傾斜攝影測量技術方案
傾斜攝影技術是國際測繪領域近年來發展起來的一項高新技術，顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺搭載多臺傳感器，同時從垂直和傾斜多個不同角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。無人機具有響應速度快、處理效率高、運行成本低等優勢，兩者結合顛覆了傳統測繪的作業方式，通過無人機低空多鏡頭攝影獲取高清晰立體影像數據，自動生成三維地理信息模型，在三維模型中進行裸眼立體測圖，快速實現地理信息的獲取，具有效率高、成本低、數據精確、操作靈活、側面信息豐富等特點，滿足測繪行業的不同需求。不動產測量屬于地籍測量中的一種，精度要求高，傳統的測量兩方法利用全站儀和RTK結合完成，勞動強度高，工作量大，我們經過大量測試和工程驗證，利用翼飛W5無人機傾斜攝影的裸眼立體測圖方法，形成了一套利用無人機傾斜攝影方法進行高精度不動產測量方法，解決了1:500不動產測量技術難題。
1、無人機傾斜攝影技術
1 . 1 傾斜攝影工作原理
傾斜攝影能從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息，同時記錄航高、航速、航向重疊、旁向重疊、坐標等參數。
同一地物具有多視角的影像及詳盡的側面信息，將這些影像通過區域網聯合平差、多視影像匹配、DSM 生成、真正射糾正、三維建模等流程，形成最終測繪產品，如圖1 所示。
1 . 2 無人機傾斜攝影的優點
( 1 )能夠獲取多個視點和視角影像，更加真實地反映地物的實際情況，彌補正攝影像的不足，滿足多樣化的市場需求[4]。
圖1 航攝飛行及各視角相片示意圖和傾斜攝影技術流程圖
( 2) 通過無人機傾斜攝影技術獲取資料，具有成本低、數據準確、操作靈活的特點，可以用低成本實現立體建模。
( 3 ) 節約人力效率高，能極大地調節測繪外業的協同工作，解決了由于天氣等外因造成的工作延誤，把原本大量的外業工作轉變成內業工作，極大地解放測繪人的勞動時間，減少外業勞動強度。
( 4 ) 測量結果轉化應用廣泛，可直接利用模型進行相關量測工作，拓展了傾斜攝影技術在行業中的應用。
( 5 )快速響應突發情況，傾斜影像能為用戶提供豐富的地理信息，直觀的傾斜影像和相關系統輔助分析，能為應急事件的處置提供輔助決策支持。
1 . 2 數據預處理
依據實驗目的，進行傾斜影像質量檢查、pos數據檢查、飛行質量檢查、控制點檢查、機載差分GPS解算等預處理工作，確保數據無誤后，進行空三加密解算。
2、無人機傾斜攝影在不動產測量中應用
不動產測量屬于地籍測量的一種，點位誤差要求精度高，邊長相對誤差小于5厘米，我們經過大量的測試和工程驗證，總結出一套利用無人機傾斜攝影進行1：500不動產測量的技術方案。下面是我們在西安市長安區常興村和藍田任家莊村，廣西宣武進行不同航高的低空高分辨率傾斜攝影建模與不動產測量生產試驗，成果通過了廣西自治區測繪局質量檢驗，成果合格。
2 . 1傾斜攝影所用無人機參數和所用軟件
本次傾斜攝影地籍測量所用無人機采用大疆M600無人機，該無人機搭載的是五鏡頭傾斜攝影相機,如圖2所示，數據處理主要采用Context Capture軟件，數據采集和檢測采用清華山維EPS軟件。
圖2 翼飛W5多鏡頭傾斜無人機
2 . 1 數據采集
項目實施其步驟分為數據采集、數據預處理、數據生產等三個階段，采用多旋翼無人機進行低空數據采集，數據處理采用Context Capture軟件進行傾斜攝影三維建模數據處理，生產實景三維模型及真正射影像，流程如圖3所示。
圖3 作業流程
2 . 2 數據預處理
依據項目設計要求，進行傾斜影像檢查、飛行質量檢查、控制點檢查等預處理工作，確保數據無誤后，導入Smart3D軟件進行空三加密解算。
