傾斜攝影實(shí)景三維建模技術(shù)探討與實(shí)踐

曾靈玉

摘 要：城市建設(shè)和規(guī)劃的過(guò)程中，傾斜攝影實(shí)景三維建模技術(shù)是一種有效的城市三維建模形式，借助多樣化的處理軟件，將地面要求進(jìn)行全面的搜集，并且制成相應(yīng)的三維模型。作為近幾年興起的新的測(cè)繪技術(shù)，傾斜攝影技術(shù)有著其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，借助此技術(shù)實(shí)現(xiàn)傾斜攝影實(shí)景三維模型的構(gòu)建，為城市快速開(kāi)展規(guī)模化三維模型構(gòu)建探究新的方式。文章中針對(duì)傾斜攝影實(shí)景三維建模技術(shù)開(kāi)展分析和探究，借助實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性，為城市規(guī)劃和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影；實(shí)景；三維建模技術(shù)；實(shí)踐

1 前言

傾斜設(shè)計(jì)技術(shù)是測(cè)繪技術(shù)中的一項(xiàng)高新技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的人工三維建模方式，其效率更高，周期更短，數(shù)據(jù)更加的真實(shí)，并且測(cè)繪的精確度明顯提高。在國(guó)土、交通以及城市精細(xì)化管理的過(guò)程中，傾斜攝影技術(shù)得到普遍的應(yīng)用，并且受到越來(lái)越多和行業(yè)的認(rèn)可?，F(xiàn)階段，傾斜攝影實(shí)景三維建模技術(shù)主要有機(jī)載激光雷達(dá)和傾斜攝影結(jié)合技術(shù)和傾斜攝影實(shí)景三維建模技術(shù)兩種類型，加強(qiáng)建模技術(shù)的探討，有利于實(shí)踐中更加有效的利用。

2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

2.1 無(wú)人機(jī)技術(shù)

無(wú)人機(jī)主要是利用無(wú)線電遙控和自動(dòng)程序控制無(wú)人飛機(jī)以及飛行器，主要有固定翼、多旋翼以及直升機(jī)等多種類型。無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)性、快速性和競(jìng)技性的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)答，自身重量較強(qiáng)，成本較低，具有非常高的數(shù)字化和智能化水平，使用的范圍比較廣泛，在測(cè)繪領(lǐng)域有著重要的作用和意義。

2.2 傾斜攝影技術(shù)

隨著航空攝影技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)展，并且突破了傳統(tǒng)航空攝影的正射角度開(kāi)展影像采集的方式，能夠從多個(gè)角度獲取高分辨率你的航攝影像。借助傾斜攝影技術(shù)，構(gòu)建場(chǎng)景三維模型，能夠更加真實(shí)的反映城市場(chǎng)景，借助GNSS技術(shù)，促進(jìn)三維模型和城市信息的融合，展示出更加全面的地理信息，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)，同時(shí)降低三維城市建模的成本。

3 航攝儀介紹

3.1 機(jī)載激光掃描系統(tǒng)

在航空飛行平臺(tái)上，裝置ALS70開(kāi)展地面掃描，并且獲取相應(yīng)的反射數(shù)據(jù)，能夠全天候的開(kāi)展航空遙感作業(yè)。ALS70最大脈沖頻率是500kHz，航攝的高度通常在200m～3500m之間，最大掃描的角度是75°，最大的存儲(chǔ)量是500G。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，主要采取新的控制和測(cè)量系統(tǒng)，開(kāi)展模塊化處理，同一個(gè)系統(tǒng)，在相同的高度上，可以進(jìn)行雙倍脈沖頻率的測(cè)量，同時(shí)結(jié)合LeicaMPIA技術(shù)，有效提高點(diǎn)云密度，提高工作效率，使得DTM、DEM和DSM更加的精確。加強(qiáng)光學(xué)和數(shù)字影像的結(jié)合，獲取相應(yīng)的正射影像產(chǎn)品。

3.2 多角度傾斜攝影測(cè)繪技術(shù)

