房地一體化數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用

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摘要：數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)可有效減少室外作業(yè)時(shí)間，節(jié)省大量人力，且總體效率非常高，是傳統(tǒng)測(cè)量的3-5倍；傾斜攝影生產(chǎn)的三維實(shí)景模型還原所有物體度高，靜態(tài)還原度高，不容易漏測(cè)漏畫(huà)。將數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用房地一體化，優(yōu)化了房地一體化測(cè)量工作的作業(yè)流程。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影；三維實(shí)景模型；空三；房地一體化

2019年中央1號(hào)文件明確提出“加快推進(jìn)宅基地使用權(quán)確權(quán)登記頒證工作，力爭(zhēng)2020年基本完成?！鞭r(nóng)村宅基地及房屋權(quán)籍調(diào)查是復(fù)核農(nóng)村宅基地、集體建設(shè)用地權(quán)屬調(diào)查、地籍測(cè)量成果，完成地上房屋及其定著物的調(diào)查和測(cè)量，建立農(nóng)村“房地一體”的權(quán)籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)。傳統(tǒng)的作業(yè)方法，通常采用GPS－RTK結(jié)合全站儀的實(shí)地測(cè)量方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是精度高，缺點(diǎn)是工作量大，需投入大量人力、物力且效率低、周期長(zhǎng)、成本高。采用數(shù)字化測(cè)量作業(yè)方法，基于無(wú)人機(jī)技術(shù)的傾斜航空攝影測(cè)量，可以方便、靈活地獲取攝取多角度高分辨影像，快速自動(dòng)地生成實(shí)景三維模型，基于實(shí)景三維模型進(jìn)行地理要素采集，節(jié)省了時(shí)間，降低成本，提供效率。本文依托真實(shí)的房地一體化項(xiàng)目，利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影方法獲取地籍測(cè)量、宅基地測(cè)量數(shù)據(jù)，希望為實(shí)現(xiàn)農(nóng)村宅基地快速調(diào)查測(cè)量提供借鑒。

1數(shù)據(jù)采集

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是一項(xiàng)無(wú)接觸測(cè)量技術(shù)，它同時(shí)具備了遙感、正攝、三維建模等測(cè)量技術(shù)手段的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)目前應(yīng)用越來(lái)越成熟，無(wú)人機(jī)形式多樣，為了保證精度，采用五鏡頭多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1.1像控點(diǎn)布設(shè)

其中像控點(diǎn)的密度和平面位置精度直接影響基于三維傾斜攝影生產(chǎn)的房地一體成果資料的平面位置精度。因此，應(yīng)根據(jù)村莊的形狀、大小以及村莊道路的分布情況，布設(shè)點(diǎn)位均勻、始終的像控點(diǎn)。像控點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)選擇在易于判別、特征明顯、與周?chē)匚镱伾床畲?、盡可能為永久地物并易于影像上精確定位刺點(diǎn)的特征點(diǎn)。像控點(diǎn)布設(shè)完畢后進(jìn)行航線(xiàn)設(shè)計(jì)并進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行，獲得高分辨率傾斜影像如圖1。同時(shí)注意，保證像控點(diǎn)精度，若像控點(diǎn)誤差過(guò)大也會(huì)出現(xiàn)空中三角測(cè)量失敗，這時(shí)只能進(jìn)行復(fù)測(cè)像控點(diǎn)并重新進(jìn)行空中三角測(cè)量。

1.2重疊度選擇

在進(jìn)行航線(xiàn)規(guī)劃時(shí)應(yīng)根據(jù)模型的清晰度、地形的變化選擇適當(dāng)?shù)闹丿B度，若重疊度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致空中三角測(cè)量失??；若重疊度過(guò)高會(huì)增加數(shù)據(jù)量增加數(shù)據(jù)處理時(shí)間。

2數(shù)據(jù)處理

2.1建模流程

利用ContextCaptureCenter軟件來(lái)完成三維模型的建立，ContextCaptureCenter軟件可將不同角度的數(shù)字影像作為輸入，并將相機(jī)屬性、影像位置、像控點(diǎn)等導(dǎo)入，經(jīng)過(guò)軟件自動(dòng)化處理，輸出可量測(cè)的實(shí)景三維模型。三維模型效果圖如圖1所示，三維建模的流程圖如圖2所示。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)候應(yīng)特別注意坐標(biāo)系的選擇，應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)外業(yè)的坐標(biāo)系及中央經(jīng)線(xiàn)，若選擇錯(cuò)誤的坐標(biāo)系則會(huì)產(chǎn)生不可逆的錯(cuò)誤，只能重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外在數(shù)據(jù)處理時(shí)還應(yīng)注意空三分層、集群時(shí)輔機(jī)引擎顯示notfound?？杖謱樱撼霈F(xiàn)空三分層應(yīng)檢查一下空三的三維視圖，確定分層部位的大小。若分層部位較小即可使用連接點(diǎn)進(jìn)行矯正，若分層部位較大則需進(jìn)行空三設(shè)置并重新進(jìn)行空中三角測(cè)量，若還是無(wú)法解決就需要檢查照片重疊度、像制點(diǎn)誤差；若是照片重疊度不夠?qū)е碌目杖謱有枰M(jìn)行補(bǔ)拍，并重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；若是像制點(diǎn)誤差較大則需對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，使用復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一般可解決問(wèn)題。集群時(shí)輔機(jī)引擎顯示notfound：輔機(jī)引擎出現(xiàn)notfound時(shí)應(yīng)是輔機(jī)與主機(jī)不在同一局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，或者輔機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑與主機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑不一致；解決方法也較簡(jiǎn)單，若是輔機(jī)與主機(jī)不在同一局域網(wǎng)內(nèi)只需進(jìn)行網(wǎng)線(xiàn)配置即可。若輔機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑與主機(jī)設(shè)定的監(jiān)控路徑不一致則需重新設(shè)置一下輔機(jī)的監(jiān)控路徑就能解決問(wèn)題。

