基于三维不动产登记平台建构分析

文｜三门峡职业技术学院 杨阿兰

随着数字化城市的创建，人们在探索地球方面也逐渐朝着三维表达方式进行转变，社会提高了地理信息可视化要求和精度的要求，将基于高程与地物信息合成三维模型已经无法使高层次需求得到满足。本文提出倾斜摄影测量技术是利用多角度倾斜拍摄，以此得到地物的侧面信息，创建高精度、高仿真的三维城市模型，使三维建模可操作性得到提高，使用也逐渐广泛。有研究学者在研究过程中将传统传感器作为基础实现倾斜测量，提出测量结合方法被广泛应用到城市规划管理、旅游管理和应急指挥等行业中，能够降低三维模型数据收集时间代价与经济代价，但是实景三维模型对于专业、硬件的要求比较高。各领域对三维模型具有不同的要求，所以本文对基于倾斜摄影测量的三维不动产登记平台进行分析，为用户提供查询定位、标记、测量等功能。

1.倾斜摄影测量分析

利用飞行平台实现传感器的创建，通过垂直地面进行拍摄，对拍摄影像进行收集，从而实现传统航空摄影。倾斜摄影测量是将飞行平台作为基础创建多传感器，以此实现不同角度观测，收集航空影像。和传统航空摄影对比，倾斜摄影测量能够使二维数据采集需求得到满足，得到地物纹理、利用影像实现三维模型数据的制作，对三维影像数据进行创建。倾斜摄影测量系统通过创建GPS 系统和TMU 系统得出高精度的位置、状态等信息，利用此信息实现加密，实现高精度三维数据的制作。

2.获取倾斜摄影测量数据

2.1 技术流程

通过倾斜摄影测量技术和SF 系统实现三维实景模型的创建，创建流程为：

（1）预处理数据。对系统数据资料进行分析，实现数据预处理，将错误、缺陷的错误数据进行去除，对系统资料完整性与精准性进行保证，并且保证格式正确。

（2）三角测量。利用倾斜摄影测量技术对空气三角进行测量，以此能够得出影像方位元素。对外方位元素进行矫正之后，利用多视影像密集匹配得出三维点云，创建城市三维实景模型。

（3）对纹理信息进行选择。利用三维实景模型使三角形面片利用二维图像夹角与法线方程选择最佳的纹理信息，然后关联纹理。

（4）对城市3D TIN 进行输出。

2.2 稀疏匹配

稀疏匹配指的是利用相应算法在对相同地形地物描述不同影像过程中，使同名特征点进行提取，对影像和影像的相对位置关系进行恢复。稀疏匹配过程为特征点提取、描述和匹配：首先，提取特征点。为了寻找影像之间相关性，要求寻找影像同名点，在多个同名点中提取具备典型特征并且不容易误匹配的同名特征点。以判断依据使特征点划分成为特征斑点与特征角点，其中特征角点指的是地物角点，通过Harris 算法实现角点检测。特征斑点大部分都是影像中和周围区域具有较大相差灰度的点，也就是使特征点对特征信息进行描述。信息主要包括自身和邻域点特征信息，比如方向信息、位置信息与尺度信息等。此信息描述具备唯一性，并且对于旋转、光照等外部干扰的抗干扰能力比较强。最后匹配同名特征点，也就是实现不同影像特征点点集创建相应关系。根据特征点描述，描述信息的相似度量越大，那么其距离度量就会越小，两点作为同名特征点几率就会越大。

2.3 三角测量

在实现稀疏匹配之后，以影像之间同名特征点匹配结果实现相对定向。利用倾斜摄影测量技术能够得出大角倾视与垂直摄影的数据，利用倾斜假设POS 系统的观测值为多角度倾斜摄影外方位元素。以传感器成像模型计算元对像元物坐标，通过多特征、多基线的匹配技术和连接点进行连接，降低外业控制数量，利用区域网平差全面测量空中三角。倾斜相机平台为SF系统，设置传感器模型，从而提高模拟效率，优化航摄参数，从而提高连接点匹配精度和效率。

2.4 密集匹配

利用特征点匹配提取影像特征点，得到通过特征点构成的稀疏点云，但是稀疏点云点数无法使生成模型需求得到满足，还要针对影像对同名影像点进行提取，要求实现密集匹配。因为倾斜影像拍摄角度因素，和传统正摄镜头拍摄影像对比，投影具有较大的变形、地物之间具有遮挡等问题，使用传统摄影测量密集匹配算法无法对理想密集点云进行匹配。基于特征点创建三角网，所有三角网都是区域点。两幅影像中的相同名称三角形都是独立仿射变换，利用计算同名三角形中的同名特征顶点能够得出旋转矩阵，以矩阵匹配三角形点实现逐像素点的匹配。实现阈值的提前设置，如果点相似程度满足阈值要求，那么就是同名像点。利用此方法得出更多同名像点，从而实现密集匹配效果。

3.三维不动产登记平台

3.1 三维不动产登记单元

3.1.1 单元的创建

地籍管理在实施不动产登记前的核心为地表权利，在权利登记方面无法将同个宗地中分布不同权利主体的地表、空中与地下权利直观地表达出来。二维信息记录模式并不会对三维不动产登记进行限制，能够有效展现不动产立体空间的使用情况。

