CN115164769A - 一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法，包括采用无人机倾斜摄影测量技术，通过对影像的平面、高程、结构、色彩、纹理等的数字化处理获得不动产相关图像数据；通过区域网络平差、匹配、DSM生成、三维建模等流程，利用内业、外业数据采集软件，获取房屋边长及位置坐标等相关数据；采用三维模型动态技术处理模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的不动产测绘数据，关联地籍图和户型图等数据资料，以此形成完整的三维不动产数据库，根据三维模型自动统计计算，包括不动产的面积、容积率以及层高等相关数据，达到整个楼房及单个房子输出，以此实现倾斜摄影的三维不动产的测算方法，提高不动产测算的质量和效率。

Description

一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法

技术领域

本发明涉及航空摄影技术领域，具体涉及一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法。

背景技术

不动产要素数据的复杂性对地理信息空间的要求很高，传统的二维数据只是平面的，满足不了对三维空间的管理需求，且传统外业测量效率低、人力、物力、财力消耗大。

而实景三维模型是近年来的一项高新测绘技术，能够高清晰，高精度，全方位的表达出复杂的地形要素。把实景三维模型应用于不动产测算可以提高不动产测算的测量能力和提升效率。传统的不动产测算，是利用全站仪、GPS-RTK、钢尺等测绘设备进行界址点的采集和房屋边长等的测量，这种方法不但作业成本高，而且效率低，外业工作强度高，有必要对其进行优化，提升作业效率、降低生产成本和减轻工作强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法，包括采用无人机倾斜摄影测量技术，通过对影像的平面、高程、结构、色彩、纹理等的数字化处理获得不动产相关图像数据；通过区域网络平差、匹配、DSM生成、三维建模等流程，利用内业、外业数据采集软件，获取房屋边长及位置坐标等相关数据；采用三维模型动态技术处理模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的不动产测绘数据，关联地籍图和户型图等数据资料，以此形成完整的三维不动产数据库，根据三维模型自动统计计算，包括不动产的面积、容积率以及层高等相关数据，达到整个楼房及单个房子输出，以此实现倾斜摄影的三维不动产的测算方法，提高不动产测算的质量和效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法，包括以下步骤:

步骤一：图像采集模块按照航线设计，进行航摄，获得影像数据；

步骤二：模型构建模块通过区域网络对步骤二获取的影像数据进行影像处理，使每张影像数据上含有真实的地理坐标信息，通过Context Capture软件进行建模处理，完成三维不动产模型的构建；

步骤三：数据关联模块采用三维模型动态方法处理三维不动产模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的外业测绘数据，关联包括地籍图和户型图数据资料，形成完整的三维不动产数据库；

步骤四：计算模块根据三维不动产模型自动统计计算，计算内容包括不动产的面积、容积率以及层高数据，完成三维不动产的测算分析与输出。

作为本发明进一步的方案：步骤一中，航摄前，完成摄影分区的划定和航线规划任务，同时对每个摄影分区按照事前像控的方式进行像控点的布设测量，像控点采用飞行前布控的方式进行布控。

作为本发明进一步的方案：步骤一中，航线设计包括航摄基准面高程和地面起伏变化的飞行指标，设置包括设备、人员、天气和季节的飞行要求；

还包括像片重叠度、摄区边界覆盖保证和航高保持的飞行架构航线要求。

作为本发明进一步的方案：步骤一中，还包括对影像数据的缺陷采用双边滤波算法进行纠正处理。

作为本发明进一步的方案：步骤二中，影像处理包括：

采用静态GPS控制测量方法测量平面控制网；

采用建模软件，进行全自动空三解算，计算垂直摄影和倾斜摄影像片的外方位元素；

利用航空摄影的影像数据、POS成果以及像控测量成果，采用实景三维建模软件SMART3D或Context Capture Center系统进行POS辅助空中三角测量；

利用已知的相机参数文件建立空三工程，采用POS数据成果进行航带内及航带间的影像同名点匹配，生成海量的匹配点；影像匹配完成后，进行自由网平差计算，删除或调整超限点。

作为本发明进一步的方案：步骤二中，建模前，在无人机采用倾斜摄影测量的方法获取完影像数据后，将内存卡中的影像数据导入计算机内，对影像数据的质量进行检查，检查影像数据是否有“阴影”和“曝光”不合格的现象，对质量不合格的区域进行补拍。

