倾斜摄影技术在崀山国家地质公园实景三维建模中的应用

赵淑玲

[摘要]利用倾斜摄影技术进行实景三维建模是近几年来国内外测绘领域发展起来的一项新技术，与传统常规人工三维建模技术相比，该技术具有快速，简单，全自动等人工三维建模技术无可比拟的优势；通过在崀山国家地质公园实景三维模型生产表明，这种方式高效、真实，具有非常好的应用前景。

[关键词]倾斜摄影 三维建模 实景三维

[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-172-2

1引言

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、多个倾斜等不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。航空倾斜影像不仅能够真实地反应地物情况，而且还通过采用先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级的用户体验，极大地扩展了遥感影像的应用领域，并使遥感影像的行业应用更加深入。同时，倾斜影像技术的引进和应用，使得高昂的传统三维建模成本得以大大降低。由于倾斜影像为用户提供了更丰富的地理信息，更友好的用户体验以及其低廉的成本，该技术目前在欧美等发达国家已经广泛应用于数字城市、应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等行业。

2倾斜摄影技术

通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从前、后、左、右和下视等多个不同的角度对地观测，采集航空影像（如图1所示）。

拍摄照片时，同时记录航高、航速、航向重叠、旁向重叠、坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。在某一时刻，飞机连续拍摄影像重叠的照片（如图2）可以构建立体三维模型。

在建立地物要素表面模型的过程中，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，通过具有一定倾角的倾斜航摄相机获取影像，提供更好的视角去观察地物要素侧面，具有如下的特点：

（1）可以获取 多个视点和视角的影像，更加真实的反映地物的实际情况；

（2）具有较高的分辨率和较大的视场角；

（3）同一地物具有多重分辨率的影像；

（4）倾斜影像地物遮挡现象较突出；

（5）针对各种三维建模应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴附纹理的方式，能够有效的降低三维建模成本。

3倾斜摄影技术在崀山国家地质公园三维建模中的应用

常规三维建模项目的建模对象主要是建筑物，崀山国家地质公园建模对象除了建筑物外，更侧重于“异构”的地质遗迹模型和大面积的植被模型。由于核心景区内植被的分布、形态、种类等纷繁复杂、毫无规律，核心景区内岩体等地质遗迹结构奇形怪状、凹凸不平、很不规则，在目前计算机软件和硬件所能承受的条件下，如何将大自然的鬼斧神工生动逼真地在计算机里重塑，这是崀山三维建模的难点和关键。为了确保达到身临其境的效果，在进行基础数据采集与处理的同时，我们尝试了很多种技术方案，对各技术方案在理论上和实践效果上进行比较论证（如图3、图4所示），最终确定采用用IMU/GPS辅助倾斜航空摄影，利用Smart3DCapture？ 软件生成基于真实影像的超高密度点云，并以此生成基于真实影像纹理的高分辨率实景真三维模型，对真实场景在原始影像分辨率下的全要素级别的还原达到了无限接近真实的极致。其工作流程如图5所示。

基于航空倾斜影像快速自动构建地表三维模型的技术，已经在我国国内一些城市、景区得到了较好地应用。相比于传统的人工建模技术，自动建模技术在效率和成本上无疑具有非常大的优势（如表1所示）。

4结束语

本次生产利用倾斜摄影技术，完成崀山地质公园面积约138km2三维实景生产。通过崀山实景三维模型展示，整体效果较好，场景色彩平衡，立体感强。尤其能将崀山国家地质公园典型丹霞地貌、地质遗迹等细微突出部分真实地构建出来，对建筑物、桥梁、立交桥等能够逼真反映，并且解决了模型纹理材质、光影与崀山特定的地质环境和气候条件相一致的难题，真正地实现了全自动快速实景三维景区的生产。同时，为崀山国家地质公园地质遗迹的保护、地质科普知识的宣传和公园自然风光的展示提供生动直观的载体。

参考文献

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