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摘要：傳統(tǒng)的房產(chǎn)測(cè)繪通常使用全站儀輔助手持激光測(cè)距儀進(jìn)行，速度慢，人力成本高。無(wú)人機(jī)傾斜攝影是近幾年興起的一種技術(shù)方法，基于無(wú)人機(jī)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠快速獲取房屋數(shù)據(jù)的影像。使用后期建模軟件能夠構(gòu)建房屋三維模型并獲取房屋紋理特征。本文利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)構(gòu)建測(cè)區(qū)農(nóng)村建設(shè)用地的三維模型，通過(guò)EPS清華三維軟件進(jìn)行三維模型房屋邊長(zhǎng)數(shù)據(jù)采集，再以手持激光測(cè)距儀實(shí)測(cè)的房屋圖邊長(zhǎng)進(jìn)行比較。從結(jié)果來(lái)看，基本上可以達(dá)到不動(dòng)產(chǎn)1:500測(cè)繪精度要求。

關(guān)鍵字：房產(chǎn)測(cè)繪；攝影測(cè)量；三維建模

0引言

不動(dòng)產(chǎn)登記中需要全面調(diào)查每一宗地上的房屋產(chǎn)權(quán)狀況、位置、界址、面積、用途等基本信息[1]。但傳統(tǒng)的房產(chǎn)測(cè)繪，外業(yè)工作量大，效率低，受外界條件影響較大，獲取的成果大部分是二維平面，缺乏立體感。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)受到大家的關(guān)注，利用傾斜攝影測(cè)量原理進(jìn)行建模是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。利用無(wú)人機(jī)可以全方位的對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行信息采集，在被測(cè)物周圍不同角度拍攝一組數(shù)字影像,可獲取目標(biāo)物體豐富的紋理信息。使用無(wú)人機(jī)操作便利、高效，大大降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和成本，使用三維建模軟件對(duì)無(wú)人機(jī)影像可以進(jìn)行三維建模，獲得數(shù)字表面模型和點(diǎn)云數(shù)據(jù)[2]。獲取的信息可以廣泛應(yīng)用在考古學(xué)、植被監(jiān)測(cè)、交通監(jiān)控、災(zāi)害管理等[3-7]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)傾斜攝影測(cè)量的應(yīng)用進(jìn)行了研究。譚仁春等人使用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)和MAX技術(shù)相結(jié)合完成了城市三維建模，取得理想的效果[8]。孫宏偉基于傾斜測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市三維建模的快速化[9]。本文在通過(guò)使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對(duì)某城中村居民區(qū)為例進(jìn)行傾斜攝影測(cè)量構(gòu)建三維模型，再通過(guò)EPS清華三維軟件對(duì)構(gòu)建的三維模型進(jìn)行房產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。

1傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

傾斜攝影測(cè)量是新興的低空航空攝影測(cè)量技術(shù)，通過(guò)在同一臺(tái)飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息，這種技術(shù)稱為傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，所獲得的影像稱為傾斜影像。通過(guò)傾斜攝影測(cè)量獲取的影像數(shù)據(jù)可以進(jìn)行三維模型構(gòu)建，能夠直觀的表現(xiàn)豐富的地物信息。圖1為傾斜攝影測(cè)量原理示意圖。

1.1無(wú)人機(jī)傾斜攝影三維建模流程

傾斜攝影測(cè)量的三維建模整個(gè)流程由外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩個(gè)部分組成。外業(yè)包括了無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)采集和野外像控制作；內(nèi)業(yè)建模主要涉及3個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容：①自動(dòng)空三：依據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)均勻分布的地面控制點(diǎn)，利用立體測(cè)圖技術(shù)，解算匹配加密點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程；②密集匹配：將多張影像上的同一特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，計(jì)算影像之間的空間變換模型；③影像拼接：依據(jù)計(jì)算得到的空間變化模型對(duì)影像進(jìn)行拼接處理，使得同名特征點(diǎn)能夠準(zhǔn)確疊合，消除影像比例尺不一致、分辨率不一致對(duì)三維模型的影響。

1.2外業(yè)數(shù)據(jù)采集

(1)設(shè)計(jì)航帶。首先對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏勘，該項(xiàng)目選擇城中村區(qū)域作為試驗(yàn)區(qū)域是考慮到比起學(xué)校和城市區(qū)域來(lái)說(shuō)城中村房屋相對(duì)密集并且房屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變而且相對(duì)高差不大，這樣可以使無(wú)人機(jī)相對(duì)航飛高度盡量降到100m之內(nèi)。數(shù)碼航空攝影的地面分辨率（GSD）取決于飛行高度，h=f*GSD/a,式中：h—相對(duì)飛行高度；f—鏡頭焦距；a—像元尺寸；GSD—地面分辨率。按照公式可求得獲得相應(yīng)地面分辨率GSD的飛行高度。由于a像元尺寸和f鏡頭焦距是相機(jī)固有屬性，當(dāng)相對(duì)行高h(yuǎn)越低GSD地面采樣點(diǎn)間距就越密即地物分布率越高，所以選擇了城中村區(qū)域使得飛機(jī)相對(duì)行高在100米內(nèi)。(2)像控點(diǎn)布設(shè)。根據(jù)規(guī)范要求，本測(cè)區(qū)像片控制點(diǎn)GPS-RTK技術(shù)施測(cè)，一般情況下均為平高點(diǎn)。像片控制點(diǎn)布設(shè)在航向及旁向重疊像片范圍內(nèi)均勻分布并且在區(qū)域網(wǎng)的四周進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)。(3)航測(cè)參數(shù)設(shè)定。根據(jù)航飛現(xiàn)場(chǎng)情況，確定各項(xiàng)飛行參數(shù)，完成航測(cè)數(shù)據(jù)采集工作。航向重疊度和旁向重疊度分別為70%和70%。由于本次使用大疆無(wú)人機(jī)PHANTOM4只有一個(gè)鏡頭進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而傾斜攝影測(cè)量中要求從垂直、傾斜等不同角度采集影像，所以在航線設(shè)計(jì)上對(duì)航測(cè)參數(shù)進(jìn)行了，特別的設(shè)定。對(duì)給測(cè)區(qū)進(jìn)行井字行飛行，即先沿一個(gè)方向進(jìn)行s型行線飛行，再對(duì)同一測(cè)區(qū)進(jìn)行垂直該飛行方向的s型航線飛行，在保證航向重疊度和旁向重疊度的同時(shí)將無(wú)人機(jī)的航向傾角調(diào)為45度，這樣可以模擬出多鏡頭的效果。

