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倾斜摄影测量技术在地籍测绘领域应用探讨

发表时间：2021/8/10 来源：《城市建设》2021年8月上15期作者：易明炜

[导读] 随着当前地理空间信息技术的快速发展，倾斜摄影测量新型测绘技术以多角度、多维度、高清晰度、高精度的方式全方位感知复杂目标场景，通过高效的数据获取设备及专业的数据处理手段生成的实景三维模型数据成果能够直观反映目标的外观、空间地理位置、高度等基本属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。

河南华星测绘地理信息有限公司易明炜 464000

摘要：随着当前地理空间信息技术的快速发展，倾斜摄影测量新型测绘技术以多角度、多维度、高清晰度、高精度的方式全方位感知复杂目标场景，通过高效的数据获取设备及专业的数据处理手段生成的实景三维模型数据成果能够直观反映目标的外观、空间地理位置、高度等基本属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。基于倾斜摄影实景三维模型开展地籍测绘工作，能够有效提高地籍专题要素采集和地籍图编制的工作效率，大大降低了生产经济成本。目前，国内外已广泛开展利用倾斜摄影测量新型测绘技术获取实景三维模型数据成果并基于实景三维模型开展地籍测绘、地形图测绘、其他专题测绘等工作，逐渐成为城市三维基础地理空间框架建设的重要内容。
关键词：倾斜摄影测量技术；地籍测绘；应用
        1倾斜摄影测量技术基本原理
        倾斜摄影测量技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项新型测绘高新技术，它打破了以往正射影像只能从垂直角度航拍的局限，通过基于同一飞行平台上搭载多台不同方位传感器设备，同时从1个垂直、4个倾斜等5个不同的方位角度采集影像数据，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观的场景世界。
        2 倾斜摄影测量技术开展地籍测绘方法
        首先利用常规运输机搭载徕卡RCD30、四维远见SWDC-5、中测新图TOPDC、微软UCO-P等专业倾斜摄影测量仪器设备的高空倾斜摄影方式;动力三角翼搭载专业倾斜摄影测量仪器设备的中空倾斜摄影方式;旋翼与固定翼等搭载微型专业倾斜摄影测量仪器设备的低空倾斜摄影方式，外业获取项目区域的原始倾斜影像数据，基于原始倾斜影像数据进行倾斜航摄影像、POS信息数据、倾斜相机参数等数据预处理、内业选点、外业像控测量、内业立体空三加密，采用AIRBUS Street Factory、Bentley Context Capture等倾斜航摄测量内业专业数据处理软件，完成倾斜实景三维模型数据生产、后期优化处理等工作，最后基于实景三维模型数据成果，利用专业三维测绘成图软件开展地籍专题及附属地要素采集和地籍图编制等工作。
        2.1 倾斜影像数据航摄
        倾斜摄影测量新型测绘获取外业影像数据，利用空中飞行平台设备搭载专业倾斜摄影测量仪器设备，空中航摄倾斜影像数据，同时获取空间地理位置数据、航摄高度数据、航片航向重叠度、航片旁向重叠度、旋偏角、飞行姿态等相关参数数据，然后基于获取的倾斜航摄影像数据布设像控点，并通过GPS卫星导航定位系统、全站仪等测绘仪器设备，开展外业实地像控点测量，完成前期外业倾斜航空影像获取及相关准备工作。
        2.2 倾斜摄影实景三维模型生产
        倾斜摄影测量新型测绘内业数据处理，基于大量倾斜航摄影像、外业基础控制测量等数据，通过解析立体空中三角测量方式，利用专业倾斜摄影测量内业数据处理软件解算出倾斜航摄影像任意场景目标点位的空间三维坐标数据，同时采集相应场景目标点的颜色信息数据，直至形成真实直观的实景三维模型数据、丰富的实景三维点云数据集，最后进行实景三维模型优化等处理工作。
