傾斜攝影實景三維建模技術探討與實踐

曾靈玉

摘 要：城市建設和規劃的過程中，傾斜攝影實景三維建模技術是一種有效的城市三維建模形式，借助多樣化的處理軟件，將地面要求進行全面的搜集，并且制成相應的三維模型。作為近幾年興起的新的測繪技術，傾斜攝影技術有著其獨有的優勢和特點，借助此技術實現傾斜攝影實景三維模型的構建，為城市快速開展規模化三維模型構建探究新的方式。文章中針對傾斜攝影實景三維建模技術開展分析和探究，借助實驗驗證其可行性，為城市規劃和發展奠定基礎。

關鍵詞：傾斜攝影；實景；三維建模技術；實踐

1 前言

傾斜設計技術是測繪技術中的一項高新技術，相對于傳統的人工三維建模方式，其效率更高，周期更短，數據更加的真實，并且測繪的精確度明顯提高。在國土、交通以及城市精細化管理的過程中，傾斜攝影技術得到普遍的應用，并且受到越來越多和行業的認可。現階段，傾斜攝影實景三維建模技術主要有機載激光雷達和傾斜攝影結合技術和傾斜攝影實景三維建模技術兩種類型，加強建模技術的探討，有利于實踐中更加有效的利用。

2 傾斜攝影測量技術

2.1 無人機技術

無人機主要是利用無線電遙控和自動程序控制無人飛機以及飛行器，主要有固定翼、多旋翼以及直升機等多種類型。無人機具有機動性、快速性和競技性的特點，其結構非常簡答，自身重量較強，成本較低，具有非常高的數字化和智能化水平，使用的范圍比較廣泛，在測繪領域有著重要的作用和意義。

2.2 傾斜攝影技術

隨著航空攝影技術的不斷發展和創新，傾斜攝影技術應用的范圍不斷擴展，并且突破了傳統航空攝影的正射角度開展影像采集的方式，能夠從多個角度獲取高分辨率你的航攝影像。借助傾斜攝影技術，構建場景三維模型，能夠更加真實的反映城市場景，借助GNSS技術，促進三維模型和城市信息的融合，展示出更加全面的地理信息，增強用戶的體驗，同時降低三維城市建模的成本。

3 航攝儀介紹

3.1 機載激光掃描系統

在航空飛行平臺上，裝置ALS70開展地面掃描，并且獲取相應的反射數據，能夠全天候的開展航空遙感作業。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°，最大的存儲量是500G。在實際應用的過程中，主要采取新的控制和測量系統，開展模塊化處理，同一個系統，在相同的高度上，可以進行雙倍脈沖頻率的測量，同時結合LeicaMPIA技術，有效提高點云密度，提高工作效率，使得DTM、DEM和DSM更加的精確。加強光學和數字影像的結合，獲取相應的正射影像產品。

3.2 多角度傾斜攝影測繪技術

在城市三維模型構建的過程中，借助多角度傾斜攝影測量系統，開展模型制作和地形圖繪制工作。該系統具有獨有的攝影測量設計有點，能夠保證圖像的質量，具有非常高的精確度和靈活性。此系統通常由一個50mm鏡頭的垂直相機和四個80mm鏡頭的傾斜相機，傾斜相機主要在地物的前后左右，呈35°角，通過一次飛行，就能夠同時獲取到地物的垂直影像和側面紋理信息。同時系統中具有高精度的POS系統，能夠獲取的獲取外方位元素，保證保證其高精確度。另外，該系統中包含飛行設計、航攝執行以及影像預處理等相應的軟件處理方案，用戶能夠快速的開展作業。

4 技術路線

4.1 航飛設計

在航飛設計中主要有激光雷達點云數據航飛設計和傾斜攝影航飛設計。激光雷達點云數據航飛設計中，主要是根據ALS70中技術性能，結合三維數據制作，開展激光點云數據要求，如航高、航速等等，開展航飛設計。傾斜攝影航飛設計中，主要有航攝基準面和航攝飛行相對高度以及航線的敷設等。在設計的過程中，根據相應的公式計算出航攝基礎面和相對高度。

