关于无人机倾斜摄影测量技术在农村不动产测绘中的应用研究

刘传兴

（巨野县自然资源和规划局）

1 引言

传统农村房屋不动产测绘对全站仪和RTK测量等应用的较多，不仅对人员的需求量较大，且整个过程也需花费较长一段时间，作业效率不高。无人机倾斜摄影测量技术能够在投入较少资金的情况下，高效完成对数据的采集，重建的三维模型不仅可量测，且具有清晰的纹理与非常高的精度，能在极短时间内获得地理信息[1]。因而，在农村不动产测绘中科学应用无人机倾斜摄影测量技术具有积极意义。

2 倾斜摄影技术介绍

2.1 倾斜摄影原理

所谓倾斜摄影测量指的是将多个可量测或非量测相机安装在飞行器上，从多个角度获取地面物体的影像数据。除了常规的五镜头相机，摇摆相机（搭载两镜头）与扫摆相机（搭载五镜头）的使用频率也比较高。同传统的垂直摄影相比，搭载倾斜相机能获得所需测绘物体更多的侧面信息，使航摄盲区大大减少。

2.2 倾斜摄影建模流程

倾斜摄影测量建模流程主要分为两部分，即外业与内业，前者又细分为五点，分别是测区踏勘、已有资料收集、像控点采集、航线规划和影像数据采集；而后者则由空中三角测量解算、控制点转刺平差和实景三维模型生产三部分组成，图1 为具体流程图。

图1 倾斜摄影建模流程

3 倾斜摄影测量技术关键参数设置

3.1 飞行器参数设置

在设置飞行器参数方面，主要设置的是禁止性参数与适宜性参数两个。前者的科学设置可为飞行器的安全飞行保驾护航，具体内容包括风速、环境温度等；而后者的设置则是在本项目目标达成后设置环境参数，除了一些基本数据（风速、温度等），诸如光线强度和云影数量等也需要考虑到。

3.2 飞行高度设置

严格按照公式H=(f·GSD)/a设置飞行器的飞行高度，其中的H、f、GSD和a分别代表的是摄影高度、搭载镜头焦距、地面分辨率和像元尺寸。

3.3 飞行线路设置

在整个倾斜摄影测量中，最关键的一项参数设置无疑是飞行线路的设置，决定了摄影成果的质量[2]。一般，同名点多出现在相片重叠的情况下，借助多视向匹配进行空三加密。但若飞行线路有误或缺乏一定的科学依据，那么就会增加重叠度，进而增加工作量。若无意外，正摄影像航向重叠度与旁向重叠度分别超过60%、30%。

3.4 像控点布设

传统摄影测绘技术也有像控点，而倾斜摄影测量技术中的像控点布设和其有着十分类似的原则，故以下几点需引起重视：

①采用九宫格法统一布设全区；

②尽可能地共用飞行线路；

③布设像控点需要在航飞之前完成。

3.5 解算分区的设计

如果需要一次解算过多的影像图片，就要求软件具备较高的运算能力，但这样一来不仅会花费较多的时间，且成功率也难以得到保证。因此，在摄影测绘过程中，若影像图片数量较多，则应通过区域划分的方式把解算量降低，以确保解算的成功完成。首先，需借助Arcemap 软件可视化处理pos 文本数据，接着以DWG 格式将其呈现，最后展开区域划分。在进行这一步时，需注意将每个分区影像图片的数量控制在12000 张内，同时确保各分区间的距离大约为12个飞行线路。

3.6 计算能力概算

在倾斜摄影测量技术中，主要借助影像图片的数量判定空三解算能力，若影像图片有1000 张，则解算时间大约为60min。而模型生成能力和模型尺寸、节点数据具有十分密切的联系，通常需要花费6h左右的时间才能够生成一个200m×200m 范围的模型。

3.7 模型计算参数设置

首先，在模型生成后，其精度一般有四个档次，但通常选择的只会是其中的第二项，即high。而之所以要选它，主要是精度适用且数据体量也合理。其次，倾斜摄影测量技术的模型生成以200m×200m居多，这是因为在该范围内的模型生成时间比较合理，成功率高，后期维护起来也不会有较大难度。最后，贴图质量要求达到百分之百，这样清晰度才高，同时8:192为默认尺寸。

