《不動產(chǎn)測繪（活頁式）》 課件 4 無人機傾斜攝影地籍圖測繪

4目錄CONTENTS傾斜攝影測量基礎(chǔ)知識無人機傾斜攝影地籍測繪主要流程無人機傾斜攝影測量的外業(yè)工作傾斜影像三維建模內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集及地籍圖出圖I

I脰（1）按攝影距離的遠近分（2）按用途分類（3）按攝影瞬間光軸的方向（4）按處理的技術(shù)手段分可分為航天攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量、近景攝影測量和顯微攝影測量有地形攝影測量與非地形攝影測量可分為豎直攝影測量，水平攝影測量和傾斜攝影測量有模擬法攝影測量、解析法攝影測量和數(shù)字攝影測量傾斜攝影測量是攝影時航攝儀主光軸偏離鉛垂線大于3°的航空攝影，目前主要用于生產(chǎn)三維實景模型攝影機主光軸與鉛垂線關(guān)系傾斜攝影技術(shù)是國際攝影測量領(lǐng)域近十幾年發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，該技術(shù)通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從多個不同角度采集影像，獲取到豐富的建筑物頂面及側(cè)視的高分辨率紋理。五相機系統(tǒng)傾斜攝影示意右圖為五相機系統(tǒng)，在同一飛行平臺上搭載5臺傳感器，可同時從一個垂直、四個傾斜共五個不同的角度采集影像，較完整的獲取地物頂部及側(cè)面紋理信息攝影航高簡稱航高，指航攝儀物鏡中心S在攝影瞬間相對于某一基準面的高度。如圖所示，當基準面為平均海面時，稱絕對航高H0；基準面為地面上某一基準面時，稱相對航高H。攝影航高示意航高航攝比例尺是航攝像片上的線段長度l與相應(yīng)實地水平距離L之比。一張航空像片上各部分的比例尺并不一致，通常只表示概略比值。在近似垂直攝影的情況下，航攝比例尺是航攝儀主距f與相對航高H之比，通常用分子為1的分數(shù)來表示。航攝比例尺與測圖比例尺關(guān)系2.

航攝比例尺比例尺類型航攝比例尺測圖比例尺大比例尺1∶2

000～1∶3

0001∶5

001∶4

000～1∶6

0001∶10001∶8

000～1∶12

0001∶2

000，1∶5

000中比例尺1∶15000～1∶20

0001∶5

0001∶10000～1∶35

0001∶10000小比例尺1∶20000～1∶30

0001∶250001∶35000～1∶55

0001∶50000用于地形測量的航攝像片，為了能夠進行立體測圖，必須使像片覆蓋整個測區(qū)，而且相鄰像片應(yīng)有一定的重疊。同一條航線內(nèi)相鄰像片間的重疊影像稱為航向重疊，相鄰航線間的重疊稱為旁向重疊像片重疊度示意3.

像片重疊度航線彎曲是指由于氣流影響導(dǎo)致攝影航線形成一條彎度不大的曲線。其彎曲度是用圖幅內(nèi)一條航線中各張像片主點與首末兩張像片主點連線的最大偏離度來表示航線彎曲度示意4.

航線彎曲度相鄰兩像片的主點連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標連線之間的夾角稱為像片的旋偏角，如圖所示像片旋偏角5.

像片旋偏角數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡稱DEM）與DSM相似，同樣是高斯投影平面上規(guī)則格網(wǎng)點平面坐標（X，Y）及其高程（H）的數(shù)據(jù)集{（Xi,Yi,Hi）,i=1,2,…,n}。數(shù)字線劃地圖（Digital

Line

Graphic，簡稱DLG）是包含地形要素（包括居民地、交通、獨立地物、管線、境界等）的矢量數(shù)據(jù)集，它對各類要素進行分層分類存儲并保存了各要素間的空間關(guān)系和相關(guān)屬性信息數(shù)字正射影像圖（Digital

