应用无人机倾斜摄影的地籍房产测量关键技术分析

2023-01-08李棋

工程建设与设计 2022年7期

李棋

（珠海市测绘院，广东珠海519015）

1 倾斜摄影测量技术基本概述

倾斜摄影技术主要通过在同一组飞行平台中搭建多个传感器，在同一指令下进行垂直方向及4 个倾斜方向摄影，再结合成像将影像传递到相应软件中。像片拍摄期间，系统可显示出拍摄区域的地理信息特征。同时，系统可自行记录高度、速度、方向等信息特征，在校对坐标参数、整理影像重叠信息的过程中确定地理位置的规律[1]。另外，该技术能真实反映出周边物象信息，并在单张影像量测控制期间采集出建筑物的纹理结构，再结合小数据量资源整合处理的支持，能体现出真实的地物情况，以便在嵌入式地理信息管理、统筹、分析、监控期间为工作人员提供更好的用户体验，从而拓展遥感影像应用范围。

2 地籍房产测量中无人机倾斜摄影的应用优势

2.1 地籍房产测量工程要点

地籍房产测量工程主要是在保证测量边长精度的情况下确定测量方案，对拍摄的图片进行优化，选择质量好、分辨率佳的航拍信息。从综合角度来讲，无人机倾斜摄影技术可构建一个三维实景模型，在保证航拍分辨率的情况下确定测量和监控成本，以提升测量、生产质量标准。为此，要确定地籍房产点位，并将其误差控制在±5 cm 内，同时还要注意保证房屋边长的误差也在±5 cm 之间（二级界址精度）。通过确定不同单元内的地面分辨率及其精度，采用三次地面分辨率进行航拍，并以每0.5 cm 递增的形式确定航拍路线（最小为1.5 cm）。

2.2 技术路线界定

为提升地籍房产测量的精准度，需确定基础航拍的作业要点。具体如下：（1）利用卫星定位技术、谷歌地球技术确定影像的布设及服务依据，确定“前期航拍准备→摄影测量→数据分析→精度评定→总结评估”的操作模式，再利用无人机拍摄出特定的影像信息；（2）完成航拍准备后，要对现有信息进行加密，并依据实景信息建立三维空间模型，再对现有房屋信息进行采集与监控，方便工作人员检查、分析、比对室内点位和边长精度标准[2]；（3）航拍成果精度控制中，需对现有航拍成果进行初检，得到满足标准的分辨率及信息要素，再对航拍信息进行改进，有利于提高航拍质量。总之，无人机倾斜摄影测量技术应用中，工作人员应建立一个稳定的3D 模型空间，汇总、收集房地产测量信息，再依据所得到的图形进行制图工作。因此，该技术可借助3D 模型收集房屋信息、屋檐、廊道位置及状态，能在自动化管理中消除人为因素误差问题。同时，无人机倾斜摄影测量技术可消除传统测量所产生的盲点，也能在简易操作中分析屋檐信息指标，方便进行测绘任务。

3 应用无人机倾斜摄影的地籍房产测量技术要点

3.1 无人机倾斜摄影技术构成原则

无人机倾斜摄影技术主要由飞行装置、摄影装置、POS 系统组成，技术应用期间，要确定飞行载具的航拍路线，再使用同步曝光技术采集、总结地面影像信息元素。其中，POS 系统可在计算机控制、惯性测量单元IMU、GPS 接收装置的支持下确定曝光要求和影像数据内容，再使用空间定位确定方向元素信息，可方便对无人机飞行形态进行定义。因此，倾斜摄影技术的精度与POS 系统的精度有直接关系，所以要确定数字化电路、陀螺仪、加速度计、补偿系统、信号处理需求，尤其是要确定摄像系统、POS 系统的搭配要点，建立高质量惯性单元IMU 采集标识需求，可快速获取解决方案内容[3]。其中，要注意以下关键要点：（1）该技术可系统、宏观地反映出待测区域地物情况，通过建立多角度观察、评估建议，并对正摄像影像信息进行对比，能够反映出更真实、更全面的地物情况；（2）该技术可在单张影像测量原则监控的基础上统计待测房屋、地籍信息面积、角度、坡面情况等指标；（3）该技术可收集建筑物侧面纹理结构和纹理基础，在三维空间模型的分析中形成大规模图示，有利于减少技术的投入成本。同时，倾斜摄影技术获取信息所占用的内存小，方便在网络空间中传输、抄送、整合、共享影像信息。

3.2 飞行平台

无人机正常运行过程中，需确保其运行环境安全、科学、稳定，且飞行期间会对待测环境、待测点位有一定要求，因此，需考虑到飞行平台的起降能力。航拍成像期间，无人机均要在一体化飞行平台中进行起飞、飞行、降落等作业，且无人机机身搭载全天候大负载动力系统，要承重多至6.0 kg（60 kPa）。所以应用无人机时要注意飞行控制系统的管理与控制，同步记录航拍信息、地理位置信息和地物姿态。

3.3 传感器

无人机获取相关影像信息后，要借助RIY-DG3pros 传感器进行信号的导入、导出和处理工作，原因是该传感器可利用一体化摄影模式进行地籍信息的标识工作，以便在高兼容性、稳定性强、低质量的控制中总结城市、农村场景数据。在此过程中，传感器也能给予无人机正确指示，避免飞行高度不达标问题，构建一个稳定的控制体系。总之，传感器可利用配套性数据预处理系统进行信息优化，从而提升测点数据精准度，降低错误信息发生概率。同时，传感器也能逐渐生成更清晰的数据信息，并在建立房屋模型的基础上确定房脚线位置，提高信息元素的精准度[4]。

