倾斜摄影测量的三维建模技术及运用分析

王世伦

【摘要】三维建模是测绘数字化期间不可获取的一项环节，在倾斜摄影测量过程中，合理的对三维建模技术进行分析，并且合理的对该项技术进行应用，从而保证倾斜摄影测量工作的合理性，为人们提供更高质量的服务。

【关键词】倾斜摄影测量;三维建模;数据处理;影像数据

无人机摄影测量在具体作业过程中具有高效快捷、灵活程度高、成本低等多项特点，这在一定高程度上促进了我国倾斜摄影测量技术的发展脚步，同时，也是该项技术在具体应用中的效果得到了进一步提高。倾斜摄影测量技术的出现，使人工建模作业中存在的弊端得到了解决。通过对自动化数据处理措施的应用，加快了精细三维模型的生成速度。

1、倾斜摄影技术特点分析

倾斜摄影技术的特点主要体现在以下几个方面：

（1）能够真实反映地物周边的实际情况

倾斜摄影技术与正摄影技术相比，其能够使用户通过不同角度对地物进行观察，从而能够更加真实、准确的反映地物的具体情况，这在一定程度上使正摄影技术在具体应用期间存在的各种不足得到了弥补[1]。

（2）可以实现单次影像测量作业

在进行倾斜摄像时，通过对不同软件的配套应用，在具体作业期间，通过对成果影像进行应用的基础上，完成对面积、角度、高度、坡度等各项内容准确测量，从而使倾斜摄影技术在行业中的应用空间可以得到进一步拓展，使其作用能够得到更好的发挥。

（3）采集建筑物侧面纹理

通过对航空摄影大规模成图特点的合理应用，同时，在该基础上，从倾斜影像批量提取，以及贴图处理方式，能够降低城市三维建模的具体成本。也正因为倾斜摄影技术具以上特点，从而使该项技术的应用越来越广泛[2]。

2、倾斜摄影测量是三维建模期间获取数据的关键流程

倾斜摄影测量主要有地面飞控系统、无人机、控制测量共同构成。飞控部分在具体作业过程中核心作用就是对无人机的飞行航线、高度等各项内容进行规划，同时，还要做好对无人飞机进行监视控制，同时，还要做好数据通信等多项工作。通过对无人飞机进行分析可以发现，其主要由机载定位系统，以及多视相机构成，控制测量主要集中在航测区域的控制网设计，以及像控点的测量上[3]。利用无人机进行航拍前，应当提前对对施工现场进行勘察。

（1）依据现存的GPS控制点位，完成对布设像控点进行合理布置，像控点位置和数量要依据实际测量过程的具体要求的测区范围，以及精度情况，完成相应的布设，确保具体布设内容的合理性。

（2）依据申请的范围和空间区域，对无人飞机的具体的飞行航线进行合理规划，确保实际作业期间的影像的旁向重叠、航向重叠、分辨率等各项内容都符合实际作业要求。设计航线时，通常在旁向的重叠度约为30%，航向重叠度约为66%。针对模型的自动生成，对于航向重叠和旁向重叠的要求都较高。

（3）在已知高精度点为基准，进行基站加设，开机应当在无人机起飞的规定时间内进行，同时，也要设置后无人机的降落时间，通过合理的设计，确保无人机起飞和降落的合理性。实际测量作业时，要对天线的具体高度进行准确测量，同时要对基站的实际开机时间进行精准记录，并且要测量像控点。

（4）进行无人机组装，同时要对无人机中应用的相机的具体参数进行合理设置，通过对无人机控制飞行，完成相应的航拍作业，当无人机飞行结束后，要对无人机的数据，以及基站中具体数据内容进行拷贝存储。