2.2空三報(bào)告

在數(shù)據(jù)處理過(guò)程應(yīng)按照流程來(lái)進(jìn)行操做，可以在空中三角測(cè)量完成后進(jìn)行查看空三報(bào)告，空三報(bào)告中包含項(xiàng)目摘要、鏡頭畸變、照片位置、照片匹配、像控點(diǎn)、連接點(diǎn)六項(xiàng)，空三報(bào)告如圖3所示?？杖龍?bào)告中應(yīng)重點(diǎn)注意相機(jī)位置和像控點(diǎn)誤差，相機(jī)位置可以很好的表現(xiàn)出空三質(zhì)量，如有空三分層、空三錯(cuò)亂等問(wèn)題都可以在相機(jī)位置中表現(xiàn)出來(lái)，此外相機(jī)位置會(huì)出現(xiàn)高度上的略微偏移，這是像控點(diǎn)對(duì)于相機(jī)位置進(jìn)行了矯正。畢竟相機(jī)位置本身是有一定的誤差。若相機(jī)位置在高度上的偏移較大則需進(jìn)行像控點(diǎn)和相機(jī)位置的檢查，找出原因并作出針對(duì)性解決。像控點(diǎn)誤差應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注3DError[meters]，3DError[meters]誤差不宜大于0.01，若大于0.01則說(shuō)明相控點(diǎn)誤差較大，可進(jìn)行像控點(diǎn)復(fù)測(cè)并重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如圖3所示，空三位置無(wú)明顯分層、錯(cuò)亂，較為平整；也并無(wú)單個(gè)相機(jī)分離整體，其中兩側(cè)視圖上相機(jī)均勻分布成一條線(xiàn)形，正視圖上可見(jiàn)每個(gè)相機(jī)位置，航線(xiàn)分布也較為清晰。這說(shuō)明該空三并未出現(xiàn)分層、錯(cuò)亂現(xiàn)象，如像控點(diǎn)誤差在合理范圍內(nèi)時(shí)，該空三質(zhì)量合格。

3平面圖繪制

應(yīng)用中海達(dá)HIDATA軟件進(jìn)行平面圖繪制，可直接導(dǎo)入Tif、img、hdc等格式影像，也可直接打開(kāi)dxf、dwg格式文件。本項(xiàng)目采用osgb格式的三維實(shí)景模型，先將窗口設(shè)置成三維窗口然后導(dǎo)入三維實(shí)景模型，若不將窗口設(shè)置成三維窗口那么三維實(shí)景模型無(wú)法導(dǎo)入。后對(duì)應(yīng)房屋、道路類(lèi)型來(lái)選擇不同線(xiàn)形。若房屋房檐突出可使用工具對(duì)房檐進(jìn)行削除。房屋平面繪制應(yīng)根據(jù)三維實(shí)景模型以房屋側(cè)面為基礎(chǔ)，進(jìn)行房屋平面圖的繪制，如圖4所示。應(yīng)選擇清晰度最高的特征點(diǎn)采集并選擇最佳視角，避免出現(xiàn)坐標(biāo)偏移；對(duì)于房屋密集或者存在嚴(yán)重遮擋的情況下不要強(qiáng)行采集，經(jīng)過(guò)外業(yè)補(bǔ)測(cè)后再進(jìn)行采集。最終成果如圖5所示。

4結(jié)論

在房地一體化中運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)可通過(guò)對(duì)房屋建筑物全方位進(jìn)行拍攝影像數(shù)據(jù)的采集，并能高精度、高效率獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，還能通過(guò)軟件技術(shù)生成三維實(shí)景模型，真實(shí)客觀的將地面地物以及地形變化反映出來(lái)。無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集-ContextCaptureCenter實(shí)景建模-HIDATA平面圖繪制，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，在進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)特別注意相片重疊度不宜過(guò)低，同時(shí)也應(yīng)注意像控點(diǎn)精度不宜過(guò)差，若沒(méi)有注意這些問(wèn)題會(huì)給內(nèi)業(yè)帶來(lái)一些不必要的麻煩，外業(yè)也需要進(jìn)行補(bǔ)飛或復(fù)測(cè)像控點(diǎn)。在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)也應(yīng)特別注意空三質(zhì)量是否合格，若不合格應(yīng)及時(shí)尋找問(wèn)題并解決，空三質(zhì)量不合格會(huì)使得后續(xù)的工作或多或少出現(xiàn)一些問(wèn)題，這樣會(huì)增加成本，也會(huì)增加一些負(fù)擔(dān)。中海達(dá)HIDATA基于數(shù)字正射影像與三維影像采集，面對(duì)復(fù)雜地形也可以高效靈活完成測(cè)繪任務(wù)；應(yīng)注意的是在采集特征點(diǎn)時(shí)應(yīng)多角度旋轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)坐標(biāo)偏移。同時(shí)對(duì)與遮擋物較多的情況下不可強(qiáng)行采集特征點(diǎn)，這樣很容易造成特征點(diǎn)坐標(biāo)的偏移，對(duì)于遮擋物多的地形應(yīng)采取其他軟件進(jìn)行采集特征點(diǎn)。數(shù)字化測(cè)量新技術(shù)完全實(shí)現(xiàn)了房地一體化勘測(cè)的目標(biāo)，節(jié)約了大量人力，保證了測(cè)繪質(zhì)量，同時(shí)提高了工作效率。

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作者：王立爭(zhēng) 趙世鑫 單位：遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校