4 应用无人机倾斜摄影的地籍房产测量关键技术

4.1 像控点布设要求

通过确定无人机飞行位置、测量现场状况，得到像控点的分布要点。具体如下：

1）像控点布设期间，要利用信息化技术和Smart 3D 算法确定飞行作业要求，期间要确定地籍房产测量路线，即利用“确定技术指标、制订飞行计划、明确无人机航线”的模式进行作业。

2）确定终空三特征点点云位置，将测量间隔控制为2 万个像素，再确定一个专业的控制点位，可对控制点位间距和位置进行分析[5]。通过确定点与点之间的间隔距离（200 m 左右），在明确地物条件、水文特征的基础上确定绿植、水域、房屋的位置信息。若局部区域的特征点数量较少，则需要增加一定数量的控制点位，在Google Earth 系统的支持下得到一个像素清晰、点位分布均匀、内部少量布设点位的处理方式，此时可使用油漆等元素进行人工标记。

3）像控点确定中，需利用SDCORS 系统确定用户识别发展模式工具，在信息化平台中得到更为稳定的像控点。

4.2 空三加密技术要求

无人机倾斜摄影期间，系统可利用自动算法进行运算、评估与测试，以便在光束控制期间能够得到较为稳定的区域网络模型。其中，系统可利用一组像片得到一组光线，并将该平差单元作为基础进行加密控制。此时，系统可在中心投影过程中得到一组较为稳定的共线方程模型，再将得到的影像信息与共线方程相比对，再经过必要的平移、旋转得到更为稳定的加密要点。通过改变光线的通过线路，促使光线能够在有效控制支持下实现交汇，并在整体化控制支持下嵌入控制点位。完成上述操作后，空三加密技术可对试验区影像连接点的坐标进行监控，在确定平差计算重点过程中融合连接点位坐标、影像元素内容，再将这些元素进行表达，提升空三的成果输出价值。

4.3 三维空间模型建构要求

建立三维空间模型，依据2000 国家大地坐标系、卫星点位数据、空间站信息确定地籍房产基本信息，再以OSGB 格式进行三维模型表达，可在Context Capture 系统的支持下建立空间立体模型，为影像数据计算提供一定便捷。在影像数据提取中，工作人员应利用智能化系统对密集点位进行标识、建构，再将现有影像模型与三角TIN 模型进行融合，方便系统利用三角TIN 模型生成一整套空间地理信息。此外，Context Capture 系统也能利用大数据技术、数据化信息模型技术自动化计算传感器中的数据信息，再结合图例纹理进行映射表述，可全面提升三维模型图像的分辨率、真实性及纹理特征。

4.4 倾斜三维数据采集要点

在倾斜三维数据信息的采集、评估、交互过程中，工作人员应利用易绘软件清晰、全面地对地籍房产信息内容进行提示，如可体现房屋、墙体、走廊、墙角的地物状态，同时将这些信息传递到处理器当中，再将若干张影像图片进行汇总，以此得到不同方向、不同角度的测量信息。另外，数据采集标识也可利用水平、垂直辅助线进行辅助，在对比平面图示、立体图书的基础上构建无盲点、无死角的三维图示，而这一操作不需要后期进行改正与修改，进而提高了房檐图像的精准度。其中，在数据采集点位的确定中，可选择离地距离约1.5 m 的角点位进行作业，并注意墙基宽度、厚度等指标，避免墙基外扩及其他因素的不利影响。通过建立一体化管理标准，在必要的对比控制中建立稳定的数据采集模式，可进一步巩固三维数据采集质量。

4.5 精度评定要点

无人机倾斜摄影精度评定需要结合CH/T 9015—20125《三维地理信息模型数据产品规范》进行评定与分析，具体要注意以下要点：

1）点位精度控制中，工作人员应确定其分辨率在±5 cm 之间（精度水平高），如在1.5 cm 分辨精度评定中，要保证误差在可控范围内。由于图像采集过程中难免会存在一定误差，所以要将粗差率控制在3.7%左右，也能满足误差在±5%之间的要求。当使用2.0 cm 的分辨系统时，应在控制测量误差的基础上将粗差率控制在5.9%；若其粗差率超过5.0%，应采取措施尽力将其规范控制在5.0%以内。在使用2.5 cm 的分辨系统时，测量误差会明显增加，且测量期间还会受到降水、风力及其他因素影响，其粗差率显著大于5%（一般约7.3%），所以该方法不符合应用需求。总之，在地籍信息测量中，应确定地面分辨率参数在可控的范围内，测试粗差率的范围指标，并将其分辨率控制在≤2.0 cm 的要求，可降低产品不合格情况发生概率。

2）边长精度分析中，需结合现有体系、试验数据进行对比与监控，在确定房地一体测绘项目标准过程中保证其精度和测试点位位置，探讨影响倾斜摄影测量技术因素，在优化改进中提高边长测量精度。

3）完成基本信息的精度分析后，要对作业面面积参数进行评估，即要分析作业区域房屋数量、地形因素、地形姿态等情况，在考察面积精度过程中将面积误差控制在要求范围内，再经过必要的校对与优化，确保3D 建模房产地形信息、图像信息始终符合应用标准。