        2.3 基于倾斜摄影实景三维模型开展地籍图测绘
        基于高精度的实景三维模型数据成果、实景三维点云数据集，利用MapMatrix3D、EPS、DP-Modeler等专业三维测图软件，开展地籍宗地图界址点、界址线等专题要素和交通、管线、植被、地貌等附属地理要素采集，最后完成地籍图编制等工作。
        2.4 倾斜摄影实景三维模型成果拓展应用
        倾斜摄影实景三维模型数据成果，包含了海量带有三维地理空间位置坐标数据的点云、反映现实世界的真实纹理影像等多源信息，可以基于成果提取数字高程模型数据、数字表面模型数据、真正射影像数据等，进行更加深入的二次开发及应用。
        倾斜摄影实景三维模型数据成果，具有空间高精度可量测、空间透视等特性，并且易与当前地理信息系统平台软件整合，相比以往二维基础地理信息数据更加直观、真实、精确，在不动产测绘、空间规划、城市规划、不动产管理、应急服务、数字校园、智慧社区等领域具有一定的应用价值。
        3 应用试验案例
        本文选择某行政村为测绘生产试验区，面积约0.2 km2，坐标系采用独立坐标基准，鉴于试验区地形及建筑物类别等因素，采用六旋翼无人机，搭载五镜头倾斜摄影测量相机，外业航摄设计2个架次，航高设计为120 m，地面分辨率拟定为1.5—1.7 cm，航向重叠度设计为80%，旁向重叠度设计为75%，像控点设计12个。最后实际外业无人机航摄倾斜影像数据近3 000张，经过内业数据处理，生产试验区实景三维模型和真正射影像，并在实景三维模型基础上，开展1∶500地籍图编制生产试验。
        已完成试验区的倾斜摄影实景三维模型数据成果，能够为今后智慧国土建设提供基础实景三维地理空间框架数据。
        3.1 实景三维模型质量和效果分析
        通过外业实地采集检核点与实景三维模型相应位置点对比分析平面中误差，模型成果质量达到测绘行业相关标准、规范等技术要求。
        试验区实景三维模型效果逼真，行政村建筑物、道路、植被、水系、管线等附属设施地理要素全面展示，而且具有测量精度高等特性，不仅带给人身临其境之感，还可用于实际测量工作，是现实世界的真实还原。
        3.2试验成果精度分析
        基于试验区实景三维模型成果的地籍图数据成果，选取45个平面检测点，利用GPS、全站仪测绘仪器设备外业实际采集平面坐标数据，然后对比地籍图数据分析精度指标，计算平面中误差见表1。
        表1 平面精度检测统计表

        平面中误差0.156 m不超过0.25 m，满足1∶500地籍图测绘要求。
        4 结束语
        利用倾斜摄影测量新型测绘技术手段开展地籍测绘，并在较短时间内生产高质量、高精度的实景三维模型和真正射影像成果，在此基础上开展地籍专题要素采集和地籍图编制工作，大量减少外业测绘工作成本，内业数据处理高效、判读准确性高，提升了测绘技术服务整体工作效率。同时亦可获得真实、直观再现的实景三维模型与真正射影像等测绘级产品，为政府辅助决策和行业应用提供测绘技术服务保障和支撑。
        鉴于倾斜摄影实景三维模型能够为用户提供更丰富的地理空间位置信息和更直观的场景用户体验，该技术在国内乃至国外等发达国家已经广泛应用于自然资源管理、公共安全、城市综合管理、军事演练模拟、基础设施监测等行业领域，具有较高的应用推广价值。
参考文献
[1]王之卓．摄影测量原理[M]．武汉:武汉大学出版社，2007.
[2]冯文灏．近景摄影测量[M]．武汉:武汉大学出版社，2002.
[3]杨国东，王民水．倾斜摄影测量技术应用及展望[J]．测绘与空间地理信息，2016,39(1):14-15.