获取的影像数据，与最终获取的数据会受到相机镜头畸变的影响产生有一定误差，以及无人机在飞行期间自然环境影响，这可能会导致最终的测量结果会出现一定误差，影响测量结果的准确性。因此，在具体作业过程中，如果相应的工作人员没有采取合理的方式对原始影像进行预先处理，这将会对后期的成像成果的质量和精度造成产生不良影响。对于影像数据的后续处理应在依据摄影测量、计算机视觉等相关算法的基础上进行，在对数据进行处理过程中，不需要通过人工的方式对数据处理进行干预。通过对 AgisoftPhotoscan、Smart3D capture 等不同类型软件的应用，利用地面提前做好控制点的基础上，完成多视角三维重建，完成对三维场景的还原。同时，通过对相关处理软件的应用，可以完成对三维模型面积、长度、高度等各项内容的准确测量。

3、倾斜摄影测量三维建模期间处理数据的关键技术

3.1密集匹配和空三解算

倾斜摄像测量过程中，将处理影像的数据导入，同时，在该过程中可以进行POS数据添加，完成对多视影像的合理匹配，通过对POS数据的应用，能够获取到原始影响外范围元素的粗略值，然后采取相应的算法进行应用，将一些容易出现失误的匹配点剔除，然后重新匹配，保证最终匹配结果的精准性与合理性。

空三解算指的是影像間精确几个拓扑关系重建的具体过程。依据地面布设像控点，将共线方程最为基础，采取光束法区域网平差。

3.2 并行计算多节点

所谓并行计算，就是将对计算任务进行适当分解程多个并行子任务，然后将各项子任务都分配给并行处理计算节点上，通过对节点上的处理器的应用，使处理器可以相互协同，从而完成对并行子任务解算，加快计算速率。并行计算系统由以下三部分构成，分别为并行机、并行算法、并行编程。并行机是并行计算的基础。利用网络将并行机串联起来，在并行机上实现对影像数据的同步、访问、共享，并行算法通过并行编程环境，完成编制程序并行计算，从而获取到最终的计算结果。

在实际作业过程中，影像数据密集匹配和控三解算可以在任何一台并行机上完成。在构建模型期间，可以将模型分为多个瓦块。通过对并行算法和程序的应用，通过对维互联网的应用，完成相应的串联，进而通过对并行机的应用，并行计算瓦块。通过并行计算，可以大幅度提升三维模型的计算，以及生产速度，同时也有效的降低了三维模型地基计算机中各项硬件在实际配置方面的需求。

3.3 LOD可视化分析

倾斜摄影测量是一项复杂工作，该项工作的具体开展， 需要CPU和GPU两者相互协调完成，在实际分析中，模型绘制、纹理映射、场景渲染等各项工作开展都要通过对GPU的效率和性能完成。GPU本身具有小缓存多核、快速高效并行计算能力，因此，为了更好地使用GPU数据结构，使GPU的高效渲染和处理能力得到充分发挥，避免实际作业期间，带宽和硬件数据发生冲突。

在LOD可视化分析期间，可以将倾斜摄影测量作业最终生产的模型数据分块分级处理，针对形成的瓦块数据，可以构建成八叉树或四叉树的空间索引模型，通过对该模型的应用，使各项数据内容读取效率能够得到进一步提升，通过该方式，有效减少，数据I/O操作，提高对各项数据内容地调度和绘制。

结语：

倾斜摄影测量三维建模期间处理数据时，应当从密集匹配和空三解算、 并行计算多节点、LOD的可视化分析结构方面入手，完成相应的分析工作，保证数据处理的合理性，确保最终三维建模工作的顺利进行，促及三维建模在各个领域发挥作用。

参考文献：

[1]韩宇.基于旋翼无人机倾斜摄影测量的城市三维实景建模研究[J].测绘与空间地理信息，2019，42（04）：175-178.

[2]郭岚，王春涛，赵元务.无像控无人机倾斜摄影测量在农村地籍测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2019，42（04）：216-218.

[3]王佳龙.无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨[J].山东工业技术，2019（07）：96.