傾斜攝影測量技術在房地一體測繪中的應用研究

劉海雕

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730000）

房地一體項目與人們的生活息息相關，按時高質量完成房地一體項目，是非常有必要的。進行房地一體測繪，傳統的方式是采用全→儀、GPS-RTK、鋼尺等進行的，這種方式作業精度良好，但是存在入戶難的問題，且作業效率低，易受天氣影響，從而很難保證按時按點完成任務[1-3]。為了解決上述問題，筆者在深入學習研究了攝影測量技術后，提出使用傾斜攝影的方式進行房地一體項目的測繪。首先收集任務區的相關材料，根據地形和范圍線，選擇飛機機型和5 拼相機，然后進行像控點的布設與采集，完成影像數據的航拍。對航拍成果進行預處理，然后將其導入新建的工程中，進行空三加密解算和模型重建，利用專業軟件進行地籍圖生產，并利用檢測點和檢測邊對地籍圖成果的相對精度和絕對精度進行檢測，結果表明，本文的方案可以生產得到精度符合要求的地籍圖成果。

1 傾斜攝影技術

傾斜攝影是相對垂直攝影來說的，傾斜攝影是指在飛行平臺上，同時搭載多臺航攝儀，從不同角度獲取影像數據[4-6]。通常所說的5 鏡頭航攝相機，也是傾斜相機的一種，其由1 個下視相機和4 個側視相機組成，下視相機主要獲取被攝物體的頂部信息，側視相機主要從不同角度，獲取被攝物體的側面信息。通常側視相機與下視相機之間的夾角介于30°到60°之間，為了獲取的影像有用信息更多，減少遮擋帶來的盲區，夾角為45°效果最好[7]。利用傾斜攝影技術進行實景三維模型的生產，然后基于模型進行測繪產品的生產，這種方式稱為傾斜攝影測量。基于傾斜攝影技術進行房地一體項目測繪的作業流程如圖1 所示。

圖1 傾斜攝影在房地一體中的流程示意圖

2 項目實例

2.1 項目概括

本次測試數據來源于房地一體項目，任務區地勢較為平坦，建構筑物主要以一二層為主，無高層建筑。工作內容除了收集相關住戶資料外，還需要對房屋和宗地進行測量，在進行房屋測量時，需要入戶進行測量，而作業正值農忙時期，入戶時間短，因此入戶后主要工作是收集相關住戶資料，至于測量，則采用傾斜攝影測量技術。

2.2 像控點測量

對于測量來說，像控點直接決定后期測繪產品的精度，因此合理的布設方案和像控點密度至關重要。傳統的航攝像控點布設，是結合像片的重疊度和航線來進行布設的，對于傾斜攝影測量來說，像片重疊度非常多，因此不需要結合航線來進行規劃，在實際作業中，通常都是按照一定的間距均勻布點。本次進行像控點測量，主要分為內業粗略布點、外業實地找點和坐標采集三部分。首先將任務區范圍線導入到圖新地球軟件中，按照300 間距均勻布設點位，在布設點位時，要考略到地形和道路，不能將點位布設于不易到達的地方，其次，在布設點位時，需確保點位能包住任務范圍，這樣才能有效保障任務區邊緣成果的精度。在點位命名時，按照地名、區號和順序號進行命名，如蘭州2 區001 號點，可以命名為“LZ02001”。在選取完像控點的點位后，按照均勻隨機分布的方式，布設適當檢查點，這些點要布設在測區精度低且特征明顯的區域，這樣在后期進行精度檢測時，可以快速找到特征點，得到準確的精度檢測結果。在點位布設完成后，導出通用的KMZ 格式，并提交給外業。

將內業提供的KMZ 像控點布設成果導入奧維地圖，然后結合KMZ 上布設的點位信息，快速進行點位查找和點位采集。為了保障本次測繪成果的精度，利用油漆在地面上噴涂“L”形點位，實際點位圖片如圖2 所示，并將點號標注在控制點附近。

圖2 控制點實地點位圖

在點位采集過程中，要求狀態為固定解，且每個點位采集至少3 次，每次之間的較差均小于1cm。在對點位采集的同時，需要對實際采點照片進行拍攝，通常由近景照片和遠景照片組成，且拍照時要從不同角度拍攝，這樣方便內業通過拍攝角度確定點位實際位置。利用鋼尺對房屋邊長進行量測，本次共采集噴涂控制點22 個，特征檢測點18 個，房屋邊長15 條。

2.3 航線規劃

由于本次成果將用于房地一體項目，因此在保證控制點數量的前提下，還要保證航攝成果的分辨率，考略到任務區高差較小，因此在實際作業中，按照地面采樣分辨率為1.45cm。在確定好對面采樣分辨率后，根據航向、旁向重疊度為85%的重疊進行重疊設計。為了保障任務區邊緣模型完整，在進行航線設計時，需要進行航線外擴，本次選取的5 拼相機，側視相機夾角為45°，假設地面平行，飛機垂直地面拍攝，則航線至少需要外擴一個航高，即130 米，這樣才可以保障任務區邊緣模型完整。本次在航線規劃時，選用的規劃軟件為WPM，規劃參數的輸入如圖3 所示。

