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谈倾斜摄影测量的三维建模技术 本文关键词：建模，倾斜，测量，摄影，技术
谈倾斜摄影测量的三维建模技术 本文简介：近年来，在数字化城市发展的进程中，人们不断要求三维地理信息平台以更加全面的信息、更加真实的表达、更加易于共享的方式来支撑管理者在客观真实、角度多样的三维可视化环境中进行分析和判断，从而提高管理决策的合理性和准确性。三维数字模型作为三维地理信息平台建设的重要基础数据，其需求随着三维地理信息平台建设的迅
谈倾斜摄影测量的三维建模技术 本文内容：
近年来，在数字化城市发展的进程中，人们不断要求三维地理信息平台以更加全面的信息、更加真实的表达、更加易于共享的方式来支撑管理者在客观真实、角度多样的三维可视化环境中进行分析和判断，从而提高管理决策的合理性和准确性。三维数字模型作为三维地理信息平台建设的重要基础数据，其需求随着三维地理信息平台建设的迅速发展而日益増长，并提出了更高的要求，即更快的三维建模效率、更高的模型精度以及更具真实感的模型。
无人机倾斜摄影测量系统
倾斜摄影测量技术，集全球导航卫星系统（GNSS，GlobalNavigationSatelliteSystem）、惯性导航系统（INS，InertialNavigationSystem）以及倾斜摄影系统于一体，通过获取地物多角度的影像，为三维模型的建立提供更丰富、更真实的纹理信息以及轮廓信息。动态GNSS系统GNSS系统是一种高精度的定位系统，动态GNSS系统一般由地面与天空两部分构成。天空部分通常会布设多个GNSS接收机在飞机上实现联合定位，主要是为了避免单个GNSS接收机装置故障或者是卫星信号失锁。并且由于无人机上布设的GNSS接收机在接收卫星信号的同时还需要接收来自地面接收机的改正数，所以地面上还需要架设一定密度的基准站。惯性导航系统行业曲线linkindustryappraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2019.07.030可替代度影响力可实现度行业关联度真实度INS系统是一种由惯性测量单元（IMU，InertialMeasurementUnit）与导航电脑组成的导航系统。它是基于惯性力学原理，通过运用高精度的陀螺仪与加速度计等惯性器件获得运动载体在惯性坐标系下的加速度，将其对时间积分，并导入到惯性导航坐标系中，再通过计算机解算出航摄相机在曝光瞬间时的姿态（三个角元素φ、ω、κ）信息。由于INS系统存在一定的系统误差，所以需要根据GNSS系统提供的精确地瞬时位置信息对系统误差进行消除。因此，在倾斜摄影测量系统中加入GNSS与INS系统可以得到高精度的航拍瞬间影像位置信息与姿态信息。倾斜摄影系统倾斜摄影系统的关键在于相机的镜头。与传统航空摄影不同的是，倾斜摄影采用了多镜头相机，除了可以从垂直角度对地拍摄，还可以从不同的侧面角度对地拍摄，从而精确的获取地物的纹理及轮廓信息。目前，常用的倾斜摄影系统有三线阵相机系统、三相机系统以及五相机系统。倾斜摄影测量影像处理的关键技术倾斜摄影测量影像处理的关键技术主要包括：非量测相机高精度检测、影像预处理、区域网联合平差、多视影像匹配、DSM生成、真正射纠正、三维建模等。
基于ContextCaptureCenter的三维建模
目前国内外主流的倾斜摄影自动三维建模软件有Bently公司的ContextCaptureCenter（即Smart3D软件），瑞士Pix4D公司研发的Pix4DMapper软件，俄罗斯Agisoft公司的PhotoScan软件。相比于其他软件，ContextCaptureCenter软件生成的三维模型效果更为理想，人工修复工作量更低。ContextCaptureCenter软件有四大模块，分别是：Master模块，Engine模块Setting模块以及Acute3DViewer模块。数据来源本次倾斜摄影采用的的是Y－5飞机搭载的LeicaRCD30系列航摄仪进行拍摄。航摄成果航向重叠度为80%，旁向重叠度为70%，影像分辨率优于0.1m。多视影像空三解算多视影像空三解算，主要是通过对影像的特征点进行提取，然后采用多视密集匹配对同名地物点进行自动匹配。多视影像匹配是数字摄影测量的核心技术之一。基于多视影像的特点，多视影像匹配相较于传统的单一立体影像匹配有诸多优点；而且可以利用多视影像中的信息，尽可能的对盲区的地物特征进行补充。三维重建与纹理映射ContextCaptureCenter进行三维重建的核心在于利用多视影像密集匹配获取的高密度点云数据构建不规则三角网，并生成白膜的三维模型。为了提高运算的效率，引入集群运算，将运算任务划分成若干个子任务，分配给各运算节点。多视影像密集匹配后构建的不规则三角网不仅能够有效地的表达地物的几何特征，还能很好的表达出它们之间的差异。ContextCaptureCenter软件不仅可以有效地获取地物的几何特征信息，同时还自动提取了地物的纹理信息。由于所有影像都带有精确的定位信息，因此在经过纹理信息均衡化处理之后，可以快速的将影像纹理信息贴合在对应位置的三维模型面上，最终输出一个纹理清晰的三维模型数据。模型精度分析在三维建模工作完成后，需要对生成的三维模型质量进行评定分析。主要包括对模型的平面精度、高程精度、地形精度、模型精细度、纹理精细度等方面对三维模型产品进行质量评定。首先在三维模型建模区域内，均匀的布设12个外业检查点，然后采用动态RTK采集各检查点的空间位置信息，对三维模型的平面及高程精度进行评定。三维模型的平面中误差为0.201，高程中误差为0.163，达到《城市三维建模技术规范》（CJJT1572010）中对于精细模型的精度要求。
结语
目前，利用倾斜摄影技术构建三维模型，多数是通过多视影像密集匹配生成点云，然后基于高密度点云数据构建不规则三角网模型，从而生成一个三维白膜，最后对三维白膜进行纹理映射，将道路、建筑物、植被等地物构建出来。这种三维模型实质是一个整体的三维大场景，为真正实现“数字城市”的信息化管理，我们可以通过对二维地理信息数据或者是依据大比例地形图结合GIS平台对三维大场景进行单体建筑物切割、提取，并将其链接至属性库中，对建筑物、道路等单体模型进行具体分析和管理，以实现城市三维实景GIS系统服务“数字城市”综合管理的目的。
作者：周梦宇 单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司
谈倾斜摄影测量的三维建模技术 来源：网络整理
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