無人機(jī)技術(shù)在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用范文

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摘要：傳統(tǒng)的房產(chǎn)測繪通常使用全站儀輔助手持激光測距儀進(jìn)行，速度慢，人力成本高。無人機(jī)傾斜攝影是近幾年興起的一種技術(shù)方法，基于無人機(jī)的傾斜攝影測量技術(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。本文利用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)建測區(qū)農(nóng)村建設(shè)用地的三維模型，通過EPS清華三維軟件進(jìn)行三維模型房屋邊長數(shù)據(jù)采集，再以手持激光測距儀實(shí)測的房屋圖邊長進(jìn)行比較。從結(jié)果來看，基本上可以達(dá)到不動產(chǎn)1:500測繪精度要求。

關(guān)鍵字：房產(chǎn)測繪；攝影測量；三維建模

0引言

不動產(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，無人機(jī)技術(shù)受到大家的關(guān)注，利用傾斜攝影測量原理進(jìn)行建模是研究的一個熱點(diǎn)。利用無人機(jī)可以全方位的對目標(biāo)物體進(jìn)行信息采集，在被測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無人機(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、交通監(jiān)控、災(zāi)害管理等[3-7]。國內(nèi)外學(xué)者針對傾斜攝影測量的應(yīng)用進(jìn)行了研究。譚仁春等人使用傾斜攝影測量技術(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]。孫宏偉基于傾斜測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市三維建模的快速化[9]。本文在通過使用無人機(jī)傾斜攝影測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對某城中村居民區(qū)為例進(jìn)行傾斜攝影測量構(gòu)建三維模型，再通過EPS清華三維軟件對構(gòu)建的三維模型進(jìn)行房產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。

1傾斜攝影測量技術(shù)

傾斜攝影測量是新興的低空航空攝影測量技術(shù)，通過在同一臺飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、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)稱為傾斜攝影測量技術(shù)，所獲得的影像稱為傾斜影像。通過傾斜攝影測量獲取的影像數(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為傾斜攝影測量原理示意圖。

1.1無人機(jī)傾斜攝影三維建模流程

傾斜攝影測量的三維建模整個流程由外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩個部分組成。外業(yè)包括了無人機(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個關(guān)鍵內(nèi)容：①自動空三：依據(jù)測區(qū)內(nèi)均勻分布的地面控制點(diǎn)，利用立體測圖技術(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。首先對測區(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)域來說城中村房屋相對密集并且房屋結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變而且相對高差不大，這樣可以使無人機(jī)相對航飛高度盡量降到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，本測區(qū)像片控制點(diǎn)GPS-RTK技術(shù)施測，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)航測參數(shù)設(shè)定。根據(jù)航飛現(xiàn)場情況，確定各項(xiàng)飛行參數(shù)，完成航測數(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人機(jī)PHANTOM4只有一個鏡頭進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而傾斜攝影測量中要求從垂直、傾斜等不同角度采集影像，所以在航線設(shè)計(jì)上對航測參數(shù)進(jìn)行了，特別的設(shè)定。對給測區(qū)進(jìn)行井字行飛行，即先沿一個方向進(jìn)行s型行線飛行，再對同一測區(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將無人機(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，我們對獲取的測區(qū)影像進(jìn)行質(zhì)量檢查，確定影像沒有變形、扭曲等現(xiàn)象，對影像質(zhì)量不符合要求的進(jìn)行修復(fù)，對影像進(jìn)行統(tǒng)一編號。(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，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)，并自動抽取所有特征點(diǎn)，構(gòu)成整個目標(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無人機(jī)數(shù)據(jù)獲取

飛行的無人機(jī)采用大疆無人機(jī)PHANTOM4；采用GPS/GLONASS雙模，像素2000萬。本次實(shí)驗(yàn)的主要思路設(shè)計(jì)如下：1、利用無人機(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。利用無人機(jī)獲取影像，無人機(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%。對獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，配準(zhǔn)對齊。

2.2無人機(jī)影像數(shù)據(jù)處理

無人機(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)過以上處理之后，使用smart3D軟件對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行像控測量、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)論使用無人機(jī)傾斜攝影測量的方法進(jìn)行三維模型構(gòu)建，可以對房屋進(jìn)行多角度、全方位立體觀察，這是傳統(tǒng)的房產(chǎn)測繪不具備該功能，而且三維模型的直觀性使外業(yè)的量測工作可以在室內(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)測量也存在一定的問題仍需進(jìn)一步進(jìn)行解決：例如樹木對個別遮擋嚴(yán)重的建筑物，傾斜攝影測量構(gòu)建的模型時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)合全站儀測量解決該問題。另外遇到房屋上空有電線，對獲取建筑物信息建模有干擾，需要在將來的工作中研究剔除該類噪聲數(shù)據(jù)算法的方法，為進(jìn)一步改善測量精度研究提供方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]李頎.基于傾斜攝影技術(shù)在農(nóng)村房屋權(quán)籍調(diào)查測量中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2016，39（6）：182-186.

[2]李隆方，張著豪，鄧曉麗，等．基于無人機(jī)影像的三維模型構(gòu)建技術(shù)［J］．測繪工程，2013，22(4):85-89．

[2]劉慶元，徐柳華，沈彩蓮，等．基于無人飛行器遙感影像的數(shù)字?jǐn)z影測量關(guān)鍵技術(shù)研究［J］．測繪科學(xué)，2010，35(9):28-30

[3]周曉敏，孟曉林，張雪萍，等．傾斜攝影測量的城市真三維模型構(gòu)建方法［J］．測繪科學(xué)，2016，41(9):159-163

作者：李東升1，2；張兵良,3；萬保峰1；邱鵬瑞1 單位：1.昆明冶金高等專科學(xué)校測繪學(xué)院，2.南京數(shù)維測繪有限公司,3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)