丽江春雨不动产事务有限公司云南省丽江市674100
摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，农村宅基地、房屋调查确权和集体建设用地的权籍调查是一项全国范围的基础性调查。河南省旨在全省宅基地和集体建设用地地籍（权籍）调查成果的基础之上，实施集体土地上的房屋权籍信息调查，将获得的房屋权籍信息与已有的土地地籍（权籍）信息，利用信息化技术叠加整合，形成房地一体的不动产信息。针对河南省的具体要求，传统的地籍测量方法在“三权”调查的过程中由于无法保证项目的整体进度且项目成本高昂，在这种情况下，如何能够高效，快速，最优成本的完成房地一体项目成为测绘行业的重中之重。倾斜摄影测量技术的出现成为了生产过程中探索的新方向。
关键词：倾斜摄影测量；实景三维建模；模型精度
引言
为进一步深化农村土地使用制度改革，促进城乡统筹协调发展，加快推进农村宅基地和集体建设用地房地一体确权登记发证工作，根据国家、省、市相关文件要求，甘州区实施对农村范围内的宅基地、集体建设用地逐宗调查、测量，本次调查将农房等宅基地及集体建设用地上的附着物纳入农村权籍调查工作范围，依据不动产权籍调查有关技术规程规范，对全区农村房地一体不动产进行登记发证。该项目任务量大、工期紧，涉及宗地数多，流程多、复杂度大。传统的测量方法由于外业工作量大，需要大量的人力和物力，劳动强度确实很大，且受天气、人为等因素影响，工作效率低。不能满足项目进度的需求。
1目的及背景
广义的倾斜摄影技术指通过无人机搭载一个或多个高清可见光摄像头，在被测物体正上方同时以不同的倾斜角度采集影像，后期结合每张影像图片的POS（经纬度）信息，通过影像处理软件进行空三解算后形成实景三维建模。目前常用设备是由一个垂直、四个倾斜五个不同的传感器组成的五拼相机或者两个不同角度放置的微单相机，通过轻型固定翼或多旋翼无人机搭载进行航测。由于飞行高度及电力线的线性结构，高像素的五拼相机采集的倾斜式摄影数据也无法还原出导线三维模型，数据分析人员需要通过在同时拍摄的多角度照片中选取控制点确认导线走势，描绘出相对真实的导线位置，这种分析手段通过一定人工干预后得到的线路和树木相对距离满足巡视要求精度，符合架空输电线路通道巡视要求。但是，多相机的倾斜摄影数据采集设备价格贵、重量高、数据量大，且需要较大的无人机搭载，导致前期采集时设备在山区运输组装难度大，后期数据处理时间长，影响通道巡视效率。目前电力行业对于轻量化、价格实惠、操作简便的无人机倾斜摄影系统需求迫切。贵州电网机巡作业中心在作业中将微型无人机挂载高清单镜头相机，从输电线路通道两侧正上方以一定的重叠率飞行两条航道，以垂直角度朝下拍摄两条平行航道的倾斜摄影数据，同时导入影像处理软件进行处理，生成线路通道的树障危险点分析报告。
2无人机倾斜摄影在房地一体中的应用
2.1航空平台的选择与航线规划
多旋翼无人机是一种具有3个及以上旋翼轴的特殊无人驾驶直升机。多旋翼无人机通过每个轴上的电动机的转动，带动旋翼并产生升推动力。其通过改变不同旋翼之间的相对转速，可改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹。航线规划是影像获取的前提，根据测区内的实际情况进行航线规划设计，设置符合测区实际的影像重叠度和等飞行高度参数，然后再利用无人机根据设计好的航线来获取拍摄区域的影像。
2.2像控点布设方式
像控点布设一般有四种方式：（1）在整个测区内均匀布设像控点。（2）以点组方式在测区角部位置布设像控点。（3）在测区的四周均匀布设，在角部以点组方式布设。（4）在测区的角部以点组的形式布设像控点，在四周均匀布设像控点，在内部布设少量像控点。考虑到成图质量和外业像控点布设的作业效率，本项目采用第四种方法布设像控点，使用GPS-RTK采集像控点坐标。
2.3实景三维建模
