黃天文

（廣東省國(guó)土資源測(cè)繪院，廣東 廣州 510000）

1 引言

農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證工作具有數(shù)據(jù)采集工作量大、建筑物量邊困難、外業(yè)指界難等特點(diǎn)，常規(guī)的技術(shù)路線為：大比例尺地形圖測(cè)量→工作底圖制作→權(quán)籍調(diào)查→成果整理→數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[1]。常規(guī)作業(yè)方法基本上為人工施測(cè)，包括地形測(cè)繪、地籍調(diào)查、房產(chǎn)測(cè)量等專業(yè)技術(shù)，對(duì)參與權(quán)籍調(diào)查人員的綜合技術(shù)要求較高，無法及時(shí)獲取界址點(diǎn)位置信息，如房角、滴水線、 飄窗等附屬物空間坐標(biāo)信息[2]。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)通過不同視角的相機(jī)同步采集影像，獲取目標(biāo)區(qū)域頂面及側(cè)視信息，經(jīng)過專業(yè)數(shù)據(jù)處理生產(chǎn)三維模型數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的地形地貌情況[3]。通過專業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)地形圖繪制，以及房屋高度、長(zhǎng)度、面積、坐標(biāo)等的量測(cè)，為農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證項(xiàng)目提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概述

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)通過無人機(jī)飛行平臺(tái)搭載相機(jī)獲取外業(yè)數(shù)據(jù)。經(jīng)內(nèi)業(yè)解算基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的定位測(cè)姿數(shù)據(jù)、影像畸變校正、特征點(diǎn)提取與匹配、像控點(diǎn)布設(shè)、解析空中三角測(cè)量等主要步驟，通過人工建模方式，生產(chǎn)出滿足項(xiàng)目需求的數(shù)字產(chǎn)品[4]。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復(fù)雜場(chǎng)景，通過高效的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果，直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實(shí)效果和測(cè)繪級(jí)精度提供保證，該技術(shù)在歐美國(guó)家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于應(yīng)急指揮、國(guó)土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等行業(yè)。

3 傾斜攝影技術(shù)在房地一體項(xiàng)目中的應(yīng)用

農(nóng)村房地一體項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要包括測(cè)量宅基地界址點(diǎn)、農(nóng)村房屋房角點(diǎn)和繪制地籍調(diào)查底圖、權(quán)籍調(diào)查、數(shù)據(jù)成果整理、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、成果材料整理與歸檔。首先在試驗(yàn)區(qū)布設(shè)像控點(diǎn)，然后利用RTK 測(cè)量像控點(diǎn)和具有代表性的檢查點(diǎn)坐標(biāo)[5]。利用設(shè)計(jì)的方案獲取影像數(shù)據(jù)，制作三維模型，并在三維模型上采集成果數(shù)據(jù)，通過成果數(shù)據(jù)與檢查點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)精度對(duì)比驗(yàn)證方案的可行性。本文以廣東省佛山市農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證項(xiàng)目為例，選取竹洞村為傾斜航飛試驗(yàn)區(qū)。

3.1 數(shù)據(jù)采集

利用飛馬D200-OP300 四旋翼無人機(jī)搭載五拼相機(jī)，飛行高度80m。傾斜攝影相機(jī)像幅為6000×4000，1 至4 號(hào)相機(jī)焦距35 mm，5 號(hào)相機(jī)焦距25 mm。航向重疊度80%，旁向重疊度70%，獲取竹洞村0.3 km2的影像數(shù)據(jù)。

3.2 三維模型生產(chǎn)

傾斜攝影數(shù)據(jù)處理及成果制作選用Smart3D 軟件進(jìn)行生產(chǎn)。主要生產(chǎn)流程包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、空三加密、全自動(dòng)三維模型生成、成果輸出等[6]。傾斜攝影數(shù)據(jù)處理及成果制作工藝流程如圖1 所示。

3.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括相機(jī)參數(shù)文件、POS 數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)文件的準(zhǔn)備和編輯。按要求將航攝獲取的傾斜影像五個(gè)鏡頭的數(shù)據(jù)、解算好的POS 數(shù)據(jù)設(shè)置好格式，并準(zhǔn)備好相機(jī)參數(shù)文件，包括相機(jī)像素、像幅、焦距、主點(diǎn)和各個(gè)相機(jī)的方向等信息。

圖1 工藝流程

3.2.2 空三加密

空三加密首先進(jìn)行大量特征點(diǎn)的提取，其次采用多視匹配和密集匹配等技術(shù)，對(duì)獲取的特征點(diǎn)進(jìn)行同名點(diǎn)匹配（如圖2 所示）。然后進(jìn)行迭代平差優(yōu)化、畸變差校正等步驟，獲取精確的外方位元素，得到每一幅影像精確的空間位置和旋轉(zhuǎn)角度，以便確定各個(gè)影像間的投影關(guān)系，為下一步三維重建做準(zhǔn)備。同時(shí)，通過建立連接點(diǎn)和像控點(diǎn)坐標(biāo)文件，結(jié)合GPS/IMU 信息，實(shí)現(xiàn)多視角影像自檢校區(qū)域網(wǎng)平差迭代計(jì)算。

圖2 同名點(diǎn)匹配

3.2.3 三維模型生成

完成空三加密后，通過密集匹配技術(shù)，根據(jù)高精度的影像匹配算法，自動(dòng)匹配出所有影像的同名點(diǎn)，并從影像中抽取更多的特征點(diǎn)構(gòu)成密集點(diǎn)云，從而更精確地表達(dá)地物細(xì)節(jié)。

對(duì)于大范圍海量?jī)A斜攝影數(shù)據(jù)，需對(duì)其進(jìn)行切塊分割（分塊），按照設(shè)置的優(yōu)先等級(jí)對(duì)分割的區(qū)塊內(nèi)的密集點(diǎn)云構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)TIN（如圖3 所示），并生成帶白膜的三維模型。

4 精度驗(yàn)證分析

利用RTK 野外實(shí)測(cè)采點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)景三維數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢核，經(jīng)對(duì)比分析，三維數(shù)據(jù)產(chǎn)品中誤差為0.069 m，最大為0.173 m，最小是0.001 m，模型紋理清晰，可滿足農(nóng)村房地一體調(diào)查頒證工作的精度要求（限差優(yōu)于±0.2 m，中誤差優(yōu)于±0.1 m）。精度檢核部分結(jié)果如表1 所示。

圖3 三角網(wǎng)與三維模型

表1 精度檢核結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)通過不同視角的相機(jī)同步采集影像，獲取目標(biāo)區(qū)域頂面及側(cè)視信息，實(shí)現(xiàn)地形圖繪制，以及房屋高度、長(zhǎng)度、面積、坐標(biāo)等的量測(cè)，為房地一體化項(xiàng)目提供可靠的數(shù)據(jù)支持。通過佛山竹洞村的測(cè)量實(shí)踐表明，傾斜攝影測(cè)量方法在提高工作效率的同時(shí)，保證了數(shù)據(jù)精度。目前，國(guó)內(nèi)外已廣泛開展傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，傾斜攝影建模數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內(nèi)容。