Orthophoto

Map，簡稱DOM）是利用數(shù)字高程模型DEM對無人機攝影相片進行逐像元的糾正，再按影像鑲嵌，根據(jù)將國家基本比例尺地形圖圖幅范圍裁剪生成的影像數(shù)據(jù)數(shù)字地表模型（DigitalSurfaceModel，簡稱DSM）是在高斯投影平面上規(guī)則格網(wǎng)點平面坐標（X，Y）及其高程（H）的數(shù)據(jù)集{(Xi,Yi,Hi),

i=1,2,…,

n}1.

數(shù)字地表模型2.

數(shù)字高程模型3.

數(shù)字線劃圖4.

數(shù)字正射影像圖基于無人機傾斜攝影測量的農(nóng)村房地一體項目的工作流程：首先，在測區(qū)內(nèi)布設(shè)像控點，采用GNSS-RTK測量地面像控點空間坐標，通過無人機搭載單鏡頭或多鏡頭像機獲取不同角度真彩色影像；其次，利用相關(guān)軟件進行空中三角測量，獲取密集匹配點云，再進行紋理映射，生成測區(qū)實景三維模型；再次，利用三維測圖軟件基于三維模型采集農(nóng)房主體、附屬結(jié)構(gòu)及四至地物地貌，繪制地籍圖；最后，對繪制的地籍圖進行外業(yè)核實與精度檢查，形成最終的成果資料無人機傾斜攝影地籍測繪主要流程圓工作【一一）（3）坐標系統(tǒng)的確定（1）測量設(shè)備的準備（2）基礎(chǔ)控制點資料的收集1.

資料的收集和準備（4）其他資料的收集（5）確定測區(qū)范圍不規(guī)則圖形：根據(jù)地形布設(shè)控制點，保證布設(shè)的控制點能均勻的覆蓋整個測區(qū)河道、公路等帶狀區(qū)域：這種區(qū)域常采用“Z”字形布點，也就是垂直于帶狀兩邊各兩個控制點，帶狀區(qū)域中間一個控制點像控點應(yīng)該選擇在航攝像片上影像清晰、目標明顯的像點規(guī)則矩形和正方形：小面積區(qū)域最少布設(shè)5個控制點。航飛區(qū)域內(nèi)4個角各一個，區(qū)域中間1個；大面積區(qū)域相應(yīng)的增加控制點（1）像控點的布點方式2.

像控點的布設(shè)（2）像控點的選點像控點的選點示意①

像控點現(xiàn)場涂刷標識，應(yīng)用直角模具涂刷，或者用航測專用標識；涂刷大小>50

cm，并且菱角不虛邊；編號涂刷，字體清晰，字體高度>30cm。（3）像控點的標志②

標靶板的效果比自己做的木板效果要好很多，黑白相間的顏色使得內(nèi)業(yè)刺點的時候更加精準。無人機標靶板尺寸以60cm×60cm左右的KT板制作最好像控點的標志1（直角模具涂刷）像控點的標志2（標靶板）（1）若采用架設(shè)基站RTK模式，需進行坐標系的校正3.

像控點的測量（2）若使用CORS測量模式進行控制點的采集①

首先要有至少5個目標坐標系的基礎(chǔ)控制點坐標數(shù)據(jù)，其中4個用作校正，1個用于校正后的檢驗。注意已知點最好要分布在整個作業(yè)區(qū)域的邊緣，能控制整個區(qū)域，一定要避免已知點的線形分布。②

在電子手簿上輸入已知控制點的坐標，并把GPS流動站接收機架在已知點上，測得WGS-84的坐標數(shù)據(jù)。③

根據(jù)已知點的已知坐標數(shù)據(jù)和WGS-84坐標系的坐標數(shù)據(jù)，計算七參數(shù)，求得兩坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。④

檢查一下水平殘差和垂直殘差的數(shù)值，看其是否滿足項目的測量精度要求，參差應(yīng)不超過2

cm。檢校沒問題之后才可以進行下一步作業(yè)開機連接CORS得到固定解后一般不要立即測量，首先檢查一下水平殘差HRMS和垂直殘差VRMS的數(shù)值，看其是否滿足項目的測量精度要求，正常情況下不超過2

cm。3.

