倾斜摄影三维建模在房地一体化中的应用

倾斜摄影三维建模在房地一体化中的应用

陈璐

辽宁赫远舜勘测设计有限公司  鞍山 114000

           摘 要：本文主要介绍倾斜摄影测量原理、三维建模技术流程，及倾斜摄影三维模型在房地一体化中的应用，尤其是在房屋比较密集的区域，利用EPS软件对房屋模型矢量化，可大大提升工作效率，且其精度完全满足项目需求，即优化了工作流程，又节约了成本。此项技术的应用，具有良好的创新性和先进性。

   关键词：倾斜摄影；三维模型 ；房地一体化； 效率

  随着科技的高速发展，城市建设的日新月异，系统的测量方式已经渐渐无法满足项目的要求。例如近几年全国推行的房地一体化项目，用传统的测量方式对逐户进行测量，工作量大、成本高、效率低，难以满足项目需求。针对此种情况，本文提出了利用倾斜摄影技术进行实景三维建模的方法对房屋进行快速测量，可有效提高工作效率，降低成本，确保项目的顺利推进。

1 、倾斜摄影工作原理及技术优势

1.1 倾斜摄影测量原理

  倾斜摄影技术是测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，融合了传统的航空摄影和控制测量技术，取代了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行器上搭载五镜头，同时从前视、后视、左视、右视和下视共5个不同的角度采集图片。其中，下视拍摄的图片，可通过专业的软件，直接制作成DSM、DEM产品；前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，可用于拍摄地物地貌的纹理信息。

1.2 实景三维建模技术流程

       将采集好的带有POS数据的及地面控制点数据，导入到计算机中，利用Smart 3D、Contextcapture等数据处理软件，先进行刺点、增加连接点等工作，再进行空中三角测量计算，最后建立三维模型。主要技术流程如图1所示。生产好的三维模型数据可以导入EPS三维测图软件中进行操作应用。如图2所示

                                      图1  三维实景建模流程

图2  EPS三维测图数据采集

 1.3 技术优势

1.3.1提前采集效果

倾斜摄影技术的先进性较为明显，通过图像采集的方式，能够进一步的提升采集的效率和速度。相比较于传统的地形图，明显了提高了工作的效率。从其原因来啊可能，主要时影像图的采集更加快捷、高效，不必投入大量的人力成本，从而提高了工作的效率。                

1.3.2节约成本

从农村人口的分布特点来看，分散式的特征较为明显。在传统的采集中，受到地域限制的影响，在进行图像采集的时候，需要耗费大量的时间并投入巨大的人力成本。在倾斜摄影技术的运用中，便可以有效的避免上述问题的发生。倾斜摄影的测量范围更为广泛，能够实现对整个区域的全面监控，避免了在传统的测量中面临的遗漏问题，从而达到节省成本的效果。         

1.3.3信息收集更加快捷、高效 

  在开展地籍调查工作时，涵盖了众多复杂的数据，并且在进行数据整理时，需要编撰成相对完善的数据库，这就对数据检测和记录的精准性提出了较高的要求。在过去的人工测量中，由于人为的主观因素很容易出现数据误差的现象，降低了各项数据的准确性、科学性。利用倾斜摄影技术的方式，便有效的提高数据的准确性。能够在短时间内迅速获得相关的数据和信息，并且利用了现代化技术的手段，使得各项数据能够更好的满足相关的要求和规定，为房屋的考察工作提供相关的信息，推动考察工作的顺利开展。  

2、在房地一体中无人机倾斜摄影技术的应用流程

2.1无人机选择
  在开展作业时，无人机的挑选是整个工作流程中最为关键的内容，作为测量工作的主体部分，选择合适的无人机能够在一定程度上有效的提升测量数据的准确性和测量的效率。以多旋翼无人机作为分析对象，展开对无人机选择的分析。从多旋翼无人机的特点来看，其具备了旋翼轴。在开展不同的测量工作时，选择不同的旋翼轴便能够产生不同的测量效果，这些旋翼轴也能够产生不同的推进力，使得无人机按照既定的路线进行作业，从而方便工作的开展。在进行测量工作时，需要进行前期的勘测和数据调查，对测量地的各项信息进行确定，从而制定出完善的作业路线。

2.2布设像控点，选择坐标网络

  通过设置像控点的方式，能够有效的提升无人机拍摄的精准性，在后期的工作中，工作人员能够根据这些数据有效的提升房地一体化管理的质量。在开展测量工作时，设置固定的像控点，为无人机的拍摄工作制定标准，将测量数据进行回收之后，构建出完善的三维建模。通过三维建模的方式，将测量地的实际状况通过立体三维的方式得以直观的展现，在开展其他的工作时，利用这个三维建模，对无人机的拍摄航线、拍摄地的地质状况有着更加全面的了解。除此之外，还要考虑到拍摄角度、拍摄周期等对测量数据的影响。

