无人机倾斜摄影的三维建模

目前，利用航摄影像进行空间变化监测的应用已经比较普遍，尤其在监测城市更新方面已经有成熟的技术方法，但是仍无法解决监测建筑物高度变化的问题。而倾斜摄影三维建模支持三維浏览、量测，包含完整的空间信息，是真实世界的直观表达，在城市建设、工程监测等方面的应用愈加广泛，优势愈加明显。倾斜摄影测量技术特点

        （1）真实反映现实世界。倾斜摄影获得的数据是现实世界的真实反映，用户可以多视角观察世界，弥补了正射影像的的缺点。

        （2）多成果输出。倾斜摄影获得的数据带有空间地理位置信息，能同时获取DSM，DOM，DLG等成果。相比传统航空遥感摄影大大提高了工作效率，降低了工作成本。

        （3）快速贴纹理三维建模。倾斜摄影测量技术借助无人机可成片区、大规模、快速、批量的采集影像数据及贴纹理，实现全自动化的快速三维建模。

        （4）可量测数据。倾斜摄影获得的数据，在相应的软件里可以进行量测，获取长度、宽度、高度、角度、面积、体积等信息。

        3.技术流程

        参照相关的技术规范标准，完成测区范围内倾斜航空影像数据获取工作，具体实施流程主要为：前期踏勘收集测区的基本地理情况、三维数据采集、三维数据处理三个步骤进行。

        4.三维数据采集

        4.1基本要求及技术指标

        根据测区基本情况提出的航摄要求，向主管部门申请航飞。经批准后，制定航摄计划。根据实地勘察测区的地形特征和无人机的特点，参考《1：500、1：1000、1：2000地形图航空摄影规范》（GB/T15661-2008）对测区进行合理航线设计，基本的基本要求及技术指标如下：

（1）所获取影像为真彩色数字影像。

（2）像片的重叠度，航向重叠度75%；旁向重叠度75%。

（3）影像质量，获取的测区像片应影像清晰、反差适中，彩色色调柔和、鲜艳。

（4）漏洞补摄，对各种原因获取的不合格航片（航摄漏洞）要及时补飞，漏洞补摄按原设计航迹进行。

（5）后期人工处理：重点处理飞地、飞楼等突出异常模型。

        4.2航高确定

        数码航空摄影的地面分辨率（GSD）取决于飞行高度，如图所示。

        4.3航飞时间

        航空影像的质量对航摄飞行的时间有一定的要求，航摄时间受天气条件的制约。具体要求如下：

        （1）水平能见度≥1500m，垂直能见度≥1000m；

        （2）多云、阴天为佳，晴天次之。雨天、暴雨天气均不适合飞行作业；

        （3）在风速小于3级时进行作业，风速超过3级时，获取的倾斜摄影照片将会不利于建模；

        （4）气流相对稳定：每天的正午气流相对较强，对飞行安全不利，同时也对影像质量影像较大；

        （5）选择航摄时间，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影，一般对于摄区的太阳高度和阴影倍数要求如表1所示。

        注：特殊情况根据测区地形和季节天气条件，航飞时间具体设定。

        4.4航线设计

        参考《1：500、1：1000、1：2000地形图航空摄影规范》（GB/ T15661-2008）对测区进行合理航线设计。通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行；特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要沿道路、 河流、 海岸等任意方向飞行。平行于摄区边界线的首末航线一般敷设在摄区边界线上或者边界外；旁向覆盖超出摄区边界线，一般不少于像幅的30%，确保目标摄区完全覆盖。行高依据周边建筑高度而定。后期如果照片存在质量问题，将对不合格的对各种原因获取的不合格航片（航摄漏洞）要及时补飞，漏洞补摄按原设计航迹进行。

        5.三维数据处理

        无人机倾斜摄影后期处理采用Context Capture软件对采集的数据进行三维建模。倾斜摄影建模采用高精度、高效率、一体化的自动建模技术，建立测区三维模型。该技术集倾斜摄影、空中精密定位和基于密集匹配的自动建模技术于一体。

        5.1工程建设的数学基础

        数据采集的坐标系统采用WGS84坐标系，三维模型数据采用以测区几何中心为原点的ENU（East-North-Up）坐标系统。

        5.2多级分辨率融合三维自动建模流程

        （1）无人机数据采集与地面数据采集同步进行。

        （2）采用Context Capture软件，结合影像的外方位元素，进行全自动空三解算。

        （3）同时利用无人机与地面采集的影像数据，采用智能人工交互技术将数据进行融合，生成一体化的三维模型。

        （4）以测区几何中心为坐标原点，设立ENU（East-North-Up）笛卡尔坐标系，将模型按照该坐标系进行切分和输出。

        （5）对数据生产过程中的重要环节进行检查控制，直到其符合项目成果质量要求。

        （6）数据成果输出成可浏览格式S3C和标准OBJ文件。广西善图科技有限公司