像控點的測量（3）觀測（4）像控點的拍照①

兩次觀測，每次采集30個歷元，采樣間隔1

s。在采集過程中保證對中桿的氣泡始終處于居中狀態(tài)。②

接收機在觀測過程中不應(yīng)在接收機近旁使用對講機或手機，雷雨過境時應(yīng)關(guān)機停測，并取下天線，以防雷電。③

兩次觀測成果需野外比對結(jié)果，比對值為兩次初始化采集的最后一個歷元的空間坐標，較差依照平面較差不超過5

cm，大地高較差不超過5

cm的精度標準執(zhí)行；不符合要求時，加測一次，如果三次各不相同，則在其它時間段重新觀測。④

每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)從GPS接收機轉(zhuǎn)存到計算機上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失，并拷貝備份由專人保管對觀測處進行至少3次拍照，分別為1張近照、2張遠照。近照要求攝清天線擺放位置以及對中位置或者是桿尖落地處，一張不夠描述，可拍攝多張控制點、檢查點成果表分開保存，每個點均保存大地坐標和投影平面坐標。一般采用大地坐標系CGCS2000，投影坐標為高斯-克呂格投影3°分帶。導(dǎo)出GPS觀測數(shù)據(jù)并整理坐標數(shù)據(jù)成果表，表中應(yīng)注明所用坐標系、投影方式、高程基準。格式如下右圖所示4.

外業(yè)資料與數(shù)據(jù)的整理像控點拍照坐標數(shù)據(jù)成果表2.

航線設(shè)計、作業(yè)飛行（1）設(shè)置航高。根據(jù)不同比例尺航攝成圖的要求，結(jié)合測區(qū)的地形條件及影像用途，參考測圖比例尺和地圖分辨率對比表4-3-1，選擇影像的地面分辨率。根據(jù)式（4-3-1）計算航高式中：H為攝影航高；f為物鏡鏡頭焦距；a為像元尺寸；GSD為航攝影像地面分辨率測圖比例尺和地面分辨率值對比表測圖比例尺地面分地辨率/cm1∶500≤51∶10008～101∶200015～20（2）設(shè)置像片重疊度。依據(jù)低空數(shù)字航空攝影的相關(guān)規(guī)范，像片重疊應(yīng)該滿足以下要求：航向重疊度在通常情況下應(yīng)該為60%～80%，但是不得小于53%；旁向重疊度在通常情況下應(yīng)該為15%～60%，但是不得小于8%。（3）設(shè)置航線參數(shù)。依據(jù)測區(qū)大小，確定飛行航向和航線長度。在做好地面的準備工作之后，應(yīng)選擇晴朗無云的天氣，利用帶有航攝儀的無人機對地面進行拍攝。無人機拍攝作業(yè)過程如下：①

在預(yù)先選好的無人機起飛地點，組裝無人機和航攝儀，同時進行系統(tǒng)地面聯(lián)機測試。②

根據(jù)任務(wù)要求對各項技術(shù)參數(shù)，如相機曝光參數(shù)和航線參數(shù)等進行合理設(shè)置，并把地面控制系統(tǒng)中設(shè)置的參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)中。③

無人機進入航攝區(qū)域后，地面監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)向空中控制系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)和控制命令，使無人機根據(jù)預(yù)先設(shè)置的航線進行飛行，同時控制無人機的攝影機進行拍攝，并將飛行數(shù)據(jù)保存起來或者通過無線電實時反饋給地面監(jiān)控站。④

地面人員對獲取到的數(shù)據(jù)進行檢查，漏拍的地區(qū)和需要重點拍攝的區(qū)域應(yīng)該及時補拍。無人機結(jié)束飛行任務(wù)后，對其進行回收，并檢查儀器的相關(guān)功能是否良好，最后結(jié)束航拍任務(wù)。無人機拍攝作業(yè)過程如下：1.

