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［摘要］在城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查當(dāng)中，存在處理房屋調(diào)查數(shù)據(jù)外內(nèi)業(yè)工作內(nèi)容多、工作量大困難問題。在本文中，提出了采用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)與利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)FME進(jìn)行模板建立技術(shù)外內(nèi)業(yè)結(jié)合快速統(tǒng)計(jì)房屋數(shù)據(jù)方案。項(xiàng)目研究測試結(jié)果表明，采用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)與利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)FME進(jìn)行模板建立技術(shù)外內(nèi)業(yè)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)快速統(tǒng)計(jì)房屋數(shù)據(jù)，從而提高工作效率，縮短工期，節(jié)約成本。使城市更新（“三舊”改造）這項(xiàng)利民的工程得以順利實(shí)施。

［關(guān)鍵詞］無人機(jī)；房屋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；FME；CAD小插件；城市更新

引言

城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是編制城市更新（“三舊”改造）片區(qū)策劃方案和項(xiàng)目實(shí)施方案的依據(jù)。［1］房屋的外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)是城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查當(dāng)中八大類數(shù)據(jù)是消耗最多時間的。為了獲取改造范圍內(nèi)的所有房屋建筑量數(shù)據(jù)，需要同時開展漫長的房屋外業(yè)測量工作和繁瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)工作。而廣州市郊區(qū)的村民住宅，基本上都是有圍墻。如僅僅用人工作業(yè)模式完成城市更新（“三舊”改造）房屋數(shù)據(jù)調(diào)查工作，這樣的外業(yè)勞動存在強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、耗工費(fèi)時、成本高等問題。因?yàn)榉课萑霊魷y量需要村民配合，如果出現(xiàn)村民拒測、華僑房屋等因素。會對整個項(xiàng)目工期、成本帶來影響也對后期的房屋數(shù)據(jù)質(zhì)檢工作也帶來了更多困難，而無人機(jī)傾斜測量技術(shù)正好解決了這些外業(yè)難題［2］。在城市更新（“三舊”改造）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作中，使用南方Cass軟件成圖，繪圖員多數(shù)使用程序開發(fā)的測算面積的插件進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)。測算面積的插件只能處理單個屬性圖形，不能批量計(jì)算房屋圖形的建筑面積，如想提高工作效率就必須投入更多的人員及設(shè)備。城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查項(xiàng)目的工期比較短，基本是3個月內(nèi)需要完成所有成果，所以提高房屋數(shù)據(jù)的生產(chǎn)效率，才能使項(xiàng)目得到順利推進(jìn)完成。FME（FeatureManipulateEngine，簡稱FME）是加拿大SafeSoftware公司開發(fā)的軟件產(chǎn)品。也就是可用于讀寫存儲和轉(zhuǎn)換各種空間數(shù)據(jù)［3］。FME支持多種數(shù)據(jù)格式之間的靈活轉(zhuǎn)換，工作制定簡便、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可視化、可批量處理、工作空間和模板可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查等領(lǐng)域［4］。本文以廣州市番禺區(qū)福涌片區(qū)策劃項(xiàng)目為例，利用無人機(jī)與FME軟件外內(nèi)業(yè)結(jié)合快速自動化對房屋進(jìn)行編號、統(tǒng)計(jì)房屋建筑面積。

1無人機(jī)傾斜攝影測量的原理和技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)，是在同一臺無人機(jī)上面裝載5臺數(shù)碼相機(jī)為影像傳感接收器，同時從垂直、傾斜等不同角度去采集影像的數(shù)據(jù)信息［5］，這樣得到地面上的地物信息將會更加完整準(zhǔn)確，再配合專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件（ContextCaptureCenter軟件）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理［6］，并輸出DSM、DOM以及3D模型等相關(guān)數(shù)據(jù)。獲得三維數(shù)據(jù)可以真實(shí)的反映地物的本來面貌，客觀的再現(xiàn)了地物的外觀、結(jié)構(gòu)以及高度等屬性是城市更新工作上的高新技術(shù)方法［7］，如圖1所示。為了使相同名稱點(diǎn)之間得到準(zhǔn)確的匹配結(jié)果，我們采用多視影像聯(lián)合平差的方法，充分考慮正射影像和傾斜影像之間的遮擋和幾何變形關(guān)系，再將它融合進(jìn)pos數(shù)據(jù)，以及匹配金字塔數(shù)據(jù)，將相同名稱點(diǎn)的平面坐標(biāo)投射到影像當(dāng)中進(jìn)行匹配，最后采用自由網(wǎng)光束法，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差。與此同時，為了進(jìn)一步提升該方法的精確性，在各種相關(guān)數(shù)據(jù)之間建立起多視影像自動檢測校驗(yàn)區(qū)域網(wǎng)平差的誤差方程，并且進(jìn)行同步聯(lián)調(diào)測算。多視影像匹配方法能精確得到各建筑物3D信息的關(guān)鍵，不僅僅對冗余信息進(jìn)行充分考慮，同時，也在于迅速得到在多影像上的基于相同名稱點(diǎn)的平面坐標(biāo)。通過對傾斜攝影的密集匹配，并得到高密度以及高精度的云數(shù)據(jù)點(diǎn)，來建立精準(zhǔn)的3D模型。目前，最相對成熟并且使用率較高的有多基元多影像、基于物方的多視立體以及最小二乘影像三種匹配算法。