作为本发明进一步的方案：步骤三中，在三维不动产数据库创建前，需进行外业调绘测量。

一种基于倾斜摄影技术的三维不动产登记系统,包括图像采集模块、模型构建模块、数据关联模块和计算模块；

图像采集模块，用于按照航线设计，进行航摄，获得影像数据；

模型构建模块，用于通过区域网络对步骤二获取的影像数据进行影像处理，使每张影像数据上含有真实的地理坐标信息，通过Context Capture软件进行建模处理，完成三维不动产模型的构建；

数据关联模块，用于采用三维模型动态方法处理三维不动产模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的外业测绘数据，关联包括地籍图和户型图数据资料，形成完整的三维不动产数据库；

计算模块，用于根据三维不动产模型自动统计计算，计算内容包括不动产的面积、容积率以及层高数据，完成三维不动产的测算分析与输出

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的方法步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的方法步骤。

本发明的有益效果：本发明利用倾斜摄影技术生成三维立体模型，并直接在三维模型上进行地形、地籍等要素的采集，建立所需的三维不动产数据库，根据三维模型自动统计计算输出，包括总面积以及单位面积、占地面积、建筑面积等计算和房屋属性分类等，以此实现倾斜摄影的三维不动产的测算方法；

过倾斜摄影测量技术把三维模型应用于不动产测算能够高清晰，高精度，全方位的表达出复杂的地形要素和地籍信息，建立直观的三维不动产数据库，在此基础上实现二三维不动产测算的合并统一，提高了不动产测算工作的管理能力和准确率、工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法，包括以下步骤：

步骤一：在航摄前，完成摄影分区的划定和航线规划任务，同时对每个摄影分区按照事前像控的方式进行像控点的布设测量；

步骤二：设计航线，在航飞过程中进行摄影，获得影像数据(不动产相关图像数据)；

步骤三：通过区域网络对步骤二获取的不动产相关图像数据进行影像处理，使每张不动产相关图像数据上含有真实的地理坐标信息，通过Context Capture软件进行建模处理，完成三维不动产模型的构建；

步骤四：采用三维模型动态方法处理三维不动产模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的外业测绘数据，关联包括地籍图和户型图数据资料，形成完整的三维不动产数据库；

步骤五：根据三维不动产模型自动统计计算，计算内容包括不动产的面积、容积率以及层高数据，完成三维不动产的测算分析与输出。

步骤一中，像控点采用飞行前布控的方式，选取易于分辨的地面固定标志，若点位周边无明显标志可在地面喷涂像控靶标，靶标应喷涂在易于留存的平坦地面；

当像主点或标准点位周围被水域、云影、阴影等覆盖时，则认为像主点(或标准点位)落水，如果像主点的落水范围的大小和位置不影响模型的连接，则按照正常航线布点；但是当主点连续落水，并且航向三片重叠范围内无法选择连接点时，则以能最大限度控制测图面积为原则对落水区域进行像控点加密；

其中，像控点布设原则如下：

(1)像控点选择的位置要尽量均衡分布在研究区内；

(2)布设在同一位置的像控点应联测成平高点；

(3)像控点应避免布设成直线或近似直线的形式；

(4)布设在同一位置的平面点和高程点应尽量联测成平高点；

(5)像控点布设尽量确保成图满幅；

(6)每个点位做成像控点标记时用手机拍摄最少两张图像。

步骤二中，设计航线，包括航摄基准面高程、地面起伏变化的飞行指标，设置包括设备、人员、天气和季节的飞行要求；

还包括像片重叠度、摄区边界覆盖保证和航高保持的飞行架构航线要求；

航飞前，安排无人机进场调试、试飞，并在飞行作业期间对飞机各部位进行定期检查；

并控制摄影时的环境条件、时间条件、影像质量、存储方式，并在出现影像缺陷时进行补摄。

步骤二中，还包括对不动产相关图像缺陷的处理，实现对产生几何变形的不动产相关图像进行纠正；

基于不动产相关图像缺陷是由于传感器的内外部变形造成的，采用双边滤波算法进行去噪处理，双边滤波算法的数学模型，如式(1)所示：

式(1)中，P＝(x，y)为图像I的一个坐标点；BI_p为双边滤波后的图像灰度值；q＝(u，v)为图像I另一个坐标点灰度值，即q∈s，s为邻域像素点集合。

式(2)、式(3)、式(4)中，Wp为归一化因子；

为代表空间邻近度因子和灰度相似度因子、距离标准差和灰度标准差。

步骤三中，对不动产相关图像数据的影像处理包括：

采用静态GPS控制测量方法测量平面控制网；

采用建模软件，进行全自动空三解算，计算垂直摄影和倾斜摄影像片的外方位元素；

利用航空摄影的影像数据、POS成果以及像控测量成果，采用实景三维建模软件SMART3D或Context Capture Center系统进行POS辅助空中三角测量，提高数据处理效率；

