傾斜攝影三維建模技術在不動產登記中的應用研究
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摘要：近年來，經濟的發展，促進我國科技水平的提升。隨著三維實景重建技術的快速發展，傾斜攝影在國內正發展得如火如荼，其低成本、高效率的優點為測繪行業的整體發展帶來了春天。傾斜攝影測量是近年來發展十分迅速的一項高新測繪技術，能夠以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景，獲取高分辨率的數字地面模型、逼真的真正射影像和精細的真三維城市模型等測量產品，其中，精細化的三維模型作為城市地理空間框架的重要新型數據，為城市規劃、建設、管理和信息化提供三維空間環境，更能反映真實的現實世界，目前已在許多行業得到應用。將該模型應用于不動產統一登記，對于實施三維不動產登記管理，提高不動產空間管理的能力具有重要意義。本文就傾斜攝影三維建模技術在不動產登記中的應用展開探討。
關鍵詞：傾斜攝影測量;三維建模;不動產登記
引言
三維數字模型作為三維地理信息平臺建設的重要基礎數據，其需求隨著三維地理信息平臺建設的迅速發展而日益増長，并提出了更高的要求，即更快的三維建模效率、更高的模型精度以及更具真實感的模型。
1 傾斜攝影建模關鍵技術
1.1航攝平臺選型與航線設計
目前，航攝飛行平臺包括旋翼無人機、固定翼無人機、動力三角翼、直升機、運5、運12等多種平臺，分別適用于低空、中空、高空等不同作業，考慮到飛行器的飛行效率，要面向大規模傾斜實景三維建模，飛行平臺適宜采用高空的運5、運12或直升機作為航攝平臺。針對同一款傾斜相機，飛行高度越高，影像分辨率越低，要達到實景三維數據高精度的目標，滿足用戶對三維成果的真實效果的需求，選擇合適的傾斜相機至關重要。當前國內外最先進的高精度傾斜航攝儀系統包括上海航遙公司的AMC5100、四維遠見公司SWDC-5AP100、徠卡RCD30Oblique等，其中AMC5100、SWDC-5AP100單鏡頭1億像素，5鏡頭總像素高達5億像素，是目前市場上像幅最大的多視角航空照相機系統。影像分辨率和影像重疊度是決定實景三維模型效果和精度的關鍵因素。用于傾斜攝影三維建模的航線敷設，影像重疊度一般要求航向、旁向重疊度最低不小于70%。為保證實景模型效果，減少建筑物間遮擋，在城市一般建筑區域，航向重疊度為80%，旁向重疊度為70%。在高大建筑物密集的區域還需考慮建筑物頂層的實際重疊度，在航線敷設時適當加大重疊。
1.2基于傾斜攝影測量的三維建模
傾斜攝影測量三維建模技術主要是基于機載多角度傾斜攝影和激光雷達掃描技術的真三維數據快速構建技術。激光雷達技術是利用飛行器作為載體，通過激光發射器向地面發射高頻度激光，對地面進行掃描，通過反射時間獲取地表高精度、高密度激光點云數據技術，能精確、高效獲得完整的地表形狀信息。傾斜攝影技術通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時，從1個垂直、4個傾斜共5個不同的角度拍攝照片，作為真三維數據的紋理圖像。對多角度傾斜影像數據、機載激光點云數據進行解算合成處理，可高度自動化地生成真三維數據，在保證精度和可靠性的前提下，后處理效率極高，是傳統虛擬建模技術的數十倍，極大地提升了基礎數據的獲取效率。在激光雷達定位和點云數據的支撐下，基于傾斜攝影測量技術進行三維建模，是近年來發展起來的一種新型三維建模方式，能夠更直觀真實的反映現實世界。該建模方式，不僅能夠快速獲取大范圍地物空間信息，還可以建立高定位精度的模型，建立的模型細節更豐富，要素更全面，真實感更強，生產速度更快。以該數據作為統一的地理空間環境載體，打通各行業信息平臺接口，整合不同部門的信息，和傳統二維地理信息相比，基于傾斜攝影的三維模型地理信息更有優勢。其優勢主要體現在：（1）傾斜攝影測量三維模型完整地提供與真實世界高度一致、所見即所得的真三維場景，保證了每個地物都能找到對應的真三維空間位置;（2）傾斜攝影測量三維模型采用高精度的激光點云數據作為三維實體模型的基礎，保證了數據精度和可靠性。真三維數據中所有位置的平面、高程精度均能滿足1∶1000甚至1∶5000比例尺地形圖測繪規范的要求;（3）傾斜攝影測量三維模型的核心技術之一是自動化建模技術，自動化程度是傳統虛擬建模生產效率的數十倍。
