倾斜摄影实景三维建模技术探讨与实践

曾灵玉

摘 要：城市建设和规划的过程中，倾斜摄影实景三维建模技术是一种有效的城市三维建模形式，借助多样化的处理软件，将地面要求进行全面的搜集，并且制成相应的三维模型。作为近几年兴起的新的测绘技术，倾斜摄影技术有着其独有的优势和特点，借助此技术实现倾斜摄影实景三维模型的构建，为城市快速开展规模化三维模型构建探究新的方式。文章中针对倾斜摄影实景三维建模技术开展分析和探究，借助实验验证其可行性，为城市规划和发展奠定基础。

关键词：倾斜摄影；实景；三维建模技术；实践

1 前言

倾斜设计技术是测绘技术中的一项高新技术，相对于传统的人工三维建模方式，其效率更高，周期更短，数据更加的真实，并且测绘的精确度明显提高。在国土、交通以及城市精细化管理的过程中，倾斜摄影技术得到普遍的应用，并且受到越来越多和行业的认可。现阶段，倾斜摄影实景三维建模技术主要有机载激光雷达和倾斜摄影结合技术和倾斜摄影实景三维建模技术两种类型，加强建模技术的探讨，有利于实践中更加有效的利用。

2 倾斜摄影测量技术

2.1 无人机技术

无人机主要是利用无线电遥控和自动程序控制无人飞机以及飞行器，主要有固定翼、多旋翼以及直升机等多种类型。无人机具有机动性、快速性和竞技性的特点，其结构非常简答，自身重量较强，成本较低，具有非常高的数字化和智能化水平，使用的范围比较广泛，在测绘领域有着重要的作用和意义。

2.2 倾斜摄影技术

随着航空摄影技术的不断发展和创新，倾斜摄影技术应用的范围不断扩展，并且突破了传统航空摄影的正射角度开展影像采集的方式，能够从多个角度获取高分辨率你的航摄影像。借助倾斜摄影技术，构建场景三维模型，能够更加真实的反映城市场景，借助GNSS技术，促进三维模型和城市信息的融合，展示出更加全面的地理信息，增强用户的体验，同时降低三维城市建模的成本。

3 航摄仪介绍

3.1 机载激光扫描系统

在航空飞行平台上，装置ALS70开展地面扫描，并且获取相应的反射数据，能够全天候的开展航空遥感作业。ALS70最大脉冲频率是500kHz，航摄的高度通常在200m～3500m之间，最大扫描的角度是75°，最大的存储量是500G。在实际应用的过程中，主要采取新的控制和测量系统，开展模块化处理，同一个系统，在相同的高度上，可以进行双倍脉冲频率的测量，同时结合LeicaMPIA技术，有效提高点云密度，提高工作效率，使得DTM、DEM和DSM更加的精确。加强光学和数字影像的结合，获取相应的正射影像产品。

3.2 多角度倾斜摄影测绘技术

在城市三维模型构建的过程中，借助多角度倾斜摄影测量系统，开展模型制作和地形图绘制工作。该系统具有独有的摄影测量设计有点，能够保证图像的质量，具有非常高的精确度和灵活性。此系统通常由一个50mm镜头的垂直相机和四个80mm镜头的倾斜相机，倾斜相机主要在地物的前后左右，呈35°角，通过一次飞行，就能够同时获取到地物的垂直影像和侧面纹理信息。同时系统中具有高精度的POS系统，能够获取的获取外方位元素，保证保证其高精确度。另外，该系统中包含飞行设计、航摄执行以及影像预处理等相应的软件处理方案，用户能够快速的开展作业。

4 技术路线

4.1 航飞设计

在航飞设计中主要有激光雷达点云数据航飞设计和倾斜摄影航飞设计。激光雷达点云数据航飞设计中，主要是根据ALS70中技术性能，结合三维数据制作，开展激光点云数据要求，如航高、航速等等，开展航飞设计。倾斜摄影航飞设计中，主要有航摄基准面和航摄飞行相对高度以及航线的敷设等。在设计的过程中，根据相应的公式计算出航摄基础面和相对高度。