2 . 3 數據生產
為更好地指導今后相關工作的開展，在西安市長安區常興村和藍田任家莊村兩個村子進行傾斜攝影三維建模不動產精度檢測試驗。
2 . 3 . 1 實景三維模型生產
解算好空三成果之后，經過提交工程、設定格網大小、格式設置等流程，生產出測區的實景三維模型成果(OSGB格式)，詳細如圖3 所示。
圖4 任家莊村實景三維模型成果和模型細節圖
圖5 常興村實景三維模型成果
1:500地籍圖
2 . 3 . 2 測區真正射影像制作
根據實景三維模型，提交工程，選擇制作DSM,生產出的正射影像圖如圖5 所示。
圖6任家莊村部分真正射影像圖
圖7 常興村真正射影像圖
2 . 3 . 3 大比例尺測圖
完成測區空三成果、實景三維模型、正射影像等數據的制作，采用EPS測圖軟件打開實景三維模型，由作業員在EPS軟件中進行點、線、面測圖，并按照國標要求賦予圖層與屬性信息。最后采用CASS軟件進行圖形數據編輯，生產大比例尺地形圖數據。
2 . 4 成果精度檢測
2 . 4 . 1 控制點與檢核點選取
任家莊村控制點資料為外業人員在測區范圍內獲取14個控制點坐標信息，坐標系為國家2000坐標系。選取其中5個點作為控制點參與實景三維空三加密控制，其余9個點位進行模型成果精度檢測，并在村子里測量一些建筑物長度進行模型成果精度檢測。
2.4.2 成果精度檢測
采用數據抽檢的手段，用人工檢查核對和人機交互檢查相結合的方式對測區的測圖成果質量進行檢測。
其步驟分為：
第一，用EPS軟件在實景三維模型中采集實際測量的點位進行平面與高程的絕對精度檢測;
第二，根據測區所測建筑物，在實景三維模型中用五點房法畫出對應的建筑物、量取相應邊長的長度，檢測其絕對精度;
2.4.2.1 模型精度檢測
實景三維模型生產完畢后，將未采用的控制點作為模型檢核點，進行模型絕對精度檢測，經檢測X 方向平均誤差為2.7844厘米，Y 方向平均誤差為2.3295厘米， 如表2和表3所示
表2 外業實測值和內業絕對坐標測量值
表3 絕對坐標精度計算表
2.4.2.2測圖成果邊長檢測
在測區中選取若干房子圍墻、實地用鋼尺測出其邊長，再在實景三維模型中測出相對應的8條邊長,對比其精度，平面中誤差為1.863厘米，均小于5厘米，如下表所示
表4 模型平面邊長精度檢查
2.4.2.3 常興村實驗數據成果
以同樣的步驟和方法，獲取常興村的實驗數據如下
表5 常興村模型平面絕對坐標精度檢查
表3 模型平面邊長精度檢查
|
邊長測距 |
傳統方法測繪 |
無人機航測 |
差值/CM |
|
1 |
17.811 |
17.805 |
0.6 |
|
2 |
6.754 |
6.716 |
3.8 |
|
3 |
6.538 |
6.582 |
-4.4 |
|
4 |
6.881 |
6.905 |
-2.5 |
2 . 5 在農村地籍測量中的應用
開展農村土地確權工作是為了建立健全農村土地產權管理制度，通過傾斜攝影獲取三維影像從而進行三維建模，查清農村集體所有的建設用地、農用地及未利用地，順利進行不動產測量調查工作、查清集體土地權屬、界址、面積和利用狀況，完成具有詳細、真實、準確的基礎地形數據。主要應用如下：
(1) 生成正射影像圖，制作外業調繪工作地圖。
(2) 輔助外業修補測和指界簽字調查工作。
(3) 圖上進行坐標量測，形成地形圖和地籍圖。
(4) 建立地籍三維模型，進行可視化管理豐富平臺基礎數據。
3、結束語
采用無人機傾斜攝影建模方法進行1：500不動產測量大比例尺測圖技術路線具有可行性，絕對坐標和相對邊長誤差均小于5厘米，精度滿足地籍測量要求，采用的裸眼立體測圖技術以其高效率，高精度，簡單易學的特點，廣泛應用于地籍測量，不動產測繪，城市大比例尺地形圖更新等領域，是測繪領域的一項革命性的技術。