在城市三維模型構(gòu)建的過(guò)程中，借助多角度傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)，開(kāi)展模型制作和地形圖繪制工作。該系統(tǒng)具有獨(dú)有的攝影測(cè)量設(shè)計(jì)有點(diǎn)，能夠保證圖像的質(zhì)量，具有非常高的精確度和靈活性。此系統(tǒng)通常由一個(gè)50mm鏡頭的垂直相機(jī)和四個(gè)80mm鏡頭的傾斜相機(jī)，傾斜相機(jī)主要在地物的前后左右，呈35°角，通過(guò)一次飛行，就能夠同時(shí)獲取到地物的垂直影像和側(cè)面紋理信息。同時(shí)系統(tǒng)中具有高精度的POS系統(tǒng)，能夠獲取的獲取外方位元素，保證保證其高精確度。另外，該系統(tǒng)中包含飛行設(shè)計(jì)、航攝執(zhí)行以及影像預(yù)處理等相應(yīng)的軟件處理方案，用戶能夠快速的開(kāi)展作業(yè)。

4 技術(shù)路線

4.1 航飛設(shè)計(jì)

在航飛設(shè)計(jì)中主要有激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)航飛設(shè)計(jì)和傾斜攝影航飛設(shè)計(jì)。激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)航飛設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)ALS70中技術(shù)性能，結(jié)合三維數(shù)據(jù)制作，開(kāi)展激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)要求，如航高、航速等等，開(kāi)展航飛設(shè)計(jì)。傾斜攝影航飛設(shè)計(jì)中，主要有航攝基準(zhǔn)面和航攝飛行相對(duì)高度以及航線的敷設(shè)等。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，根據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算出航攝基礎(chǔ)面和相對(duì)高度。

4.2 航攝數(shù)據(jù)的預(yù)處理

在航攝數(shù)據(jù)預(yù)處理的過(guò)程中，包括POS數(shù)據(jù)的預(yù)處理和影像數(shù)據(jù)的檢查。通過(guò)IPASTC開(kāi)展基站差分處理和精密單位定位處理，加強(qiáng)POS數(shù)據(jù)完整性的檢查，同時(shí)注重其姿態(tài)的變化，標(biāo)準(zhǔn)其變化劇烈的位置。影像檢查的過(guò)程中，需要重點(diǎn)檢查航線的重疊度，并且做好云、煙、遮擋等情況的檢查。

4.3 像片控制點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量

在高精度的POS系統(tǒng)中，集成了ALS70激光掃描系統(tǒng)和傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)，航攝作業(yè)的過(guò)程中，能夠自動(dòng)化的獲取POS數(shù)據(jù)，減少對(duì)地面控制點(diǎn)的依賴。因此，像控點(diǎn)布設(shè)采取四點(diǎn)一心的點(diǎn)布設(shè)方式，按照相應(yīng)的密度開(kāi)展控制點(diǎn)的布設(shè)，借助城市衛(wèi)星定位系統(tǒng)，開(kāi)展觀測(cè)工作，保證像控點(diǎn)測(cè)量的精確滿足平面點(diǎn)的精度要求，高程滿足相應(yīng)的精度指標(biāo)。

4.4 傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理

在攝影測(cè)量的過(guò)程中，生產(chǎn)預(yù)處理是重要的環(huán)節(jié)，對(duì)于生產(chǎn)成果的質(zhì)量有著決定性的影響。在攝影測(cè)量系統(tǒng)中，主要有傾斜相機(jī)POS數(shù)據(jù)解算、多角度影像空三加密等。在POS數(shù)據(jù)結(jié)算中，主要是進(jìn)行POS數(shù)據(jù)的分析和處理，并且根據(jù)相應(yīng)的內(nèi)方位元素，計(jì)算出工程區(qū)相片的外方位元素。數(shù)字空三角測(cè)量中，借助IPASTC開(kāi)展基站差分處理，做好精密單位定位工作，同時(shí)根據(jù)相機(jī)精確的內(nèi)方位元素和偏心角，輸出計(jì)算機(jī)工程區(qū)相片的初始外方位元素，借助多角度空三加密系統(tǒng)，開(kāi)展自動(dòng)化點(diǎn)匹配。