利用已知的相机参数文件建立空三工程，采用POS数据成果进行航带内及航带间的影像同名点匹配，生成海量的匹配点；影像匹配完成后，进行自由网平差计算，删除或调整超限点；

精度满足要求后，人工量测外业控制点，进行绝对定向光束法平差；当精度不满足要求，查看点位情况，根据外业像控测量信息进行检查，重新平差直至满足要求精度为止。

步骤三中，在建模前，在无人机采用倾斜摄影测量的方法获取完影像数据后，将内存卡中的影像数据导入计算机内，对影像数据的质量进行检查，检查影像数据是否有“阴影”和“曝光”等不合格的现象，对质量不合格的区域进行补拍，最终满足质量要求；

数据获取过程中，由于时间和空间的不同，造成影像存在色差，对其进行匀光允色处理；接下来进行几何校正、同名点匹配、联合网平差等步骤，完成后，保证每张影像数据上都含有真实的地理坐标信息。

步骤四中，三维模型动态方法是基于已有的倾斜摄影数据、地籍数据、房产分户数据和各种测算成果数据，使用三维不动产数据管理系统，制作三维空间宗地、自然幢、分层分户矢量(包括挂接属性)数据，形成三维地理实体数据，加载倾斜摄影成果数据，关联三维测量数据，并将以上数据成果进行整合与处理，构建真实的三维空间场景，全面反映不动产的立体空间分布特性和自然状况，为建立三维不动产测算数据库，实现不动产测算由二维平面向三维空间转型提供基础数据。

在三维不动产数据库创建前，需进行外业调绘测量得到外业测绘数据：

外业调绘测量以房屋表来记录房屋的不动产单元号和房屋点位置，房屋位置根据GPS获取，或根据影像底图点击地图上一点获取；

不动产单元号根据房屋位置自动计算生成，其生成方法:

①点落在宗地或已有房屋内直接获取宗地代码，然后根据《不动产单元号编码规则》获取后面9位的取值；

②在宗地信息暂未完善的情况下，先根据地籍区、地籍子区和一个起始编号码获取一个临时宗地代码，再生成临时不动产单元号，起始码顺延加1，确保下一个临时代码不重复；

在后期确认宗地后判断点位是否落入宗地内来进行关联操作，获取准确的宗地代码和不动产单元号，在内业利用数据处理软件对宗地代码和不动产单元号进行替换；外业调绘测量基于点位获取不动产单元号，进行数据库属性采集、资料收集(身份证、房屋图片、户口本等)，以及房屋边长测量、面积计算。

在一个具体实施例中，外业调绘测量在外业绘图时使用模板进行快速绘图,根据不动产的主要图形形状做好模板，在绘图前根据实际情况选择模板和图形名称及面积计算比例,先完成形状绘制,再依次选择对应的边进行房屋边长测量,边长测量完成后根据几何关系把图形修改成真实边长的图形形状；

同时支持图形采用一条边进行绘制,最终形成图形，对于复杂图形的使用草图绘制,手动绘制图形,填写边长,内业再进行精细化绘制；

边长测量应两次读数,两次读数之差不超过2cm，矩形房屋应丈量4条边,对边互差在20cm范围内取平均值；

在设计时每一条边有两次测量结果,第二次测量误差超限就不能保存,需要再进行测量,确保满足要求才能保存边长，同时图形测量完成后还会对边长度进行检查,对不满足互边误差要求的边进行检查重测；

在测量时充分考虑使用人工输入测量距离时速度和准确度还是差一些,本文创新地使用蓝牙测距仪进行测量数据传输，测量完成后,只需在测距仪上点击发送,长度值就直接传输到平板上了,无须进行人工输入,减少人工输入误差。

在另一个具体实施例中，三维模型动态方法用于航测内业采集地籍图；

航测内业采集地籍图的处理软件包括内外业转换、属性和图形编辑、分户图制作、成果导出和数据库检查；

地籍图测绘将模型恢复到EPS软件中，对于模型完整的区域，利用裸眼的方式进行地籍图的采集；对于模型变形严重的区域，则采用虚拟立体像对进行采集，利用模型进行采集时，需要准确采集界址点；对于无法准确采集的，则调用立体像对进行采集，采用两种方式互补，快速高效完成地籍图的测绘；

