无人机技术在房产测绘中的应用范文

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摘要：传统的房产测绘通常使用全站仪辅助手持激光测距仪进行，速度慢，人力成本高。无人机倾斜摄影是近几年兴起的一种技术方法，基于无人机的倾斜摄影测量技术能够快速获取房屋数据的影像。使用后期建模软件能够构建房屋三维模型并获取房屋纹理特征。本文利用无人机倾斜摄影测量技术构建测区农村建设用地的三维模型，通过EPS清华三维软件进行三维模型房屋边长数据采集，再以手持激光测距仪实测的房屋图边长进行比较。从结果来看，基本上可以达到不动产1:500测绘精度要求。

关键字：房产测绘；摄影测量；三维建模

0引言

不动产登记中需要全面调查每一宗地上的房屋产权状况、位置、界址、面积、用途等基本信息[1]。但传统的房产测绘，外业工作量大，效率低，受外界条件影响较大，获取的成果大部分是二维平面，缺乏立体感。近年来，无人机技术受到大家的关注，利用倾斜摄影测量原理进行建模是研究的一个热点。利用无人机可以全方位的对目标物体进行信息采集，在被测物周围不同角度拍摄一组数字影像,可获取目标物体丰富的纹理信息。使用无人机操作便利、高效，大大降低作业风险和成本，使用三维建模软件对无人机影像可以进行三维建模，获得数字表面模型和点云数据[2]。获取的信息可以广泛应用在考古学、植被监测、交通监控、灾害管理等[3-7]。国内外学者针对倾斜摄影测量的应用进行了研究。谭仁春等人使用倾斜摄影测量技术和MAX技术相结合完成了城市三维建模，取得理想的效果[8]。孙宏伟基于倾斜测量技术实现城市三维建模的快速化[9]。本文在通过使用无人机倾斜摄影测量数据处理技术，对某城中村居民区为例进行倾斜摄影测量构建三维模型，再通过EPS清华三维软件对构建的三维模型进行房产数据采集。

1倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量是新兴的低空航空摄影测量技术，通过在同一台飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息，这种技术称为倾斜摄影测量技术，所获得的影像称为倾斜影像。通过倾斜摄影测量获取的影像数据可以进行三维模型构建，能够直观的表现丰富的地物信息。图1为倾斜摄影测量原理示意图。

1.1无人机倾斜摄影三维建模流程

倾斜摄影测量的三维建模整个流程由外业和内业两个部分组成。外业包括了无人机影像数据采集和野外像控制作；内业建模主要涉及3个关键内容：①自动空三：依据测区内均匀分布的地面控制点，利用立体测图技术，解算匹配加密点的平面坐标和高程；②密集匹配：将多张影像上的同一特征点进行匹配，计算影像之间的空间变换模型；③影像拼接：依据计算得到的空间变化模型对影像进行拼接处理，使得同名特征点能够准确叠合，消除影像比例尺不一致、分辨率不一致对三维模型的影响。

1.2外业数据采集

(1)设计航带。首先对测区进行实地踏勘，该项目选择城中村区域作为试验区域是考虑到比起学校和城市区域来说城中村房屋相对密集并且房屋结构复杂多变而且相对高差不大，这样可以使无人机相对航飞高度尽量降到100m之内。数码航空摄影的地面分辨率（GSD）取决于飞行高度，h=f*GSD/a,式中：h—相对飞行高度；f—镜头焦距；a—像元尺寸；GSD—地面分辨率。按照公式可求得获得相应地面分辨率GSD的飞行高度。由于a像元尺寸和f镜头焦距是相机固有属性，当相对行高h越低GSD地面采样点间距就越密即地物分布率越高，所以选择了城中村区域使得飞机相对行高在100米内。(2)像控点布设。根据规范要求，本测区像片控制点GPS-RTK技术施测，一般情况下均为平高点。像片控制点布设在航向及旁向重叠像片范围内均匀分布并且在区域网的四周进行控制点的布设。(3)航测参数设定。根据航飞现场情况，确定各项飞行参数，完成航测数据采集工作。航向重叠度和旁向重叠度分别为70%和70%。由于本次使用大疆无人机PHANTOM4只有一个镜头进行数据采集，而倾斜摄影测量中要求从垂直、倾斜等不同角度采集影像，所以在航线设计上对航测参数进行了，特别的设定。对给测区进行井字行飞行，即先沿一个方向进行s型行线飞行，再对同一测区进行垂直该飞行方向的s型航线飞行，在保证航向重叠度和旁向重叠度的同时将无人机的航向倾角调为45度，这样可以模拟出多镜头的效果。

