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設備與工具1項目背景
隨著地理信息技術的不斷發(fā)展，城市由“數字化”逐步向“智慧化”升級轉型，傳統(tǒng)的二維地圖數據已經無法滿足當前經濟社會的發(fā)展，三維實景模型具有更直觀的表達，成為城市發(fā)展建設的重要基礎地理信息數據，是城市測繪的發(fā)展方向。
三維實景模型構建的方式主要有單體建模、三維激光掃描以及傾斜攝影測量等方法。傾斜攝影測量技術在構建城市三維實景模型中具有覆蓋面廣、成本低以及紋理豐富的特點，并且測量精度較高，極大的降低三維建模的成本。
本次任務采用無人機傾斜攝影測量技術對某園區(qū)進行影像采集，將思洛普無人機拍攝到的相片導入ContextCapture軟件中進行三維模型重建。
三維模型成果
2無人機傾斜攝影測量原理
無人機傾斜攝影系統(tǒng)由無人機、高精度多角度測量相機、地面站組成。通過地面站可完成無人機航測飛行的航高、飛行速度等飛行參數的設置，同時可實時查看無人機的飛行狀態(tài)。
無人機傾斜攝影技術是通過在飛行平臺上搭載多鏡頭相機，同時從垂直、傾斜等不同角度采集相片，獲取地面物體更為完整準確的信息，其中，垂直地面角度拍攝獲取的相片稱為正片，鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的相片稱為斜片。
通過多鏡頭相機多角度采集信息，配合控制點或圖像POS信息，圖像上每個點都會有三維坐標信息，同時基于圖像數據可對任意點線面進行量測，獲取厘米級的測量精度并自動生成三維地理信息模型。
思洛普地面站
3飛行平臺與載荷選擇
根據作業(yè)測區(qū)范圍和任務要求，采用思洛普SD600多旋翼無人機掛載S5260五鏡頭航測相機進行數據獲取。
S5260五鏡頭航測相機，基于思洛普系列無人機傾斜攝影系統(tǒng)，通過實景的數據采集，不僅能夠真實地反映地物情況，高精度獲取地物多方位紋理信息，還可通過先進的定位、融合、建模等技術，生成實景三維模型。
S5260五鏡頭相機配備5*2600萬像素鏡頭，搭配APS-C畫幅傳感器，一體式存儲卡，更換簡單快捷，5*128G內存一體，配獨立式讀卡器。
4項目流程
利用傾斜攝影測量進行實景三維模型建立，主要分為以下幾個階段：野外像控點的布置、無人機傾斜影像獲取、內業(yè)數據的處理以及三維模型的構建。
其中，無人機傾斜影像獲取主要包含外業(yè)數據采集和內業(yè)數據處理。外業(yè)數據采集要根據作業(yè)區(qū)域地貌特征，設計布置相控點和航拍路徑規(guī)劃，具體作業(yè)流程如圖所示。
航飛外業(yè)流程
１、項目準備工作
該工作是城市三維實景模型建模的基礎，主要是對研究區(qū)域、無人機傾斜攝影資料的收集、整理，包括編寫方案、準備航飛以及勘察現(xiàn)場三部分內容，如航拍方案設計、設置航飛高度、研究區(qū)情況分析、現(xiàn)場像控點布設等。
２、數據獲取和處理
數據獲取和處理包括三方面內容，一是利用無人機進行航飛獲取POS數據、原始影像數據。二是對獲取的影像數據進行質量檢查，確保符合規(guī)范要求。三是利用像控點和檢查點對數據精度進行檢查，為后期三維建模提供數據支持。
３、三維實景建模
三維實景建模包括四方面內容，一是對數據進行空間三角測量。二是利用軟件自動進行三維實景模型建模操作， 主要包括多視角影像密集匹配、三維TIN格網構建以及自動紋理映射等。三是對形成的三維實景模型進行修飾，如區(qū)域漏空、變形等，同時利用點位測量信息對模型進行質量檢查。四是模型修飾完畢和質量檢查合格后，形成城市三維實景模型最終成果。
三維實景建模
5外業(yè)數據收集
根據任務要求和氣象環(huán)境制定測繪任務，并結合實際情況，確認測繪任務是否滿足條件。制定與確認任務的主要工作有：了解測區(qū)概況、確定測繪區(qū)域、選擇相應的相機等。
在測繪區(qū)域確定后，作業(yè)人員須對無人機航拍區(qū)域周邊實地勘察，收集有關周圍地形、主要設施和道路交通的信息，用于選擇無人機的起飛和降落點。
任務準備工作
在無人機執(zhí)行任務前，要從任務目的、周邊環(huán)境、無人機性能、氣候條件等因素，設置航線相關參數，具體包括確定航高、設置重疊度、規(guī)劃起降點等，從而確定最佳的、具體的飛行航線。
規(guī)劃任務航線
6Context Capture 三維建模軟件
本次任務我們采用的是 Context Capture 實景建模軟件，它的前身是Smart 3D，可以將實景物體轉化成電子模型，對簡單的連續(xù)的且符合重疊率的圖像加以處理，構建紋理豐富的實景模型。將無人機外業(yè)收集到的圖像數據、POS數據、相機參數、像控點坐標等導入軟件中即可進行實景三維模型重建。
Context Capture的三維重建功能，能夠實現(xiàn)實景三維模型的全自動計算。軟件的三維重建算法會自動匹配每個格網面片的影像紋理，確保各個三維格網模型頂點放置在最佳位置，從而以更少的瑕疵表現(xiàn)更精細的細節(jié)和更銳利的邊緣，大幅提高幾何精度，最終形成三維尺度的密集點云。
三維模型成果
結語
利用無人機三維測繪技術實現(xiàn)對地表的快速三維建模工作，大大提高測繪作業(yè)效率，可以滿足地籍測量、地形圖等測繪精度的要求。此外，無人機三維測繪技術還可以服務于各行業(yè)的信息化建設。隨著技術的進一步發(fā)展，未來無人機三維測繪技術將會為越來越多的智慧化行業(yè)應用提供數據支撐，從而推進數字中國、實景三維中國、智慧城市等的建設。
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