 2.3拍摄及三维模型的建立

  三维建模的工作流程如下：首先，需要确定地表的特征点，找出不同地理位置的“独特性”。之后，利用光束法的方式对于整个区域进行平差的计算，需要从多个角度进行考虑，选定无人机起飞的时的初始值。利用ASIFT和SIFT两种算法的优势，将整个航线拍摄的各种照片的特征点进行连接，形成整个数据分析过程中所需要的基础网络。结合数据和现代化的设备，完成模型的构建工作。

2.4地籍数据信息采集

  在完成了三维模型的构建之后，需要将这个模型导入到地理信息系统中，尤其需要确保各项数据的准确性，各个数据不能出现明显的偏差，否则将会导致整个系统无法正常的运行。针对三维模型中所影射出的正射影像，利用实体的建筑物进行数据的分析与测量，通过这些数据，确定高程点。在对高程点进行测量和分析时，需要利用三维模型完成矢量的转化工作，之后，便可以直接开始地籍数据的采集和分析。

2.5数据精度分析

  数据的精度分析主要是通过固定的数据收集工作之后，判断数据是否准确的工作步骤。在现阶段的工作中，一般采用EPS式的数据收集方式，随后，将这些数据进行对比，判断其是否和地籍数据之间存在着较大的相似性。根据我国的相关要求来看，在进行地籍管理时，需要确保界址点、图根点和其他的地物点之间的数据偏差保持在5CM～10CM之间。在进行精度测量分析时，多会采用GPS-RTK技术，这种数据能够在很大的程度上确保数据测量的准确性，具有较为广泛的应用效果。

2.6影像数据获取及处理

  若想获得全面的影像，首先需要对检测的航线进行提前的规划，只有确立了完善的航线之后，方可推动影像拍摄和监测工作的顺利开展。为此，在进行测量之前，需要安排专业的工作人员对测量地的地质状况、地貌结构等进行合理的分析，从而确定出航线适合飞行的高度，并且需要结合相关数据库中的内容，确定更加科学的参数，然后利用无人机对测量航线进行确定，得到测量工作所需要的影像。影像拍摄完毕之后，可以将相关的数据导入到Smart3D软件中，进行数据的处理。该软件主要是通过设置坐标系和参数的方式，对照片进行检查和分析。如果在分析的过程中，发现了分辨率不够的照片，会对其进行空三的处理，之后确定出较为准确的三位模型，方便测量工作的开展。

2.7 EPS三维测图

  利用EPS三维测图软件进行测量时，能够对倾斜摄影所形成的模型进行直接的处理，对于测量中的围墙和房屋的边角也能够进行准确的测量，如果需要对地面的高程点进行提取，也可以利用该软件实现。具体操作流程为：确定了测试的航线和方案之后，将测量地面的高程点所涉及到的各项数据和DOM模型上传到EPS软件中，该软件会自动的对模型进行检测，将其转化为影像拍摄所需的数据。在完成数据的转化工作之后，该软件还能够实现对模型的矢量化处理。一般来讲，多是采用五点法或者线划法的方式对房屋的模型进行绘制。同时，还可以将房屋的属性信息，包括房屋的参数、高度、宽度、楼层数等相关的信息进行直接的录入。以DOM模型为参考的影像拍摄工作，能够实现对地物的正面影射，发现在房屋的构建中所存在的问题，让相关的工作人员给予足够的重视度，并进行及时的解决，防止危害的进一步再扩大。

2.8地籍图的坐标转换及纠正

  从无像控的特点来看，其搭建的三维模型精度明显较高。但是从无人机的GPS设备特点来看，在精度方面还存在着一定的欠缺，导致在最终的测量结果以及利用EPS系统所绘制出的地籍图出现了位置偏移的问题。和地籍成果坐标系统一般为2000坐标系统，现阶段的无人机多是采用WGS84系统。由于二者系统的不同，在进行数据转化的过程中，就会出现数据的偏差。这就需要借助外界的力量，降低数据的偏差对整体工作的影像，对坐标进行及时的修正和调整，保障地籍测绘工作的顺利开展。

结束语

  总体来看，无人机具备的优势，比如由于建筑物高度低，倾斜角度小，投影变形小，采集点精度高等特点在房地一体测量的工作中，能够得到充分的彰显，对于未来社会的发展更是起到了积极的推动作用。为此，在今后的工作中，我们仍要不断的加强对无人机倾斜摄影测量技术的研究力度，进一步提升其应用范围，在最大程度上协助房地一体地籍管理工作的开展。

参考文献： 《低空数字航空摄影规范》( CH/Z 3005—2010)

汪承义，《新型航空遥感数据处理技术》