航拍照片首先對照片名進行整理，對于單鏡頭照片名是唯一的，對于多鏡頭照片名有重復(fù)，需對照片重命名（見圖4-4-1），使所有照片名唯一。所有照片應(yīng)色彩一致，明亮清晰，在天氣區(qū)別很大（如晴天和陰天）的情況下航飛的不同架次的照片亮度和清晰度會不同，直接建模將影響模型效果，因此需對照片進行勻光勻色等預(yù)處理，使照片質(zhì)量色彩均勻、明亮清晰內(nèi)方位元素表示攝影中心與像片之間相關(guān)位置（姿態(tài)）的參數(shù)，是攝影測量中的重要參數(shù)。包括相片主距和像主點坐標，亦即在攝影測量中，需確定攝影機物鏡后節(jié)點相對于相片面的三個參數(shù)：相片主距f，即物鏡后節(jié)點到像主點的距離；像主點在相片框標坐標系中的x坐標值x0；像主點在相片框標坐標系中的y坐標值y0。通過攝影機檢驗得知，這三個參數(shù)均為已知值。若導(dǎo)入照片后建模軟件沒有識別出傳感器參數(shù)就需要手動填寫，包括相機名、傳感器尺寸（Sensor

size）、焦距（Focal

length）等，如圖4-4-2所示。2.

相機內(nèi)方位元素多鏡頭照片整理相機參數(shù)填寫航攝像片的外方位元素是在恢復(fù)內(nèi)方位元素（即恢復(fù)了攝影光束）的基礎(chǔ)上，確定攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)，稱為外方位元素POS定位定向系統(tǒng)用全球定位系統(tǒng)（GNSS）和慣性測量裝置（IMU）直接測定航片外方位元素的航空攝影導(dǎo)航系統(tǒng)3. POS數(shù)據(jù)POS數(shù)據(jù)名與照片名的一致性檢查像控點是在進行無人機航測時，通過使用RTK或全站儀（大多數(shù)情況都是使用RTK）在所拍攝的測區(qū)內(nèi)建立具有標志性的真實坐標點，通過所做的像控點，可以對后期無人機航測出的坐標點進行校正，從而完成無人機測繪工作。在建模之前應(yīng)準備好像控點坐標數(shù)據(jù)及像控點外業(yè)實拍的遠近景照片4.

像控點數(shù)據(jù)像控點是在進行無人機航測時，通過使用RTK或全站儀（大多數(shù)情況都是使用RTK）在所拍攝的測區(qū)內(nèi)建立具有標志性的真實坐標點，通過所做的像控點，可以對后期無人機航測出的坐標點進行校正，從而完成無人機測繪工作。在建模之前應(yīng)準備好像控點坐標數(shù)據(jù)及像控點外業(yè)實拍的遠近景照片4.

像控點數(shù)據(jù)空中三角測量是立體攝影測量中，根據(jù)少量的野外控制點，在室內(nèi)進行控制點加密，求得加密點的高程和平面位置的測量方法。待完成外業(yè)數(shù)據(jù)的處理，包括航拍照片、相機內(nèi)方位元素、POS數(shù)據(jù)、像控點數(shù)據(jù)的準備和編輯等工序后，即可進行CC空三測量階段。大致包括以下幾個步驟：新建工程、導(dǎo)入照片及POS數(shù)據(jù)、空三計算1.

新建工程打開Contextcapture

CenterMaster程序軟件，新建工程（New

project），設(shè)置工程名稱及路徑，如圖所示新建工程2.

