无人机倾斜摄影在农村房地一体不动产工作底图的应用

无人机倾斜摄影在农村房地一体不动产工作底图的应用

李玉雪

正元地理信息集团股份有限公司 山东潍坊 261061

摘要：无人机倾斜摄影技术近年来在遥感与测绘领域得到了广泛应用，主要是在飞行平台利用的基础上，完成相关影像的采集工作，因为所获取的数据具有一定的真实性，现如今在工程建设中得到了非常广泛的应用。本文详细论述了无人机倾斜摄影技术构建实景三维模型和测绘地形图工作底图的流程。

关键词：无人机倾斜摄影、空三、 实景三维模型、工作底图

1 概述

20 世纪20年代诞生了最早的无人机，主要用于军事活动，但由于其特有的技术优势，后来逐渐延伸到民用领域和科研领域。随着无人机载荷、飞控技术和非量测数码相机的飞速发展，无人机倾斜摄影技术被引入测绘地理信息行业，突破了传统摄影测量对气候、空域、机场等条件的限制，并以其经济、快捷、机动灵活等特点，在应急抢险、抗震救灾、小范围快速成像成图等方面显示出了无法比拟的优势。

2传统的农房调查

应用于农村农房调查测量项目中比较传统的方式为工程测量方式和正摄影像的航飞加立体采集方式。

工程测量方式主要是采用根据农村集体土地上房屋特点，采用全站仪、RTK测量房屋尺寸。房屋边长丈量应用测距仪进行丈量。这样作业方式由于自身的不足，很难对房屋密集区域开展外业测量，随着农村进城人员的增加，空巢现象严重，入户测量比较困难。工作效率低。

正摄航飞加立体采集方式，通常是采用旋翼无人机搭载摄影相机，获取测量区域的正摄影像，经过空三，建立立体像对，佩戴立体眼镜进行房屋、地形要素的采集。此种方法需要采集人员佩戴立体眼镜进行作业，工作时间久容易造成眼疲劳，没有立体视角，造成判读错误。还有这种方式采集的房屋需要房檐改正，需要外业实地调绘、入户判定房檐的大小。外业工作量大效率低。

3. 无人机倾斜摄影及特点

无人机倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，这种测量技术在使用的过程中主要是实现多个传感器之间的有效使用（目前常用的是五镜头相机，然后通过飞行平台使传感器之间实现有效的连接，通过这种方式就可以在多个角度上对地面实物进行拍摄，保证最终所获取到的测量数据具备一定的准确性与真实性。其中正片只涉及到了一组影像，也就是垂直地表面所拍摄的影像，而斜片涉及到了四组影像，指的是传感器与地面水平线之间形成一定角度之后所拍摄的影像。

倾斜摄影是通过具有一定倾角的倾斜航摄相机获取的，具有如下的特点：第一可以获取多个视点和视角的影响，从而得到更为详尽的侧面信息；第二具有较高的分辨率和较大的视场角；第三同一地物具有多重分辨率的影像；第四倾斜影像地物遮挡现象较为突出。针对这些特点，倾斜摄影测量技术通常包括影像预处理、区域网联合平差、多视角影像匹配、DSM生成、真正射纠正、三维建模等关键内容。

4.倾斜摄影作业流程及技术路线

4.1.资料的收集和准备

根据项目的需求，搜集必要的等级控制点。控制点应和最终要的测绘成果坐标系统、投影信息一致。

4.2像控点布设与测量

1）像控点的布设为保障数据成果的精度，从而对像控点的要求相对提高，每平方公里内保证30个控制点。采用村庄范围四角及主要交通部控的方法。

2）像控点的选点

像控点应选择在航测像片上影像清晰、目标明显的像点，没有遮挡的目标例如斑马线的角、目标清晰的道路的交角等。为提高刺点精度，应在航测前采用刷油漆的方式提前布设像控点标志。标志可以刷成“L”形或“十”字形。

3）像控点的测量

像控点主要采用GPS-RTK方法。两次观测，每次采集30个历元，采样间隔1秒。两次观测成果需野外对比结果，对比值为两次初始化采集的最后一个历元的空间坐标，依照平面、大地高较差不超过5厘米精度标准执行。

4.3空三及建模

航测内业数据处理我们利用ContextCapture（Smart3D），是一套集合了全球最先进影像处理系统。计算机虚拟现实以及计算机几何图形算法的全自动高清三维建模软件解决方案。无需依赖昂贵且低效率的激光点云扫描系统或POS定位系统，仅仅依靠简单连续的二维影像，就能还原出最真实、可量测型的实景真三维模型。它在应用性、数据兼容性、运算性能、友好的人机交互及自由的硬件配置兼容性等方面代表了目前全球相关技术的最高水准。

