻角處拾取房屋點(diǎn)。

繪制圍墻、檐廊時需要做輔助點(diǎn)的，可以關(guān)閉“繪圖模式”后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵繪出輔助點(diǎn)，再在CAD下以點(diǎn)連線繪出相應(yīng)地物。

打開SV360 軟件的“三維測圖/生成檢查線”功能，通過對照檢查線與模型墻角的重合程度可檢查墻角點(diǎn)拾取的準(zhǔn)確性，如圖5 所示。如有不準(zhǔn)確的重新在三維模型上修改。還可以展繪外業(yè)實(shí)測點(diǎn)，根據(jù)外業(yè)測量結(jié)果修改。

圖5 框線檢查墻角

2 試點(diǎn)村成果分析

試點(diǎn)村是慶陽市董志塬和勝某村，典型的黃土塬地形，地勢平坦，居民地集中分布，特別適合無人機(jī)航飛作業(yè)。

利用SV360 軟件測圖后與利用全站儀實(shí)測相同的點(diǎn)進(jìn)行精度檢測，檢測結(jié)果見表1。根據(jù)地籍測量規(guī)范，可以發(fā)現(xiàn)測量的所有坐標(biāo)與全站儀測量結(jié)果相差不超過5cm，完全符合地籍測量的精度要求。

表1 范家村全站儀測量點(diǎn)與模型拾取點(diǎn)精度對比表

3 小結(jié)與展望

3.1 小結(jié)

通過無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在農(nóng)村房屋測繪中的應(yīng)用與傳統(tǒng)測量手段相比，有明顯的優(yōu)勢。

首先，作業(yè)速度快。人工測量費(fèi)時耗力，外業(yè)難度非常大，農(nóng)村普遍存在鎖門進(jìn)不去的情況。而無人機(jī)航飛后，因?yàn)閮A斜架次得到了房屋側(cè)面信息，院內(nèi)的房屋情況一目了然，直接能在模型上量取坐標(biāo)和長度。

其次，作業(yè)精度高。傳統(tǒng)的使用GPS-RTK 測量一旦進(jìn)入居民區(qū)，由于多路徑效應(yīng)，采集的坐標(biāo)精度很難保證。采用全站儀支導(dǎo)線進(jìn)行測量時，隨著支導(dǎo)線等級的降低，測量的精度也大幅度降低。無人機(jī)航測得到的三維模型，精度相對比較均勻，界址角和房屋點(diǎn)同精度。

最后，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)將大量外業(yè)工作轉(zhuǎn)化成室內(nèi)作業(yè)，減少了交通安全等隱患，將大量外業(yè)人員從辛苦的外業(yè)測量中解放了出來。

3.2 展望

本文將無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)主要用于房屋測量，沒有將傾斜攝影測量成果的作用充分發(fā)揮出來。后期可以從以下幾個方面進(jìn)行深入研究：

所生產(chǎn)的三維模型可用于三維展示，公示的過程中可以用真彩色的三維模型代替平面圖，更加直觀，認(rèn)可度更高。

實(shí)際生產(chǎn)過程中如能進(jìn)一步提高無人機(jī)續(xù)航時間，相機(jī)像幅，鏡頭主距，相信將來能進(jìn)一步提高效率，也能在地形、地籍測量中發(fā)揮更大作用。

目前所進(jìn)行的確權(quán)都是在二維平面范疇內(nèi)，有了三維場景模型，可以進(jìn)一步對三維地籍進(jìn)行確權(quán)，為后期三維地籍打下了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。