通过省级CORS 站定位信息能够得到倾斜摄影和激光扫描数据精度，80%地表高程差在0.05m 以下，使单一激光点精度的需求得到满足：

其一，利用此工艺流程生产模型数据在几何精度中使用，能够使1∶500 比例尺需求得到满足。

其二，由于常规模型数据和纹理数据不同，会对模型表现效果造成影响。基于倾斜测量三维模型利用多视影像得到地面建筑物的侧面、顶面纹理信息，利用影响信息创建模型，满足模型场景实际需求。对比传统技术工艺的模型数据，此项目所生产模型数据的整体性比较强，而且表现和真实场景接近，使人现场感得到提高。

其三，地形精度低，增加像控密度，从而使地形精度得到提高。

3.1.2 航线规划

通过pix4d capture 实验对数据软件进行收集，利用自动规划航线控制无人机收集数据。打开控制面板检测设备和飞机，使无人机在测绘中正常工作，避免坠机和故障。无人机和手机连接之后，利用无人机对无人机的海拔、电量、GPS 坐标等数据进行收集。

在主界面中对Double Grid Misssion 点击，将无人机数据收集能力充分发挥出来。另外，通过地图勾勒测绘范围，选择飞行高度。系统根据范围需要的飞行时间分析是否能够完成测绘工作。

其次，在初次建模之后，第一次通过大范围处理数据并不能够满足需求。所以对倾斜摄影测量进行研究，实现多层采集数据方法进行开发。

3.1.3 获取影像

准备工作完成后使无人机起飞到一定高度后，在软件中对Start 进行点击，系统最后对设置的正确性、无人机系统是否正常工作进行检查。然后无人机起飞，以3s一个单元在飞行中收集GPS 数据与影像，要求无人机在视野范围中进行飞行，并且出现风险因素之后要迅速的拿回飞机控制权就行，以数据采集量能够在十分钟左右实现数据收集。最后，使测绘采集数据在电脑中导入。

3.1.4 创建三角网

为了提高三维模型真实感，使其能够满足人眼视觉习惯，要求实现多视影像密集匹配之后得出密集点云，从而实现三角网格化。首先，实现网格初始化，从而得出种子三角形；之后，将最优点作为基础，在网格生长方向约束条件中实现Delaunay三角网格化算法，之后实现网格生长，得出真三维网格；最后，修补真三维网格空洞，得出最终网格模型。

3.1.5 纹理映射

为了提高实景三维模型地物纹理信息的真实性和真实感，要求实现网格化三维模型的纹理映射。纹理映射要求先以影像坐标系和纹理坐标系的关系得出点纹理坐标，之后利用共线方程使二维影像纹理空间点和三维模型中三维空间点创建一一对应关系，使纹理信息在三维模型表面中映射，提高实景三维模型的真实视觉效果与纹理信息。

3.2 模型加载

根据倾斜侧影测量技术实现三维模型数据的创建，使信息量得到提高。为了在web 环境中对三维模型数据进行批量加载，Cesium 新增了支持二进制格式的3D-Tile 数据的功能，实现模型数据的转变。

3.3 纹理关联

要想实现3D 实景模型纹理关联，就要求实现3D 实景模型与纹理图像纹理贴附和配准。由于倾斜摄影测量技术得到影像属于多视角影像，相同地面物会出现在多张影像中，所以要选择最佳目标影像具备重要意义。

3.4 测量精度分析

传统摄影测量影像都是竖直单镜头，因为竖直地表摄影角度，导致摄影测量方式得出测绘产品高程精度具有一定的偏差。倾斜摄影测量对于地表多角度拍摄影像，地表地物具有丰富的侧面纹理，地物点坐标通过多张影像计算。因为多片交会精度比双片交会要高，倾斜影像在照片数量中比竖直影像要多，所以地标地物点坐标计算观测量会增加。和倾斜影像特点相互结合，对测绘产品在平面精度和高程精度进行对比，分析影像生产模型和精度。

将某测区作为研究对象，基于本文测量和传统测量进行制作，分析了倾斜与竖直对精度的影响。测区具有大量的照片，传统测量在对倾斜影像处理过程中的时间比较长，并且无法使实际生产需求得到满足，所以没有形成TDOM，但是本文测量方法能够成功处理数据，在对大数据影像数据处理的过程中，本文测量方法在时间效率、成功率方面都具有明显的优势（详情如表1，表2所示）。

表1 射影像对比实验数据对比表

表2 射影像对比试验软件使用表

图1生成的TDOM 图，为了对图片平面精度进行对比，在测区中均匀设置36 个检查点，在影像中实现检查点坐标收集，和外业实测坐标信息进行结合，得到检查点平面误差（详情如图1所示）。

图1 生成的TDOM 图

4.结束语

通过本文研究显示，通过无人机开展倾斜摄影测量技术的使用方法比较多，并且具有制作简单、上手快与可操作性强的优势，能够通过专业人员进行操作，还适合学生业余爱好者探索。另外，倾斜测量技术具有良好的发展前景，并且有大量内容需要探索和完善。在大数据时代下，倾斜摄影测量技术也在不断的发展。其次，研究人员通过矫正倾斜测量中的问题，使因为地形等原因导致畸变等问题得到解决，使倾斜摄影测量技术的应用效率得到提高。