4.5 實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)

通過(guò)上述的操作之后，借助傾斜影像數(shù)據(jù)獲取建筑的物邊線和特征線，開(kāi)展建筑物特征的處理。加強(qiáng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分類，有效的排除飛點(diǎn)和柱狀地物點(diǎn)，提出地面點(diǎn)的數(shù)據(jù)。通過(guò)建筑物特征線和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的有效疊加，構(gòu)成不規(guī)則建筑物特征線，使得建筑物特征保持一致。同時(shí)借助相應(yīng)的軟件，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和多角度影像數(shù)據(jù)，自動(dòng)的生成實(shí)景三維數(shù)據(jù)。

5 傾斜攝影實(shí)景三維建模實(shí)踐中的關(guān)鍵點(diǎn)

5.1 路線設(shè)計(jì)中方面

在路線設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以傾斜攝影數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，根據(jù)測(cè)量的范圍、時(shí)間以及飛行器的高度確定線路。通常情況下，航拍飛行的時(shí)間應(yīng)當(dāng)保證光照的充足，建筑物陰影面積最小的時(shí)間段，結(jié)合地面的分辨率和空管條件，選擇適應(yīng)的飛行高度。針對(duì)航線方向，應(yīng)當(dāng)選擇順風(fēng)方向。在航攝的過(guò)程中，像片重疊度和航向的重疊度應(yīng)當(dāng)超過(guò)70%。做好飛行計(jì)劃的編排評(píng)估，能夠高效完善多種傳感器的任務(wù)處理，使得傾斜攝影能夠更好的把握先機(jī)，提高生產(chǎn)的效率，有效節(jié)約成本。

5.2 測(cè)量設(shè)備選擇

現(xiàn)階段，傾斜攝影設(shè)備有很多中類型，可以分成民用和工業(yè)兩個(gè)級(jí)別。為了能夠獲取相應(yīng)的實(shí)景數(shù)據(jù)，通常采取的是工業(yè)級(jí)別的攝影系統(tǒng)。選擇合適的傾斜攝影系統(tǒng)，配置相應(yīng)的無(wú)人飛機(jī)，滿足各種用戶的需求，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精讀。

5.3 飛行質(zhì)量控制

在傾斜攝影數(shù)據(jù)生成的過(guò)程中，飛行質(zhì)量對(duì)其成果質(zhì)量有著直接的影響，因此，加強(qiáng)飛行質(zhì)量的控制，能夠有效提高數(shù)據(jù)的生產(chǎn)效率。在飛行的過(guò)程中，主要遵循以下幾點(diǎn)要點(diǎn)。在像片控制點(diǎn)施測(cè)的位置，保證不影響正常加密的情況下，旁向超出攝區(qū)邊界線應(yīng)當(dāng)大于像幅的15%。航向覆蓋時(shí)，超出攝區(qū)邊界線最少一條基線。旋偏角通常要小數(shù)15°，在滿足像片航向和旁向重疊的情況下，最大旋偏角不能超出25°。在同一個(gè)航線上，達(dá)到或者接近最大旋偏角的像片數(shù)量不能夠連續(xù)超出三個(gè)。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，借助傾斜攝影技術(shù)，開(kāi)展城市三維數(shù)據(jù)測(cè)繪產(chǎn)品的生產(chǎn)，有效解決傳統(tǒng)三維模型技術(shù)中缺乏效率，周期長(zhǎng)和真實(shí)性差的缺陷，為城市的規(guī)劃和管理提供高效的方式。新技術(shù)中，采用航空攝影自動(dòng)化建模方式，存在一定的天然缺陷，如，紋理模糊等。在實(shí)際作業(yè)中，可以采取人工方式加以完善，使得紋理清晰度滿足項(xiàng)目需求。

參考文獻(xiàn)：

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