对于无法判断的属性，将地籍图输出为工作底图，提供给外业作业人员进行属性调查：

A、建立不动产的基础数据元信息：基于倾斜摄影三维模型，对模型上的不动产进行单体化，建立目标不动产的基础数据元信息，所述基础数据元信息包括不动产地址、建筑物名称；对模型上的不动产进行单体化包括：根据倾斜摄影同批成果中的真正射影像图空间信息，构建新空间二维矢量面图层，二维矢量面图层包含实体标识码、实体栋号、实体单元号、实体楼层号、实体房间号、实体房间状态、实体楼层底高和实体楼层层高属性字段。

B、建立各不动产内房屋的空间基础数据元信息：基于不动产单体化模型，进行分层到户模型处理，建模后建立房屋基础数据元信息，所述房屋基础数据元信息包括小区、楼栋、单元、楼层、房号、房间特定名称；

C、关联实有人口信息：基于分层到户后的房屋空间数据，采集或关联实有人口信息，产生人口数据信息，所述人口数据信息包括常居该房屋的人口数量、类别。包括：关联实有单位信息：基于分层到户后的房屋空间数据，采集或关联实有单位信息，产生单位数据信息，所述单位数据信息包括常居该房屋的单位名称、类别。

步骤五中，在三维不动产模型的计算过程中，需对数字线划图的要素精度进行检验，检查采取人工实测的方式对比精度；

经检验，平面中误差与高程中误差均小于5cm，则满足相应精度要求。

在另一个具体实施例中，三维不动产数据库中还包括房屋属性分类及面积计算，从建立的三维不动产数据库图像中提取特征参数，根据特征参数对图像进行分类，根据分类结果计算图像的三维不动产面积，将三维不动产图像分类为砖房、混房两类；

具体为：

a：对所选三维不动产图像进行采样，提取采样点的局部特征；

b：根据样本的类别属性，用SVM分类器、KNN分类器、Random Forest分类器或Bayesian分类器进行不同类型样本的分类器训练，分别得到砖房、混房两类图像的分类器；

c：分别用砖房、混房两类图像的分类器对所述三维不动产图像进行判别，对比不同类型三维不动产图像的分类器的判别结果，选取分类器输出分数最大的类别作为所述三维不动产图像的分类结果；

d：将所述三维不动产图像的局部特征输入预先构建的所属类别的计算器，输出所述三维不动产图像的建筑面积；

所述采样点的局部特征为像素块值、SIFT特征、LBP特征或HOG特征；

e：分别用砖房、混房图像的分类器对所述三维不动产图像进行判别，对比不同类型图像的分类器的判别结果，选取分类器输出分数最大的类别作为所述三维不动产图像的分类结果；

f：将所述三维不动产图像的局部特征输入预先构建的所属类别的计算器，输出所述三维不动产图像的建筑面积。

一种基于倾斜摄影技术的三维不动产登记系统,包括图像采集模块、分类模块和计算模块；

图像采集模块，用于倾斜摄影采集三维不动产图像；

分类模块，用于将所述三维不动产图像进行分类，分类类别为砖房、混房两类；

模型构建模块，用于通过区域网络对步骤二获取的影像数据进行影像处理，使每张影像数据上含有真实的地理坐标信息，通过Context Capture软件进行建模处理，完成三维不动产模型的构建；

数据关联模块，用于采用三维模型动态方法处理三维不动产模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的外业测绘数据，关联包括地籍图和户型图数据资料，形成完整的三维不动产数据库；

计算模块，用于根据所述三维不动产图像的类别计算所述三维不动产图像的面积。

面积计算包括：根据所述不动产的参数的分类对应不同的参数类型，分别对所述不动产的各面积参数计算并求和，生成所述不动产的建筑面积；

房间参数获取模块，用于根据所述空间外包围创建房间，并获取所述房间的参数，所述参数包含内墙参数、外墙参数、内柱参数、外柱参数，房间套内面积参数；参数包括：房间参数分类模块，用于将所述房间参数根据不同的参数性质分类；房间建筑面积计算模块，用于分别计算所述房间的外墙面积及外柱面积，生成所述房间的建筑面积。