4.2 航攝數據的預處理

在航攝數據預處理的過程中，包括POS數據的預處理和影像數據的檢查。通過IPASTC開展基站差分處理和精密單位定位處理，加強POS數據完整性的檢查，同時注重其姿態的變化，標準其變化劇烈的位置。影像檢查的過程中，需要重點檢查航線的重疊度，并且做好云、煙、遮擋等情況的檢查。

4.3 像片控制點的布設和測量

在高精度的POS系統中，集成了ALS70激光掃描系統和傾斜攝影測量系統，航攝作業的過程中，能夠自動化的獲取POS數據，減少對地面控制點的依賴。因此，像控點布設采取四點一心的點布設方式，按照相應的密度開展控制點的布設，借助城市衛星定位系統，開展觀測工作，保證像控點測量的精確滿足平面點的精度要求，高程滿足相應的精度指標。

4.4 傾斜攝影測量數據的預處理

在攝影測量的過程中，生產預處理是重要的環節，對于生產成果的質量有著決定性的影響。在攝影測量系統中，主要有傾斜相機POS數據解算、多角度影像空三加密等。在POS數據結算中，主要是進行POS數據的分析和處理，并且根據相應的內方位元素，計算出工程區相片的外方位元素。數字空三角測量中，借助IPASTC開展基站差分處理，做好精密單位定位工作，同時根據相機精確的內方位元素和偏心角，輸出計算機工程區相片的初始外方位元素，借助多角度空三加密系統，開展自動化點匹配。

4.5 實景三維數據生產

通過上述的操作之后，借助傾斜影像數據獲取建筑的物邊線和特征線，開展建筑物特征的處理。加強點云數據的分類，有效的排除飛點和柱狀地物點，提出地面點的數據。通過建筑物特征線和點云數據的有效疊加，構成不規則建筑物特征線，使得建筑物特征保持一致。同時借助相應的軟件，根據點云數據和多角度影像數據，自動的生成實景三維數據。

5 傾斜攝影實景三維建模實踐中的關鍵點

5.1 路線設計中方面

在路線設計的過程中，應當以傾斜攝影數據作為基礎，根據測量的范圍、時間以及飛行器的高度確定線路。通常情況下，航拍飛行的時間應當保證光照的充足，建筑物陰影面積最小的時間段，結合地面的分辨率和空管條件，選擇適應的飛行高度。針對航線方向，應當選擇順風方向。在航攝的過程中，像片重疊度和航向的重疊度應當超過70%。做好飛行計劃的編排評估，能夠高效完善多種傳感器的任務處理，使得傾斜攝影能夠更好的把握先機，提高生產的效率，有效節約成本。

5.2 測量設備選擇

現階段，傾斜攝影設備有很多中類型，可以分成民用和工業兩個級別。為了能夠獲取相應的實景數據，通常采取的是工業級別的攝影系統。選擇合適的傾斜攝影系統，配置相應的無人飛機，滿足各種用戶的需求，保證數據的質量和精讀。

5.3 飛行質量控制

在傾斜攝影數據生成的過程中，飛行質量對其成果質量有著直接的影響，因此，加強飛行質量的控制，能夠有效提高數據的生產效率。在飛行的過程中，主要遵循以下幾點要點。在像片控制點施測的位置，保證不影響正常加密的情況下，旁向超出攝區邊界線應當大于像幅的15%。航向覆蓋時，超出攝區邊界線最少一條基線。旋偏角通常要小數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°。在同一個航線上，達到或者接近最大旋偏角的像片數量不能夠連續超出三個。

6 結語

總之，借助傾斜攝影技術，開展城市三維數據測繪產品的生產，有效解決傳統三維模型技術中缺乏效率，周期長和真實性差的缺陷，為城市的規劃和管理提供高效的方式。新技術中，采用航空攝影自動化建模方式，存在一定的天然缺陷，如，紋理模糊等。在實際作業中，可以采取人工方式加以完善，使得紋理清晰度滿足項目需求。

參考文獻：

[1] 李想，張春奎，汪彬，韓冰.傾斜攝影實景三維建模技術探討與實踐[J].城市勘測，2017（6）.

[2] 丁忠好.傾斜攝影實景三維數據生產的要點研究與實踐[J].現代測繪，2017（3）.