倾斜摄影测量技术方案
倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台搭载多台传感器，同时从垂直和倾斜多个不同角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。无人机具有响应速度快、处理效率高、运行成本低等优势，两者结合颠覆了传统测绘的作业方式，通过无人机低空多镜头摄影获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，在三维模型中进行裸眼立体测图，快速实现地理信息的获取，具有效率高、成本低、数据精确、操作灵活、侧面信息丰富等特点，满足测绘行业的不同需求。不动产测量属于地籍测量中的一种，精度要求高，传统的测量两方法利用全站仪和RTK结合完成，劳动强度高，工作量大，我们经过大量测试和工程验证，利用翼飞W5无人机倾斜摄影的裸眼立体测图方法，形成了一套利用无人机倾斜摄影方法进行高精度不动产测量方法，解决了1:500不动产测量技术难题。
1、无人机倾斜摄影技术
1 . 1 倾斜摄影工作原理
倾斜摄影能从垂直、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，同时记录航高、航速、航向重叠、旁向重叠、坐标等参数。
同一地物具有多视角的影像及详尽的侧面信息，将这些影像通过区域网联合平差、多视影像匹配、DSM 生成、真正射纠正、三维建模等流程，形成最终测绘产品，如图1 所示。
1 . 2 无人机倾斜摄影的优点
( 1 )能够获取多个视点和视角影像，更加真实地反映地物的实际情况，弥补正摄影像的不足，满足多样化的市场需求[4]。
图1 航摄飞行及各视角相片示意图和倾斜摄影技术流程图
( 2) 通过无人机倾斜摄影技术获取资料，具有成本低、数据准确、操作灵活的特点，可以用低成本实现立体建模。
( 3 ) 节约人力效率高，能极大地调节测绘外业的协同工作，解决了由于天气等外因造成的工作延误，把原本大量的外业工作转变成内业工作，极大地解放测绘人的劳动时间，减少外业劳动强度。
( 4 ) 测量结果转化应用广泛，可直接利用模型进行相关量测工作，拓展了倾斜摄影技术在行业中的应用。
( 5 )快速响应突发情况，倾斜影像能为用户提供丰富的地理信息，直观的倾斜影像和相关系统辅助分析，能为应急事件的处置提供辅助决策支持。
1 . 2 数据预处理
依据实验目的，进行倾斜影像质量检查、pos数据检查、飞行质量检查、控制点检查、机载差分GPS解算等预处理工作，确保数据无误后，进行空三加密解算。
2、无人机倾斜摄影在不动产测量中应用
不动产测量属于地籍测量的一种，点位误差要求精度高，边长相对误差小于5厘米，我们经过大量的测试和工程验证，总结出一套利用无人机倾斜摄影进行1：500不动产测量的技术方案。下面是我们在西安市长安区常兴村和蓝田任家庄村，广西宣武进行不同航高的低空高分辨率倾斜摄影建模与不动产测量生产试验，成果通过了广西自治区测绘局质量检验，成果合格。
2 . 1倾斜摄影所用无人机参数和所用软件
本次倾斜摄影地籍测量所用无人机采用大疆M600无人机，该无人机搭载的是五镜头倾斜摄影相机,如图2所示，数据处理主要采用Context Capture软件，数据采集和检测采用清华山维EPS软件。
图2 翼飞W5多镜头倾斜无人机
2 . 1 数据采集
项目实施其步骤分为数据采集、数据预处理、数据生产等三个阶段，采用多旋翼无人机进行低空数据采集，数据处理采用Context Capture软件进行倾斜摄影三维建模数据处理，生产实景三维模型及真正射影像，流程如图3所示。
图3 作业流程
2 . 2 数据预处理
依据项目设计要求，进行倾斜影像检查、飞行质量检查、控制点检查等预处理工作，确保数据无误后，导入Smart3D软件进行空三加密解算。
2 . 3 数据生产
为更好地指导今后相关工作的开展，在西安市长安区常兴村和蓝田任家庄村两个村子进行倾斜摄影三维建模不动产精度检测试验。
2 . 3 . 1 实景三维模型生产
解算好空三成果之后，经过提交工程、设定格网大小、格式设置等流程，生产出测区的实景三维模型成果(OSGB格式)，详细如图3 所示。
图4 任家庄村实景三维模型成果和模型细节图
图5 常兴村实景三维模型成果
1:500地籍图
2 . 3 . 2 测区真正射影像制作
根据实景三维模型，提交工程，选择制作DSM,生产出的正射影像图如图5 所示。
图6任家庄村部分真正射影像图
图7 常兴村真正射影像图
2 . 3 . 3 大比例尺测图
完成测区空三成果、实景三维模型、正射影像等数据的制作，采用EPS测图软件打开实景三维模型，由作业员在EPS软件中进行点、线、面测图，并按照国标要求赋予图层与属性信息。最后采用CASS软件进行图形数据编辑，生产大比例尺地形图数据。
2 . 4 成果精度检测
2 . 4 . 1 控制点与检核点选取
任家庄村控制点资料为外业人员在测区范围内获取14个控制点坐标信息，坐标系为国家2000坐标系。选取其中5个点作为控制点参与实景三维空三加密控制，其余9个点位进行模型成果精度检测，并在村子里测量一些建筑物长度进行模型成果精度检测。
2.4.2 成果精度检测
采用数据抽检的手段，用人工检查核对和人机交互检查相结合的方式对测区的测图成果质量进行检测。
其步骤分为：
第一，用EPS软件在实景三维模型中采集实际测量的点位进行平面与高程的绝对精度检测;
第二，根据测区所测建筑物，在实景三维模型中用五点房法画出对应的建筑物、量取相应边长的长度，检测其绝对精度;
2.4.2.1 模型精度检测
实景三维模型生产完毕后，将未采用的控制点作为模型检核点，进行模型绝对精度检测，经检测X 方向平均误差为2.7844厘米，Y 方向平均误差为2.3295厘米， 如表2和表3所示
表2 外业实测值和内业绝对坐标测量值
表3 绝对坐标精度计算表
2.4.2.2测图成果边长检测
在测区中选取若干房子围墙、实地用钢尺测出其边长，再在实景三维模型中测出相对应的8条边长,对比其精度，平面中误差为1.863厘米，均小于5厘米，如下表所示
表4 模型平面边长精度检查
2.4.2.3 常兴村实验数据成果
以同样的步骤和方法，获取常兴村的实验数据如下
表5 常兴村模型平面绝对坐标精度检查
表3 模型平面边长精度检查
|
边长测距 |
传统方法测绘 |
无人机航测 |
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 在农村地籍测量中的应用
开展农村土地确权工作是为了建立健全农村土地产权管理制度，通过倾斜摄影获取三维影像从而进行三维建模，查清农村集体所有的建设用地、农用地及未利用地，顺利进行不动产测量调查工作、查清集体土地权属、界址、面积和利用状况，完成具有详细、真实、准确的基础地形数据。主要应用如下：
(1) 生成正射影像图，制作外业调绘工作地图。
(2) 辅助外业修补测和指界签字调查工作。
(3) 图上进行坐标量测，形成地形图和地籍图。
(4) 建立地籍三维模型，进行可视化管理丰富平台基础数据。
3、结束语
采用无人机倾斜摄影建模方法进行1：500不动产测量大比例尺测图技术路线具有可行性，绝对坐标和相对边长误差均小于5厘米，精度满足地籍测量要求，采用的裸眼立体测图技术以其高效率，高精度，简单易学的特点，广泛应用于地籍测量，不动产测绘，城市大比例尺地形图更新等领域，是测绘领域的一项革命性的技术。