（1）空中三角测量。空中三角测量包括特征点提取和光束法区域网平差。利用POS提供的多视影像的外方位元素作为初始值，采用ASIFT，SIFT算法（尺度和仿射不变特征算法）来进行多视影像的特征点匹配，以获取不同影像之间的连接点。光束法区域网平差在理论上是解算精度最高，最严密，也是空中三角测量主流的方法。利用试验区中影像连接点的像点坐标，结合地面控制点，通过严密的平差计算，得到连接点的地面坐标和多视影像的外方位元素。一般情况下，利用ContextCapture进行空三解算，会得到一次空三结果，，但有时会出现空三数据不符合要求的情况，导致空三的结果出现问题。针对这种情况，通过添加连接点或者删除不符合要求的数据再次进行空三解算，会获得更加精确的空三结果。（2）三维建模。倾斜空中三角测量后进行三维建模，ContextCapture系统根据影像的匹配算法，自动的匹配影像中的同名点，然后在影像中提取更多的特征点构成密集点云。在上一步建立的影像之间的关系建立三角TIN，再由构建的三角TIN生成白模，ContextCapture软件会自动的计算出模型所对应的的纹理，并将纹理映射到由TIN构成的白模上，完成实景三维模型的重建。
2.4倾斜摄影数据处理系统
利用微型无人机倾斜摄影系统完成数据采集后，巡检人员将倾斜摄影照片按照每个架次为单位整理为若干文件夹，并逐一导入倾斜摄影影像处理软件，利用GPS平差及影像匹配技术，解算影像空中位置和姿态，实现电力线通道地表高精度三维重建，获取输电线路通道高密度点云模型；随后将空三模型导入树障分析软件，数据分析人员在系统的辅助中半自动提取电力线以及电力线弧垂，随后通过计算地表三维点云与电力线之间的空间距离，自动识别电力线通道内的障碍物，生成通道危险点分析报告，为输电线路通道检修及树障清理工作提供高精度数据支持。目前全球应用最广泛的无人机倾斜摄影照片数据处理软件为ContextCapture和Pix4D两种，但ContextCapture在模型效果理想，人工修复工作量低的同时，操作也相对复杂，不易上手。同时，该软件最大缺点在于空三模块成功率不高，导致后续建模失败。Pix4D通过无人机获取的影像自动处理剘影像内容，并利用其生成高质量的三维立体模型，该软件安装方便、操作简单，但输出格式相对较少、模型精细程度只属中等，并且后处理工作量相对较大。
2.5影像处理
1）DP－Smart空三建模DigitalPhotoSmarts（DP－Smart）是一套基于从简单连续影像，无需人工干预，全自动生成高分辨率真三维模型的自动化建模软件。软件基于摄影测量、计算机视觉与计算几何算法，支持全自动空三计算、密集点云生成、构建TIN网、自动纹理映射等步骤，实现真三维模型的快速生成。2）DP－Modeler测图DP－Modeler软件可基于倾斜影像及一体化实景三维模型直接对房屋特征轮廓、点状地物进行矢量测绘，包括对高程点进行提取，在作业过程中即时对地物要素赋予国标编码，测图过程中可按照不同测图对象激活相应Cass编码，进行全要素矢量测图。采集成果可导入CASS形成标准地形图。二三维一体的作业环境，我们通过测图软件地形地物进行矢量提取，并保证精度。DP－Modeler－mapper软件可以很直观的观测出来，用倾斜角度的影像看房檐下面的情况，进行屋檐改正，解决了传统航测拍屋檐看的不清楚，需要地面外业做辅助，这种测量方式避免了对农户的打扰，同时极大的提高了测图效率。
结语
本次实验，探索了无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体地籍测量中应用，完美的解决了传统航测低效率，周期长，成本高、真实性差的缺点。本文以河南某地为试验区域，总结了无人机倾斜摄影测量的技术流程，并对最终的结果进行了精度验证，符合规范要求。
参考文献：
[1]刘开红，康雅丽.倾斜摄影测量在房地一体农村地籍测量的应用[J].江西煤炭科技，2019（01）.
[2]刘增良.基于倾斜摄影的大规模城市实景三维建模技术研究与实践[J].测绘与地理空间信息，2019（2）：42（2）.