1.3内业数据处理

(1)影像预处理：倾斜摄影完成后，我们对获取的测区影像进行质量检查，确定影像没有变形、扭曲等现象，对影像质量不符合要求的进行修复，对影像进行统一编号。(2)内业像控刺点：像片控制点的判刺精度为0.1mm，像片控制点应选用高程变化小的目标，像片控制点在各张相邻的及具有同名点的像片上均应清晰可见。

(3)空三加密：人工给定一定数量的控制点，软件采用光束法区域网整体平差，以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差单元的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地加入到控制点坐标系中，从而得到加密点成果。即从已知特征点推算出未知特征点，并自动抽取所有特征点，构成整个目标地区的特征点云。(4)影像密集匹配：软件根据高精度的影像匹配算法，自动匹配出所有影像中的同名点，并从影像中抽取更多的特征点，从而更精确地表达地物的细节.

2应用案例

2.1无人机数据获取

飞行的无人机采用大疆无人机PHANTOM4；采用GPS/GLONASS双模，像素2000万。本次实验的主要思路设计如下：1、利用无人机获取原始影像数据，外业采集数据光线要均匀；2、检查影像是否满足建模的质量需求，剔除质量较差的影像，对影像数据进行预处理；3、使用smart3D软件构建三维模型模型；4、构建的三维模型在EPS清华三维软件中进行房产信息采集。利用无人机获取影像，无人机飞行高度100米，地面分辨率为4cm，相片航向重叠度为70%，旁向重叠度为70%。对获取的影像数据进行质量检查，配准对齐。

2.2无人机影像数据处理

无人机影像数据处理之前先要进行影像的匀光、镜头畸变处理。经过以上处理之后，使用smart3D软件对影像数据进行像控测量、空三加密、影像密集匹配和纹理映射最终构建三维模型，构建的三维模型。3结论使用无人机倾斜摄影测量的方法进行三维模型构建，可以对房屋进行多角度、全方位立体观察，这是传统的房产测绘不具备该功能，而且三维模型的直观性使外业的量测工作可以在室内的计算机上完成，提高了工作效率，缩短项目工期。另外，三维模型可以较好的反映房屋每层的信息，直观性较强。但采用该方法进行房产测量也存在一定的问题仍需进一步进行解决：例如树木对个别遮挡严重的建筑物，倾斜摄影测量构建的模型时未能完全获取该建筑立面纹理，造成建筑拉花变形现象，需要结合全站仪测量解决该问题。另外遇到房屋上空有电线，对获取建筑物信息建模有干扰，需要在将来的工作中研究剔除该类噪声数据算法的方法，为进一步改善测量精度研究提供方向。

参考文献：

[1]李颀.基于倾斜摄影技术在农村房屋权籍调查测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2016，39（6）：182-186.

[2]李隆方，张著豪，邓晓丽，等．基于无人机影像的三维模型构建技术［J］．测绘工程，2013，22(4):85-89．

[2]刘庆元，徐柳华，沈彩莲，等．基于无人飞行器遥感影像的数字摄影测量关键技术研究［J］．测绘科学，2010，35(9):28-30

[3]周晓敏，孟晓林，张雪萍，等．倾斜摄影测量的城市真三维模型构建方法［J］．测绘科学，2016，41(9):159-163

作者：李东升1，2；张兵良,3；万保峰1；邱鹏瑞1 单位：1.昆明冶金高等专科学校测绘学院，2.南京数维测绘有限公司,3.南京农业大学