1.3模型優化
由于航攝盲區、地物反光、不同航攝時間、影像重疊度、影像分辨率以及POS質量等問題，在空三階段會出現匹配錯誤以及點位不足等情況，導致實景三維模型出現無三角網的空洞區域、模型懸浮、紋理變形、紋理陰影等情況，這是基于傾斜攝影技術進行實景三維建模不可避免的。針對其中的水面空洞、建筑物玻璃幕墻漏洞等結構問題，可通過人工交互辦法對模型成果進行修飾修補，優化效果。一般需要將待修補的模型數據導入第三方軟件進行編輯，修補后再對模型進行重建，以提升模型的質量和效果。
2 無人機傾斜攝影測量系統
（1）動態GNSS系統。GNSS系統是一種高精度的定位系統，動態GNSS系統一般由地面與天空兩部分構成。天空部分通常會布設多個GNSS接收機在飛機上實現聯合定位，主要是為了避免單個GNSS接收機裝置故障或者是衛星信號失鎖。并且由于無人機上布設的GNSS接收機在接收衛星信號的同時還需要接收來自地面接收機的改正數，所以地面上還需要架設一定密度的基準站。（2）傾斜攝影系統。傾斜攝影系統的關鍵在于相機的鏡頭。與傳統航空攝影不同的是，傾斜攝影采用了多鏡頭相機，除了可以從垂直角度對地拍攝，還可以從不同的側面角度對地拍攝，從而精確的獲取地物的紋理及輪廓信息。目前，常用的傾斜攝影系統有三線陣相機系統、三相機系統以及五相機系統。（）3）慣性導航系統。INS系統是一種由慣性測量單元（IMU，InertialMeasurementUnit）與導航電腦組成的導航系統。它是基于慣性力學原理，通過運用高精度的陀螺儀與加速度計等慣性器件獲得運動載體在慣性坐標系下的加速度，將其對時間積分，并導入到慣性導航坐標系中，再通過計算機解算出航攝相機在曝光瞬間時的姿態（三個角元素φ、ω、κ）信息。由于INS系統存在一定的系統誤差，所以需要根據GNSS系統提供的精確地瞬時位置信息對系統誤差進行消除。因此，在傾斜攝影測量系統中加入GNSS與INS系統可以得到高精度的航拍瞬間影像位置信息與姿態信息。
3 三維模型在不動產登記中的應用
把傾斜攝影測量獲取的高清影像和三維模型應用于不動產統一登記平臺，實現了復雜不動產信息在三維空間環境下的真實、準確呈現。依托三維模型動態單體化技術，利用樓房分層分戶數據，對三維模型進行處理，獲取分層分戶的樓房模型，按分層或分戶方式，對模型屬性掛接相應的不動產登記信息，并關聯相關的地籍圖、戶型圖等數據資料，形成完整的不動產登記信息數據。不動產信息登記完成后，依托統一的二、三維一體化空間支撐環境，可在三維環境下進行圖查屬性、屬性查圖、緩存區分析與查詢、專題圖制作等（圖4），在二維環境下也可實現同樣的功能。不動產登記管理部門可以多維度在線查看三維數據，四至更清晰，產權更明確，避免了不動產糾紛，保護了權利人的合法權益，克服了“外業調查指認落宗耗時耗力、房屋落宗編號耗時長、即時業務辦理不及時”等問題，提高了不動產統一登記管理的質量和效率。同時，不動產權利人也可以查詢自己住宅小區的地理區位和房屋坐向、采光等情況，便于事先了解房產信息。
結語
隨著無人機技術的快速發展，傾斜攝影技術通過模型重建、三維模型制作逐漸融入測繪領域，并已經成為三維模型生產的一種常規手段。將三維模型進行動態單體化，獲取分層分戶模型數據應用于不動產統一登記平臺，從數據角度實現平臺層面的統一，從技術層面為不動產全方位管理提供了可行的解決方案。當然，現階段三維不動產仍有許多關鍵技術需要突破、探索和研究，相關支撐技術的發展對于加快土地立體空間綜合利用將起到重要的助推作用。
參考文獻：
[1] 郭學松.不動產統一登記制度探析[J].山東國土資源，2016.
[2] 韓嘯，譚勇，鐘宏華，等.不動產統一登記的難點與對策[J].山東國土資源，2016.
（作者單位：長江三峽勘測研究院有限公司（武漢））
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