4.2 航摄数据的预处理

在航摄数据预处理的过程中，包括POS数据的预处理和影像数据的检查。通过IPASTC开展基站差分处理和精密单位定位处理，加强POS数据完整性的检查，同时注重其姿态的变化，标准其变化剧烈的位置。影像检查的过程中，需要重点检查航线的重叠度，并且做好云、烟、遮挡等情况的检查。

4.3 像片控制点的布设和测量

在高精度的POS系统中，集成了ALS70激光扫描系统和倾斜摄影测量系统，航摄作业的过程中，能够自动化的获取POS数据，减少对地面控制点的依赖。因此，像控点布设采取四点一心的点布设方式，按照相应的密度开展控制点的布设，借助城市卫星定位系统，开展观测工作，保证像控点测量的精确满足平面点的精度要求，高程满足相应的精度指标。

4.4 倾斜摄影测量数据的预处理

在摄影测量的过程中，生产预处理是重要的环节，对于生产成果的质量有着决定性的影响。在摄影测量系统中，主要有倾斜相机POS数据解算、多角度影像空三加密等。在POS数据结算中，主要是进行POS数据的分析和处理，并且根据相应的内方位元素，计算出工程区相片的外方位元素。数字空三角测量中，借助IPASTC开展基站差分处理，做好精密单位定位工作，同时根据相机精确的内方位元素和偏心角，输出计算机工程区相片的初始外方位元素，借助多角度空三加密系统，开展自动化点匹配。

4.5 实景三维数据生产

通过上述的操作之后，借助倾斜影像数据获取建筑的物边线和特征线，开展建筑物特征的处理。加强点云数据的分类，有效的排除飞点和柱状地物点，提出地面点的数据。通过建筑物特征线和点云数据的有效叠加，构成不规则建筑物特征线，使得建筑物特征保持一致。同时借助相应的软件，根据点云数据和多角度影像数据，自动的生成实景三维数据。

5 倾斜摄影实景三维建模实践中的关键点

5.1 路线设计中方面

在路线设计的过程中，应当以倾斜摄影数据作为基础，根据测量的范围、时间以及飞行器的高度确定线路。通常情况下，航拍飞行的时间应当保证光照的充足，建筑物阴影面积最小的时间段，结合地面的分辨率和空管条件，选择适应的飞行高度。针对航线方向，应当选择顺风方向。在航摄的过程中，像片重叠度和航向的重叠度应当超过70%。做好飞行计划的编排评估，能够高效完善多种传感器的任务处理，使得倾斜摄影能够更好的把握先机，提高生产的效率，有效节约成本。

5.2 测量设备选择

现阶段，倾斜摄影设备有很多中类型，可以分成民用和工业两个级别。为了能够获取相应的实景数据，通常采取的是工业级别的摄影系统。选择合适的倾斜摄影系统，配置相应的无人飞机，满足各种用户的需求，保证数据的质量和精读。

5.3 飞行质量控制

在倾斜摄影数据生成的过程中，飞行质量对其成果质量有着直接的影响，因此，加强飞行质量的控制，能够有效提高数据的生产效率。在飞行的过程中，主要遵循以下几点要点。在像片控制点施测的位置，保证不影响正常加密的情况下，旁向超出摄区边界线应当大于像幅的15%。航向覆盖时，超出摄区边界线最少一条基线。旋偏角通常要小数15°，在满足像片航向和旁向重叠的情况下，最大旋偏角不能超出25°。在同一个航线上，达到或者接近最大旋偏角的像片数量不能够连续超出三个。

6 结语

总之，借助倾斜摄影技術，开展城市三维数据测绘产品的生产，有效解决传统三维模型技术中缺乏效率，周期长和真实性差的缺陷，为城市的规划和管理提供高效的方式。新技术中，采用航空摄影自动化建模方式，存在一定的天然缺陷，如，纹理模糊等。在实际作业中，可以采取人工方式加以完善，使得纹理清晰度满足项目需求。

参考文献：

[1] 李想，张春奎，汪彬，韩冰.倾斜摄影实景三维建模技术探讨与实践[J].城市勘测，2017（6）.

[2] 丁忠好.倾斜摄影实景三维数据生产的要点研究与实践[J].现代测绘，2017（3）.