圖3 航線規劃參數成果

2.4 無人機航飛

航線規劃完成后，將規劃好的航線上傳到飛控，準備影像數據的采集。在采集前，需要進行設備連接的檢查，主要檢查各設備連接是否牢靠，電池電量是否充足等。在完成檢查后，給無人機通電，在地面進行試拍，檢查內存卡是否可以正常讀寫數據，POS 數據是否可以正常保存等。在完成檢查后，一鍵起飛，按照規劃好的航線進行影像數據的采集。

采集完成后，將內存卡取出，將影像拷貝到電腦上，利用專業的軟件對本次成果進行質檢。利用武漢訊圖的航飛質量質檢軟件，對航攝影像進行質檢，以下視鏡頭數據為參考進行檢查，經過檢查，本次航攝成果重疊度航向最小為81%，最大為90%，旁向最小為82%，最大為89%，姿態參數均符合規范要求，成果質量良好可用。通過人機交互的方式，利用Photoshop 軟件對影像進行質量提升，提升影像的對比度和亮度。首先選取一幅地物信息豐富的影像進行調整，然后利用批處理功能，對全部影像進行調整。

2.5 空三加密

本次數據解算采用上海瞰景Smart3D 軟件，將影像數據、POS 數據和相機參數完善后，進行空三任務的提交。提交空三時，勾選以下視鏡頭為參照進行空三加密，這樣可以提高空空三的匹配成功率，其余參數默認。空三加密完成后，通過對平差報告進行查看，加密精度良好，成果沒有分層彎曲，可以在此基礎上直接轉刺控制點。

控制點在空三中的作用，主要是將原有的空三成果坐標，通過平差調整的方式，調整到控制點對應的坐標系統下。本次房地一體項目，所使用的控制點坐標系為2000 國家大地坐標系，高程使用的是1985 國家高程基準。首先將控制點導入空三中，利用控制點與照片之間的關系，和已有的空三成果，快速對控制點點位進行預判。在轉刺的過程中，對位于影像邊緣的點位，不進行轉刺，因為這些照片，畸變較大，轉刺上反而會對空三成果精度帶來影響。轉刺完成后進行平差運算，平差參數按照軟件已有的默認即可，平差完成后，成果精度良好，直接用于實景三維模型的重建。

2.6 實景三維建模

較其它建模軟件，Smart3D具有效率高、模型精細等特點。首先設置模型輸出框架和控制點的一致，導入任務區范圍線，設置模型輸出范圍，根據建模電腦的配置，對瓦片大小進行設置，本次電腦配置最低為128G，設置瓦片大小為200 米。農房任務一般是獨立的，因此這里不進行瓦片切塊原點和模型輸出原點的設置，輸出格式選擇OSGB，其余參數默認。待所有設置完成后，提交建模任務，進行模型的重建，部分區域模型見圖4。

圖4 任務區部分實景模型

通過人機交互的方式對模型質量進行查看，模型較完整，部分區域由于樹木遮擋，模型拉花嚴重，不可以用于后期地籍圖的采集，該部分區域需要通過外業補測的形式完成。

2.7 內業數據采集

本次內業采集選用清華山維EPS 軟件，首先利用Data 文件夾下的OSGB 成果和xml 文件進行DSM 索引文件的快速創建，然后加載DSM 文件和正射影像成果。采集規則四邊房屋時，利用EPS 軟件中“五點房”功能，可以快速采集并對其房屋結構、層數等屬性進行錄入，在采集不規則房屋時，通過采集墻面上的點，然后最后構成閉合的圖形。在采集墻面時，盡可能的采集墻面平滑區域，這樣可以減小采集誤差。采集完成后，對內業可以判定的屬性進行錄入，內業無法確定的，外業進行核實。

2.8 外業調查

外業調查主要包括收集居民相關信息和補測、補調內業無法彩金和判斷的區域。首先通過入戶調查登記的形式，收集居民相關信息，然后對比已有的房地一體成果，對遺漏區域，利用全→儀和GPS-RTK 進行采集，并通過對比的形式，對屬性進行核查。完成上述任務后，將補測、補調成果更新到已有的房地一體成果中，得到最終的測繪成果。

3 項目成果精度分析

本次采用同精度中誤差的方式對房地一體測繪成果的平面點位精度進行檢測[8]，18 個點位的檢測精度見表1，其中較差單位為cm，DS 代表平面較差。

表1 平面點位精度統計表

通過表1 可知，本次18 個檢測點中，較差最大的為6.4cm，較差最小的為4.2cm，平均較差為5.3cm，中誤差為3.8cm，點位精度中誤差要求5cm，最大較差要求為2倍中誤差，本次所有檢測點精度均滿足相關要求，本次成果精度可用。

以算數平均值作為邊長誤差的精度統計，對15 條邊長精度進行統計，統計結果見表2。

表2 邊長精度統計表

通過表2 可知，本次邊長較差最大為8.1cm，最小為4.1cm，其算數平均值為6.0cm，成果精度滿足相關規范的10cm 要求，成果可用。

結束語

本文以實際生產項目為例，探討了傾斜攝影測量技術在房地一體項目中的應用。首先對傾斜攝影技術進行了介紹，其次對整個作業流程進行了探討，并通過外業采集的檢測點和檢測邊長，對基于實景模型采集的地籍圖成果精度進行了檢測，檢測精度均符合相關規范要求。按照本文的方案，可以得到滿足項目要求的地籍圖成果，且效率高、成本低，具有一定的實用性，可以進行有效推廣使用。