在模型设置模块，用于获取面积计算参数，根据所述面积计算参数设置三维不动产面积计算模型；数据获取模块，用于若获取到三维不动产面积计算指令，则根据所述三维不动产面积计算指令中获取待计算设计图数据组；数据输入模块，用于将所述待计算模型数据组输入至所述模型面积计算模型，根据所述面积计算参数从所述待计算模型数据组中获取对应的待计算参数；计算模块，用于根据所述三维不动产面积模型对所述待计算参数进行计算，得到所述模型数据组中每一层对应的楼层面积。

轮廓识别子模块，用于从所述待计算数据组中的每张楼层中识别楼层轮廓数据；匹配分类子模块，用于对每张所述楼层的所述楼层轮廓数据进行相似度匹配，将匹配相同的所述楼层分为一类，作为待计算层数；计算数据获取子模块，用于逐类在所述待计算层数中获取所述待计算参数。轮廓获取子模块，用于从每张所述楼层层数中获取待计算轮廓；闭合情况获取子模块，用于从所述待计算轮廓中识别轮廓闭合情况；轮廓补全子模块，用于若所述轮廓闭合情况为轮廓不闭合，则获取待闭合轮廓，并对所述待闭合轮廓进行补全，得到所述待计算参数。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维不动产面积快速计算方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述三维不动产面积快速计算方法的步骤。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤一：图像采集模块按照航线设计，进行航摄，获得影像数据；

步骤二：模型构建模块通过区域网络对步骤二获取的影像数据进行影像处理，使每张影像数据上含有真实的地理坐标信息，通过Context Capture软件进行建模处理，完成三维不动产模型的构建；

步骤三：数据关联模块采用三维模型动态方法处理三维不动产模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的外业测绘数据，关联包括地籍图和户型图数据资料，形成完整的三维不动产数据库；

步骤四：计算模块根据三维不动产模型自动统计计算，计算内容包括不动产的面积、容积率以及层高数据，完成三维不动产的测算分析与输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法,其特征在于，步骤一中，航摄前，完成摄影分区的划定和航线规划任务，同时对每个摄影分区按照事前像控的方式进行像控点的布设测量，像控点采用飞行前布控的方式进行布控。

3.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法,其特征在于，步骤一中，航线设计包括航摄基准面高程和地面起伏变化的飞行指标，设置包括设备、人员、天气和季节的飞行要求；

还包括像片重叠度、摄区边界覆盖保证和航高保持的飞行架构航线要求。

4.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法,其特征在于，步骤一中，还包括对影像数据的缺陷采用双边滤波算法进行纠正处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法,其特征在于，步骤二中，影像处理包括：

采用静态GPS控制测量方法测量平面控制网；

采用建模软件，进行全自动空三解算，计算垂直摄影和倾斜摄影像片的外方位元素；

利用航空摄影的影像数据、POS成果以及像控测量成果，采用实景三维建模软件SMART3D或Context Capture Center系统进行POS辅助空中三角测量；

利用已知的相机参数文件建立空三工程，采用POS数据成果进行航带内及航带间的影像同名点匹配，生成海量的匹配点；影像匹配完成后，进行自由网平差计算，删除或调整超限点。

6.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法,其特征在于，步骤二中，建模前，在无人机采用倾斜摄影测量的方法获取完影像数据后，将内存卡中的影像数据导入计算机内，对影像数据的质量进行检查，检查影像数据是否有“阴影”和“曝光”不合格的现象，对质量不合格的区域进行补拍。

7.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影技术的三维不动产测算方法,其特征在于，步骤三中，在三维不动产数据库创建前，需进行外业调绘测量。

8.一种基于倾斜摄影技术的三维不动产登记系统,其特征在于，包括图像采集模块、模型构建模块、数据关联模块和计算模块；

图像采集模块，用于按照航线设计，进行航摄，获得影像数据；

模型构建模块，用于通过区域网络对步骤二获取的影像数据进行影像处理，使每张影像数据上含有真实的地理坐标信息，通过Context Capture软件进行建模处理，完成三维不动产模型的构建；

数据关联模块，用于采用三维模型动态方法处理三维不动产模型，获取分层分户的楼房数据，然后挂接相应的外业测绘数据，关联包括地籍图和户型图数据资料，形成完整的三维不动产数据库；

计算模块，用于根据三维不动产模型自动统计计算，计算内容包括不动产的面积、容积率以及层高数据，完成三维不动产的测算分析与输出。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

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