1.3內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

(1)影像預(yù)處理：傾斜攝影完成后，我們對(duì)獲取的測(cè)區(qū)影像進(jìn)行質(zhì)量檢查，確定影像沒(méi)有變形、扭曲等現(xiàn)象，對(duì)影像質(zhì)量不符合要求的進(jìn)行修復(fù)，對(duì)影像進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。(2)內(nèi)業(yè)像控刺點(diǎn)：像片控制點(diǎn)的判刺精度為0.1mm，像片控制點(diǎn)應(yīng)選用高程變化小的目標(biāo)，像片控制點(diǎn)在各張相鄰的及具有同名點(diǎn)的像片上均應(yīng)清晰可見。

(3)空三加密：人工給定一定數(shù)量的控制點(diǎn)，軟件采用光束法區(qū)域網(wǎng)整體平差，以一張像片組成的一束光線作為一個(gè)平差單元，以中心投影的共線方程作為平差單元的基礎(chǔ)方程，通過(guò)各光線束在空間的旋轉(zhuǎn)和平移，使模型之間的公共光線實(shí)現(xiàn)最佳交會(huì)，將整體區(qū)域最佳地加入到控制點(diǎn)坐標(biāo)系中，從而得到加密點(diǎn)成果。即從已知特征點(diǎn)推算出未知特征點(diǎn)，并自動(dòng)抽取所有特征點(diǎn)，構(gòu)成整個(gè)目標(biāo)地區(qū)的特征點(diǎn)云。(4)影像密集匹配：軟件根據(jù)高精度的影像匹配算法，自動(dòng)匹配出所有影像中的同名點(diǎn)，并從影像中抽取更多的特征點(diǎn)，從而更精確地表達(dá)地物的細(xì)節(jié).

2應(yīng)用案例

2.1無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)獲取

飛行的無(wú)人機(jī)采用大疆無(wú)人機(jī)PHANTOM4；采用GPS/GLONASS雙模，像素2000萬(wàn)。本次實(shí)驗(yàn)的主要思路設(shè)計(jì)如下：1、利用無(wú)人機(jī)獲取原始影像數(shù)據(jù)，外業(yè)采集數(shù)據(jù)光線要均勻；2、檢查影像是否滿足建模的質(zhì)量需求，剔除質(zhì)量較差的影像，對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；3、使用smart3D軟件構(gòu)建三維模型模型；4、構(gòu)建的三維模型在EPS清華三維軟件中進(jìn)行房產(chǎn)信息采集。利用無(wú)人機(jī)獲取影像，無(wú)人機(jī)飛行高度100米，地面分辨率為4cm，相片航向重疊度為70%，旁向重疊度為70%。對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，配準(zhǔn)對(duì)齊。

2.2無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)處理

無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)處理之前先要進(jìn)行影像的勻光、鏡頭畸變處理。經(jīng)過(guò)以上處理之后，使用smart3D軟件對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行像控測(cè)量、空三加密、影像密集匹配和紋理映射最終構(gòu)建三維模型，構(gòu)建的三維模型。3結(jié)論使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的方法進(jìn)行三維模型構(gòu)建，可以對(duì)房屋進(jìn)行多角度、全方位立體觀察，這是傳統(tǒng)的房產(chǎn)測(cè)繪不具備該功能，而且三維模型的直觀性使外業(yè)的量測(cè)工作可以在室內(nèi)的計(jì)算機(jī)上完成，提高了工作效率，縮短項(xiàng)目工期。另外，三維模型可以較好的反映房屋每層的信息，直觀性較強(qiáng)。但采用該方法進(jìn)行房產(chǎn)測(cè)量也存在一定的問(wèn)題仍需進(jìn)一步進(jìn)行解決：例如樹木對(duì)個(gè)別遮擋嚴(yán)重的建筑物，傾斜攝影測(cè)量構(gòu)建的模型時(shí)未能完全獲取該建筑立面紋理，造成建筑拉花變形現(xiàn)象，需要結(jié)合全站儀測(cè)量解決該問(wèn)題。另外遇到房屋上空有電線，對(duì)獲取建筑物信息建模有干擾，需要在將來(lái)的工作中研究剔除該類噪聲數(shù)據(jù)算法的方法，為進(jìn)一步改善測(cè)量精度研究提供方向。

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作者：李東升1，2；張兵良,3；萬(wàn)保峰1；邱鵬瑞1 單位：1.昆明冶金高等?？茖W(xué)校測(cè)繪學(xué)院，2.南京數(shù)維測(cè)繪有限公司,3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)