基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模及精度评估.pdf

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1、第３８卷第５期现代测绘Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．５２０１５年０９月ＭｏｄｅｒｎＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＳｅｐ．，２０１５基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模及精度评估谭金石，黄正忠（广东中科遥感技术有限公司，广东东莞５２３８０８）摘要为了解决传统三维建模效率低、工作量大、费用高、不能很好地反映真实地物地貌等问题，提出了一种基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模方法：首先阐述了倾斜摄影成像的基本原理、实景三维建模技术流程及技术特点；其次，以清远市实景三维建模为实例，介绍了整个生产过程；最后对模型的平面和高程精度分别进行评估

2、。实验证明该方法在满足相应比例尺国家规范的测绘精度要求下能够完全反映真实地物地貌，可全自动化生产，大大提高了生产效率。关键词摄影测量倾斜影像三维建模倾斜摄影实景三维中图分类号：Ｐ２３７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４０９７（２０１５）０５－００２１－０４各墙面均被拍摄。对每个曝光位置来说，多个镜头１引言同时拍摄了多个角度的影像。在三维城市建模过程中最重要的２个步骤就是建立三维建筑物模型和给建筑物添加纹理信息。但传统摄影测量三维建模在侧面纹理信息提取上相对缺乏，需要人工从地面拍摄照片作为纹理补充，且树木、道路等要采用虚拟

3、形势，工作量大、耗时长、费用［１］高，不能满足发展需求。因此，迫切需要快速、高效、精确的实景三维建模。针对上述问题，本文提出了一种基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模方法：利用先进的倾斜摄影测量技术能够获取丰富的图１目标区多角度航空拍摄示意图纹理信息，生成密集的三维点云，结合自动化实景三维建模技术可以得到真实的三维场景。２基本原理２．１倾斜摄影基本原理倾斜摄影测量技术是当前国际测绘领域一项新兴、热门的技术。它颠覆了传统航空摄影技术，融合了正射和倾斜影像，通过在飞行平台上搭载多台航摄仪（或传感器）同时从垂直、倾斜等多个不同角度

4、［２］，［３］的拍摄将用户引入真实世界。图２多角度航空摄影示意图倾斜摄影平台的发展使三维建模技术得以进拍摄影像时需同时记录航高、曝光时间、经纬度步。国内外倾斜摄影平台较多，如徕卡公司的坐标、大地高、姿态等信息以便于对倾斜影像进行分ＡＤＳ４０和ＲＣＤ３０、美国的Ｐｉｃｔｏｍｅｔｒｙ、微软公司的析与整理。相机从多个位置、多个角度拍摄的正射和ＵＣＯ、四维远见的ＳＷＤＣ－５、中测新图的ＴＯＰＤＣ－５倾斜影像一方面用于摄影测量数据处理，另一方面用［２］等。以５拼相机为例，在飞行平台上安装５个镜于实景三维建模纹理数据。摄影测量数据处理

5、利用头，朝向分别为垂直向下、向前、向后、向左和向右，摄影测量技术生成精准的三维点云数据为三维建模便可在飞行的过程中以１步频率同时获取多个角度奠定基础。正射和倾斜影像纹理信息丰富且覆盖建的倾斜影像。如图１所示，某一特定目标（如建筑模区的各角度，可以满足实景三维建模需求。物）可以在多个不同相机位置获得多个不同角度影２．２实景三维建模技术路线像，包括正射影像和倾斜影像。如图２所示，目标区倾斜影像是通过具有一定倾角的倾斜航摄相机２２现代测绘第３８卷获取的，具有如下特点：①可以从多个位置、不同角处东经１１１°５５′—１１３°５５′，

6、北纬２３°３１′—２５°１２′之度拍摄，影像数据丰富，基本覆盖顶面和侧面纹理；间，地势自西北向东南倾斜，以山地、丘陵为主，平原②搭载在低空飞行平台，保证了高分辨率和较大的分布于北江两岸的南部地区，属于以中亚热带气候视场角；③同一目标区影像可能存在多重分辨率；为主的湿润性季风气候，一年四季均受季风影响，气④倾斜拍摄会存在地物遮挡现象。候分明。本测区位于清城区南部经济开发区，面积利用倾斜摄影测量技术进行实景三维建模的关约２０ｋｍ２。键技术包括影像预处理、区域网联合平差、空中三角３．２外业数据获取测量、倾斜影像密集匹配、ＤＳＭ点

7、云生成、ＴＩＮ构首先，需要对测区进行低空倾斜摄影，获取倾斜［４］，［５］建、纹理映射及实景三维建模等。其中，关键影像数据。根据三维建模对原始倾斜影像数据的要点是正射影像、倾斜影像如何联合平差及空中三角求，影像地面分辨率为６ｃｍ，成图比例尺为１∶２０００，测量自动生成三维模型和纹理映射，它为后续数据飞行高度为２００ｍ，正射航向重叠为７０％，旁向重叠处理及三维建模奠定基础。倾斜摄影测量处理及三为６０％。为了保证数据处理的精度，利用ＧＰＳ测量维建模技术路线如图３所示。像控点１０个，平面和高程中误差控制在０．１０ｍ内。为了检测模型

8、精度，在测区测量了１００个检查点，点位分布均匀。３．３实景三维建模航空摄影的原始影像数据因获取位置距离地面较远需要进行匀光、匀色、畸变纠正等步骤才能图３倾斜摄影测量处理及三维建模技术路线真实客观地反映地物情况。倾斜摄影由于受拍角２．３技术特点度、背光、逆光等多重因素影响，需要对影像进行利用倾斜摄影测量技