4 不动产测绘中倾斜摄影测量技术的应用

4.1 建立三维模型

倾斜摄影测量技术的合理应用大大提高了不动产测绘工作的效率和质量，其能够从多个角度拍摄目标物的真实情况，不仅实现了多元化的数据获取方式，也使不动产测绘水平得到了大幅提升[3]。基于此展开三维模型的建立，既可获得更加真实准确的影像数据，也能够把目标物信息直观表现出来。测绘人员在正式开始工作前，应预处理影像，同时为确保均匀分布地面控制点，还要结合测绘区域的实际情况结算加密点的平面坐标和高程匹配，为立体测图提供有效参考，获得更加精准的影像之间空间变化模型计算结果。不仅如此，影像密集匹配工作也不容大意，测绘人员应统一倾斜摄影所测量的全部影像，以便于后续各项测绘工作的顺利开展。

4.2 数据获取

在将倾斜摄影测量技应用于不动产测绘工作时，需借助无人机设备采集所测绘物体的各项数据，且在采集过程中，需保证光线不能过暗，并分布均匀，如此方可顺利采集数据。比如，在对某一地区“房地一体”宅基地进行测量时，测绘人员结合所测区域的相关信息对相机参数做出调整。

①地面分辨率确认。若比例尺为1：1000，则成像所需的地面平均分辨率一般比主片高，大约为0.03m，无人机飞行高度保持在80m左右即可。

②确定各项数据，包括相机焦距、单镜头像素、影像倾斜角度等。关于这几点应根据所测区域的实际情况对倾斜摄影相机的参数做出科学设置。

③设置有效航线。为防止成像范围与规定标准不符，测绘人员需设置一条有效航线，进而获得完整的成像数据。

④设置分辨率。如果想保证影像具有饱满的色彩，清晰的成像，要求测绘人员对相机分辨率进行设置，并妥善存储影像数据，做好对其的包装工作，从数据方面支持该不动产测绘工作的后续开展。

4.3 数据处理

为保证数据处理效果更加理想，在采用倾斜摄影测量技术时，需要把光线和镜头处理好，借助Smare3D 软件整合影像数据，给三维模型的建立提供有效数据。在三维模型建成后，可更直观地呈现数据处理细节，从而使不动产不同的测绘需求得到满足。基于倾斜摄影测量技术的应用，测绘人员对目标物进行测量时有三点需要确定，分别是边长数据、界点以及实际边长，以获得更加完整且精准的数据。同时，测绘人员还需验证摄影参数的准确性，防止人为因素影响，破坏数据的完整性。

5 实际案例

5.1 项目概况

某项目一共有12000 宗，测绘区域内不仅各房屋之间间距较短，还分布在诸多巷道，有很多建筑物都存在被严重遮挡的情况。加之外出务工人员较多，若还是使用传统测量方法，势必非常困难，故而决定对倾斜摄影测量技术予以采用，取得了较好的成效。

5.2 设计思路

首先，借助无人机采集原始影像数据，在进行外业采集过程中，应确保有均匀的数据光线；其次，检查采集到的影像，保证其同建模质量要求相一致，第一时间清除那些劣质影像，接着预处理影像数据；最后，构建三维模型，借以采集房产信息。

5.3 影像数据处理

在处理无人机影像数据前，应先处理影像，内容包括匀光和畸变，接着利用Smart3D 软件将三维模型建立起来，呈现出更多细节，之后在三维软件中导入三维模型，完成对房产数据的采集。借助房屋边长数据进行实测，验证精度。结果显示，倾斜摄影测量线段和实测线段最大的误差是0.49m，最小误差是0.06m，之所以会出现这样的情况，同房屋附近屋檐的遮挡有很大关系，影响了模型的准确捕捉，借助误差公式计算误差。

这一房屋中误差是±0.24m，按照1∶500比例尺，平地、丘陵相邻界址点中，误差是±0.25m，限差为±0.50m，这一精度达到了1∶500 比例尺不动产测绘的需求。

6 结语

作为一项专门用于不动产测绘的技术，倾斜摄影测量技术是近年来才开始兴起的，通过在农村地区的不动产测绘中应用该项技术，可将工作效率与工作质量大幅提高，可行度非常高。