无人机倾斜摄影在房地一体中的应用

无人机倾斜摄影在房地一体中的应用

郭磊 1 李志阔 2

天津市地球物理勘探中心 天津市 300170

摘要：随着科学技术的发展，我国的无人机倾斜摄影技术有了很大进展，通过探索无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体中的应用，利用传统测量技术手段检验无人机倾斜摄影测量的精度，验证无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体中应用的可行性。

关键词：倾斜摄影测量；农村房地一体；中误差

引言

无人机倾斜摄影是指通过携带有摄像头的无人机，通过多个角度对待测目标进行测量的操作。相较于传统的垂直摄影，倾斜摄影可以将待测物体或地区的高度差展示出来，使所拍摄的景象更加的真实、直观。因此，研究无人机倾斜摄影在测绘工程中的应用，对于提升我国的测绘水平具有重要的意义。

1无人机倾斜摄影测量基本原理

无人机倾斜摄影技术，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机上搭载多台摄影仪传感器，同时，从下视、前视、后视、左视、右视，配合惯导系统获取高精度的多视影像信息，并通过专业软件对多视影像信息进行自动空三、密集匹配、DSM生成与TDOM纠正或三维建模等，将用户引入符合人眼视觉的真实直观世界。

2无人机倾斜摄影测量的技术特点

无人机倾斜摄影测量技术是一项无接触测量技术，它同时具备了遥感、正摄、三维建模等测量技术手段的优点。因此，无人机倾斜摄影测量技术主要的技术特点包含：1）反映地物的真实性，并具有可量测性；2）基于无人机平台，采集数据具有高效性；3）能同时输出DSM、DOM、DLG等数字产品，具有很高的性价比。无人机倾斜摄影测量技术融合了多项测量技术优点的同时，也继承了多项测量技术误差来源。无人机倾斜摄影测量精度主要受以下几个方面因素的影响：1）飞行的气候条件影响；2）成像质量的影响；3）多视化影像联合平差精度的影响；4）像控精度的影响；5）数据采集人工差异化的影响。根据测量平差原理及误差传播定律，无人机倾斜摄影测量质量控制主要环节应在像控、多视影像联合平差和数据采集阶段采取有效的质量控制手段。

3无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体中的应用

3.1技术路线

应用无人机倾斜摄影测量技术获取实景三维模型，对现有的农村宅基地和集体建设用地使用权调查成果进行审查。对权属界线没有变化的农村宅基地和集体建设用地使用权沿用之前的测绘成果，土地使用权不再重新测绘和调查，房屋所有权和房产面积利用EPS三维采集软件基于实景三维模型完成房产测量工作；对变化的和新增的要按《不动产权籍调查规程》的要求，基于无人机倾斜摄影测量技术完成房地一体的权籍调查工作和房产测量工作。

3.2多视影像联合平差

输入多视影像→影像连接点匹配→匹配粗差检测/构建自由网→输入地面控制数据/区域网平差，关键注意3点：（1）SIFT特征提取算法实现尺度空间的建立与特征点定位匹配；（2）结合POS系统提供的多视影像外方位元素，采取DOG金字塔匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配、构建自由网；（3）建立连接点和连接线、控制点坐标以及POS数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程。

3.3地面观测

地面观测是测绘工作中的重点环节之一，地面观测环节不仅需要观测地面的平面特征，对于地面的状态、地面上存在的目标以及不平整地面的高度差等也需要进行观测，而传统的垂直摄影方式只能够得到来自顶部的信息，对于与地面高度相关的数据难以进行观测。倾斜摄影技术通过多角度拍摄，可得知地面高度变化信息。这种高度差信息可以为测绘人员分析地面不同高度的目标提供帮助，使分析结果更加详细，提升测绘分析的水平。

3.4外业补测

内业工作完成后，以三维测图成果为工作底图开展工作，并入户进行调查。在调查的同时对部分房屋结构复杂、三维模型不清晰的情况利用GNSSRTK、全站仪、钢尺进行辅助测量，外业补测主要开展以下工作：1）利用钢尺丈量界址边，对边长超限的界址边利用GNSSRTK或全站仪重新采集界址点；2）对三维实景模型不清晰或不规整的房屋拐点重新采集特征点；3）丈量房产面积，面积超限的重新采集。由于本试验区地形高差不大、建筑物低矮、大部分房屋较为规整、房檐结构简单，外业补测工作量较小。

3.5EPS三维采集

清华山维EPS地理信息工作站（以下简称EPS）可以对倾斜摄影测量生成的模型（ContextCapture）进行导入并处理，对房屋，围墙，阳台及其他附属设施进行测量，也包括对地面高程点进行提取。首先把ContextCapture生成的三维模型和正射影像加载到EPS当中，将生成的三维模型进行格式转换（.dsm格式），然后直接在三维模型上进行矢量化。在三维模型上直接进行地籍数据的采集，采用五点房或者线划的方式对房屋进行绘制，在绘制的同时还能对房屋建筑物结构，楼层数目等属性进行录入。某些地物可在正射影投影(平面)直接进行快速绘制以及在透视投影(立体)进行房檐的改正等。

3.6数据处理

在无人机摄影完毕后，需要对摄影的数据进行处理，从而为后续的其他工作奠定基础。倾斜摄影技术相较于传统的摄影技术，可以从多角度获取待测目标的信息，这使得数据处理工作的维度增加，多角度的数据可以为数据处理工作提供更多的参考，从而提升数据处理工作的效率。此外，搭载有倾斜摄影技术的无人机一般都搭载有预处理系统，无人机中的预处理系统可在完成摄影后利用其搭载的预处理系统对数据进行简单的处理，预处理系统可以将所拍摄的数据中的无效数据剔除，从而降低后期POS数据处理的难度，提升数据处理的速度和精确性。

4业务的再拓展

为此可以从以下方面，以征收估价为主抓手，对无人机倾斜摄影业务进行再拓展。（1）在征收前期进行无人机倾斜摄影，对于震慑征收区域内抢建房屋等不法行为，提供高清晰度立体的可量测的强有力的证据材料。同时，将来建筑物拆除后，如果再有其他争议，也可以随时调档查询，此举将大大减少因此类争议而产生的信访案件量。（2）在征收过程中进行无人机倾斜摄影，方便查看征收工作进度，方便项目督查与调度。（3）对于远期有征收计划的范围，进行无人机倾斜摄影，对于区域内建设情况可作初步了解，对于固定建设规模，严格建设执法起到积极作用。（4）发挥档案保管作用。征收区往往有着悠久的历史和厚重的文化沉淀，随着发展需要，老城逐渐被新城所替代，一代人的记忆逐渐变得难以触摸。三维实景模型，让征收区实景再现，更能形成一份直观精准的历史资料，见证城市蜕变发展过程。

结语

综上所述，根据农村不动产测绘房地一体工作开展的要求，需要对原来完成的使用权调查成果进行审查，使用无人机三维倾斜摄影测量可对原使用权调查成果进行直观、公正、科学的审查；面对如此大的工作量，采用无人机三维倾斜摄影测量技术方具有很大的优势，能最大限度的节约人工和时间成本。通过试验，得出无人机倾斜摄影测量的精度能满足规范要求，论证了无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体中的应用的可行性。

参考文献

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