導(dǎo)入照片（Photos）及POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入本機照片，如需集群處理，則需要導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)路徑下的照片。導(dǎo)入照片該參數(shù)只會在空三的過程中對照片進行重采樣空三，建模時仍舊使用原始分辨率影像。建模失敗的時候可以用此功能進行數(shù)據(jù)完整性檢查如果有多個照片組（Photogroup）則必須保證每個照片組中的照片名稱唯一，否則會導(dǎo)入失??；且POS路徑必須為英文導(dǎo)入照片如圖所示。Set

downsampling（設(shè)置重采率）Checkimage

files...（檢查航片完整性）Import

positions...（導(dǎo)入POS數(shù)據(jù)）3.

空三計算（1）常規(guī)空三流程?？杖齾?shù)設(shè)置，如第一次使用，則建議直接按照默認參數(shù)，只需“下一步”即可，進行任務(wù)運算，如圖所示。常規(guī)空三流程（2）空三檢查。①首先保證“General”選項卡中顯示Georeferencing情況的空三結(jié)果（見圖4-4-7），才能進行建模操作。②

然后在特征點的三維視圖中檢查有沒有明顯的分層或交叉現(xiàn)象（見圖4-4-8）圖4-4-7

空三檢查（a）圖4-4-8

空三檢查（b）（3）空三刺點①導(dǎo)入像控點。點擊“surveys”選項卡，在其中導(dǎo)入像控點。需要注意的是，導(dǎo)入像控點之前需要先選擇投影坐標系及中央子午線，如圖所示導(dǎo)入像控點②刺點。點擊“surveys”選項卡，對每一個控制點進行刺點，每張照片刺完點，點擊“accept

position”，如圖所示?？杖厅c③

刺點完成后再次提交空三任務(wù)，注意需要選擇使用控制點約束，空三完成后查看空三報告，如圖所示提交空三任務(wù)空三結(jié)束后，即可進行三維建模階段。在空三結(jié)果中開啟一個模型重建，使用“General”選項卡中右下角的“Newreconstruction”按鈕，如圖所示。模型重建窗口1.

重建參數(shù)設(shè)置建模開始之前，必須進行建模參數(shù)設(shè)置，如圖所示，為建模之前必須設(shè)置的參數(shù)。包括坐標系、建模范圍及分塊大小。重建參數(shù)設(shè)置窗口2.

生成產(chǎn)品選擇“Reconstruction1”，點擊“General”選項卡中的“Submitnew

production”按鈕，如圖所示。生產(chǎn)產(chǎn)品窗口點擊“Submit

new

production”進入下一步窗口界面，隨即依次對所生成產(chǎn)品進行命名，選擇產(chǎn)品類型，選擇三維模型格式，確定產(chǎn)品的坐標系及平移量，再定義產(chǎn)品的范圍。以上所有的工作完成后，方可進入提交產(chǎn)品階段，進入提交產(chǎn)品窗口，對所生成產(chǎn)品名稱進行重命名，如果選擇默認產(chǎn)品名稱，可直接選擇提交，如下左圖、圖所示。產(chǎn)品命名窗口及提交產(chǎn)品提交成功后的狀態(tài)3.

模型瀏覽與檢查建模完成后對模型完整性和質(zhì)量進行檢查，建模成果如圖所示建模成果基于CC軟件的DOM生產(chǎn)步驟大致為：（1）三維模型成功生成后，在重建區(qū)塊再次提交生成產(chǎn)品，如圖所示。（2）選擇產(chǎn)品類型。點擊“Submit

new

production”進入下一步窗口界面，對所生成產(chǎn)品進行命名，產(chǎn)品類型選擇“Orthophoto/DSM”，產(chǎn)品格式為“TIFF”，其他的參考坐標系、生成范圍及保存路徑都是按默認參數(shù)設(shè)置。設(shè)置完成后點擊下一步，進入提交產(chǎn)品階段，對所生成產(chǎn)品名稱進行重命名，如果選擇默認產(chǎn)品名稱，可直接選擇提交。（3）TIFF影像拼接。重建區(qū)塊提交生成產(chǎn)品窗口完成測區(qū)實景三維模型及DOM數(shù)據(jù)的制作后，就可以采用三維測圖軟件對以上數(shù)據(jù)進行導(dǎo)入，由作業(yè)員進行點、線、面測圖，并按照國標要求賦予圖層與屬性信息。常用的三維測圖軟件有清華山維EPS、CASS