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取

本次試驗(yàn)項(xiàng)目位于福涌村。城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查面積1．6km2，房屋密集，地形要素主要為居民區(qū)、水系、道路等。通過現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并獲取測區(qū)的高清影像，將影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入建模軟件進(jìn)行解算，然后結(jié)合pos信息空三處理，生成點(diǎn)云，點(diǎn)云構(gòu)成格網(wǎng)，格網(wǎng)結(jié)合影像生成賦有紋理的3D模型，再通過DP－Modeler軟件繪制1：500數(shù)字化地形圖［8］，最后利用地形圖里面的面狀房屋圖層統(tǒng)計(jì)房屋數(shù)據(jù)，為城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

3基于3D模型生成建筑矢量線劃圖的方法

使用DP－Modeler軟件打開3D影像模型文件，選擇最合適的正射影像，把界面切換到頂視圖模式，使用矢量測圖管理器的繪圖功能，就可以把房子的輪廓從房子正射角度繪制出來。如果需要繪制的房屋有屋檐，從正射影像的視角無法準(zhǔn)確的勾勒房屋輪廓，這個時候應(yīng)該把視角切換到傾斜圖像的角度，同時使用相關(guān)功能模塊根據(jù)傾斜圖像校正屋檐，校正后的房角點(diǎn)才能與房屋的房角點(diǎn)準(zhǔn)確位置對準(zhǔn)，這樣才可以更真實(shí)可靠的反應(yīng)地面建筑物的實(shí)際輪廓?；趦A斜攝影實(shí)景模型進(jìn)行1∶500數(shù)字化地形圖內(nèi)業(yè)生產(chǎn)［9］，應(yīng)遵循“先整體后局部”的作業(yè)原則，以從實(shí)景模型中提取的地物邊界和建筑物輪廓數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，配合人工識別，從多維度逐步解決點(diǎn)、線、面地物不全的情況，在矢量圖的生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)2D平面圖和3D模型分屏顯示，矢量、模型、影像等多種格式的數(shù)據(jù)同步聯(lián)動更新，點(diǎn)、線、面都可以編輯，達(dá)到2D及3D顯示、符號、編輯一體化，實(shí)現(xiàn)1∶500數(shù)字化地形圖的室內(nèi)生產(chǎn)。如圖2、圖3所示。

4FME的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)流程

結(jié)合城市更新（“三舊”改造）數(shù)據(jù)調(diào)查工作對房屋數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)和基本要求，綜合房產(chǎn)附圖及地形圖的表示方法。樓梯、飄、陽、結(jié)構(gòu)、層數(shù)等要素它可以充分反映房屋的實(shí)際結(jié)構(gòu)。在此制圖規(guī)則基礎(chǔ)上，使用FME軟件編制數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)編制處理思路是利用同一面內(nèi)的注記點(diǎn)與面狀房屋的空間關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)掛接，面根據(jù)點(diǎn)注記的內(nèi)容計(jì)算各單項(xiàng)面積，并與過預(yù)處理過的輔助線將面連串，輔助線會生成唯一的房屋ID編號，這樣就能可以批量地準(zhǔn)確輸出房屋ID編號以及統(tǒng)計(jì)房屋的建筑面積、建基面積、建筑層數(shù)及建筑結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)。整套數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)流程如圖4所示。

5實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

5．1數(shù)據(jù)預(yù)處理

在利用FME軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)房屋數(shù)據(jù)之前，必須根據(jù)對應(yīng)的參數(shù)規(guī)則對圖形進(jìn)行檢查及進(jìn)行預(yù)處理。例如：檢查房屋面及房屋附屬面是否閉合、注記是否缺失、注記是否在面內(nèi)、拓?fù)鋯栴}等，并對同一棟獨(dú)立房屋的所有面用多段線連接（一條線則為一個房屋編號）。在圖件檢查完畢并進(jìn)行修改正確之后，再使用編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模板，讀取要處理的圖形，在短時間內(nèi)能得到房屋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。原數(shù)據(jù)如圖5所示。

5．2結(jié)果分析

本次用Dwg文件作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel表文件以及對應(yīng)的Dwg房屋編號圖層。輸出房屋明細(xì)表如表1所示。使用FME建立的模板輸出成果后，利用測算小插件對成果進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，F(xiàn)ME統(tǒng)計(jì)的結(jié)果與測算小插件幾乎相同。但兩者之間仍然存在細(xì)微的差異，這是由兩者使用的不同面積計(jì)算模型引起的?？偟膩碚f，F(xiàn)ME輸出的成果是符合面積測算規(guī)范要求的［10］。

6結(jié)束語

通過廣州市番禺區(qū)福涌村片區(qū)策劃進(jìn)行試驗(yàn)，我們可以看到無人機(jī)傾斜測量技術(shù)以及FME軟件處理數(shù)據(jù)的便捷與準(zhǔn)確。滿足廣州市城市更新（“三舊”改造）基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，而且彌補(bǔ)了傳統(tǒng)人工測繪模式的不足。目前在城市更新（“三舊”改造）工作中，房屋數(shù)據(jù)處理大多使用CAD小插件和ArcGIS等軟件，操作繁瑣，耗時耗力，不能有效提高工作效率，F(xiàn)ME作為數(shù)據(jù)處理工具中的后起之秀，憑借著它在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的通用性，它將成為各應(yīng)用軟件之間共享地理空間的數(shù)據(jù)橋梁。值得城市更新（“三舊”改造）從業(yè)者學(xué)習(xí)掌握并在工作中充分運(yùn)用。相信以后更多的項(xiàng)目會應(yīng)用這種高新技術(shù)方法，降低成本從而提高工作效率。

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作者：陳森 孫佳龍 單位：廣州市城市更新規(guī)劃研究院