ContextCapture（Smart3D）采用了两大模块是ContextCapture Master和ContextCapture Engine。ContextCapture Master是Smart3D的主要模块。通过图形用户接口，向软件定义输入数据，设置处理过程，提交过程任务，监控这些任务的处理过程与处理结果可视化等。Master并不会执行处理过程，而是将任务分解为基础作业并提交给Job Queue。ContextCapture Engine是Smart3D的工作模块。它在计算机后台运行，无需与用户交互。当Engine空闲时，一个等待队列中的作业执行，主要取决于它的优先级和任务提交的时间。一个任务通常由空中三角测量和三维重建组成。空中三角测量和三维重建采用不同的且计算量大的密集型算法，如关键点的提取，自动连接点匹配，集束调整、密度图像匹配、鲁棒三维重建、无接缝纹理映射、纹理贴图包装、细节层次生成等等。可以多台计算机上运行多个ContextCapture Engine，并将它们关联到同一个作业队列中，这样就会大幅降低处理时间。因此有条件的朋友还是选择工作站集群处理比较合适

4.4工作底图采集。

底图采集软件是利用cass2008（基于cad2006）和实景三维模型小程序联合完成的，通过加载正摄.tif格式和三维模型完成数据的采集。在cad中设置比例尺、设置空间参考系统。实现双窗口联动，经外业实地丈量边长与采集边长的精度能满足农村房地一体的要求。

1）采集精度

包括解析解析界址点精度、地籍图平面位置精度以及房产界址点精度。每个项目根据甲方具体要求适当的精度（参考江苏省第三次土地调查项目）。1：500解析界址点点精度中误差执行一级要求(±5.0cm)，隐蔽、测量困难的点允许误差可按二级标准执行(±7.5cm)。房产界址点精度中误差按照二级标准(±5.0cm)执行。

2）采集原则

数据采集采用先内业后外业的作业方法，内业按立体模型定位，外业实地定性；依比例表示的地物测出范围，不依比例表示的地物测出中心位置；立体影像清楚的地物地貌元素应全部用相应符号测出，对立体影像不够清晰的地物无法准确测定位置应在相应位置作出“☆”标记，以便外业补测。。

3）采集内容

工作底图采集分为房屋测量和地形测量。

房屋测量的基本要求

(1)永久性建筑物(构筑物)的角点，按照解析界址点的精度和要求施测，间距在0.3 m以上的应独立测量。

(2)永久性建筑物(构筑物)外廓，以外墙勒角以上的墙体为准，突出房墙的承重垛、柱应测量。

(3)永久性的有柱车棚、货棚、门廊、各种亭子按柱基外线测量。

(4)凡净高在2.2 m以上的永久性建筑物都必须测量，并计算房屋面积。

(5)棚房、坯房需要测绘图形，不计算面积。

(6)与界址无关的临时性建筑物(构筑物)不予测量。

(7)建筑物、构筑物应逐幢表示，建筑物的层次和建筑结构必须按规定要求标注在房屋内。房屋按墙基角表示。阳台、室外楼梯等应单独表示，大于6m²的天井或院子应该表示。

(8)依附于建筑屋永久性的门廊、有柱或山墙一側有落地墙的檐廊二层以上的挑廊、进出农户院落的有落地墙的大门雨棚等按墙基角测量。

(9)房屋一般不综合，应逐个表示。不同层次、不同高度（相邻房屋高差大于50cm，必须分开表示）、不同建筑材料、不同形状的房屋需加绘房屋分割线。钢筋混凝土全框架结构的坚固房屋加注“砼”。

(10)室外楼梯宽度大于图上1mm时要表示，有转弯的室外楼梯宽度超过图上2mm时在符号中间加绘一条竖线表示。固定的垃圾台要表示。

地形要素内容的表示包括工矿建(构)筑物及其他设施烟囱、水塔、纪念碑、塑像、宝塔、微波传递塔等；交通及附属设施公路、大车路、乡村路、桥梁、涵洞、路堤、里程碑、路标、汽车站等；水系及附属设施河流沟渠以及桥、闸，有名称的应该采集；境界重合时绘高一级的境界符号；地貌斜坡、陡坎应区分未加固和加固两种；测区内所有植被符号一律绘出不同植被之间用地类界分割、注记包括地理名称调注、说明注记和数字注记的采集，如单位名称、高程注记以及植被注记等。要素采集严格按照1:500比例尺采集标准取舍。最后形成合格的工作底图。

5结束语

 综上所述，随着我国社会经济的不断发展，各种新型的科技技术营运而生，其中无人机倾斜摄影属于其中非常典型的新型技术。无人机倾斜摄影技术在应用过程中发挥出很多明显的优势，如今在工程测量工作中已经得到了广泛的应用，这对于社会经济发展起到了非常重要的促进作用。

参考文献：

[1]刘元李.浅析无人机遥感测绘技术在工程测量中的应用[J].科技创新与应用，2017

[2]《国家基本比例尺地形图图式第 1 部分：1：500、1：1000、 1：2000 地形图图式》 GB/T 20257.1-2017

[3]旋翼无人机倾斜摄影实景三维建模技术研究[J],地理空间信息,2018(07) 莲蓉 丁忆 胡艳 罗鼎.

[4]《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（GH/T2009-2010）

[5] GB/T7931-2008《1：500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量内业规范》（GH/T2009-2010）