3D、iData3D、SV365等。下圖為清華山維EPS三維測圖軟件界面。清華山維EPS三維測圖軟件界面基于清華山維EPS三維測圖軟件采集農(nóng)房一體數(shù)據(jù)，具體步驟如下：1.

模型數(shù)據(jù)檢查與加載在數(shù)據(jù)采集前先將ContextCapture軟件生產(chǎn)的OSGB格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為EPS三維測圖軟件能識別的DSM格式數(shù)據(jù)。打開EPS軟件，新建工程，首先對模型數(shù)據(jù)檢查，數(shù)據(jù)無誤后，在EPS

三維測圖主界面進行osgb數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。新建工程后，將瓦片數(shù)據(jù)通過主窗口中三維測圖-osgb數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生成DSM實景傾斜模型，如圖所示。osgb數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換2.

數(shù)據(jù)采集與編輯（1）調(diào)用編碼。EPS繪制的所有地物和注記，對象的表達以要素類型為基礎(chǔ)，用不同的要素編碼表達，繪制地物需選擇相應(yīng)的編碼。常用的編碼調(diào)用方式有以下幾種：①

通過“設(shè)置”—“編碼查詢窗口”，調(diào)出編碼查詢窗口，此窗口編碼類型全面，可視化。②

通過“設(shè)置”—“對象屬性條”，調(diào)用編碼，可輸入編碼或漢字或首字母進行查詢。③

在界面工具條上設(shè)置“常用編碼工具條”，“菜單”下列出了繪圖常用的編碼，包括測量控制點、水系、居民地、交通、管線、境界、地貌、植被八個大類。加載本地傾斜模型（2）點、線、面繪制。①

點地物繪制。使用加點功能，繪制以點狀表示的地物，如高程點、路燈、獨立樹等。操作步驟：工具條[加點] ，啟動功能，在“編碼欄”輸入代碼，鼠標在繪圖界面點擊即可。②

線/面地物繪制。使用畫線功能，繪制以線狀或面狀表示的地物，包括房屋、道路、地類界、斜坡等。繪制中，地物寬度不同的分段繪制，使用捕捉以避免懸掛。操作步驟：工具條[加線] 或[加面]啟動功能，在“編碼欄”輸入代碼鼠標依次點擊模型的各節(jié)點，右鍵確認或C鍵閉合。3.

地形房產(chǎn)要素采集在三維實景模型上直接采集房屋主體結(jié)構(gòu)、房屋附屬及四至地物地貌。數(shù)據(jù)采集完成后，還需標注采集要素屬性信息。以幾種常見居民地設(shè)施三維采集為例：（1）建成房屋采集示意圖如圖所示。建成房屋采集示意（2）陽臺：在采集平臺居民地及設(shè)施面中根據(jù)實際模型選擇“陽臺”，沿外輪廓實際形狀采集，注記按實際層數(shù)注記如“陽臺3”，采集示意圖如圖所示。陽臺采集示意（3）飄樓：在采集平臺居民地及設(shè)施面中根據(jù)實際模型選擇“廊房（騎樓、飄樓）”，沿外輪廓實際形狀采集，按實際層數(shù)注記，如“飄樓2”，采集示意圖如圖所示。飄樓采集示意（4）檐廊：在采集平臺居民地及設(shè)施面中根據(jù)實際模型選擇“檐廊”，沿外輪廓實際形狀采集。