使用价值倾斜摄影三维建模技术在不动产测绘中的应用思考
摘要:倾斜摄影测量的原理是:在同一飞行平台上搭载多台倾斜摄影相机,由倾斜摄影相机动态获取目标东西南北及顶面等方位的信息,这样就能获取到地物的正射影像数据及侧面影像数据。由倾斜摄影相机获取到的影像数据视角广、分辨率高,且表面纹理真实,非常具有使用价值。基于此,对倾斜摄影三维建模技术在不动产测绘中的应用思考进行研究,以供参考。
关键词:倾斜摄影测量;三维建模;定量分析
引言
城市实景三维模型是促进智慧城市进一步发展的基础和途径。城市实景三维模型中的各种数据,是了解城市各区域空间之间几何关系的关键。完成城市实景三维建模,并将其存储到计算机设备当中,可以提高信息的智能化与数字化发展水平,实现城市规划设计的数字化发展。另外,对城市实景三维模型进行科学合理地应用,还可以在城市中的各个区域内进行城市空间几何关系的分配,实现参数与单个对象的联系。由此可见,城市实景三维建模研究具
有较强的现实意义。无人机倾斜摄影技术是一项技术性较强的现代化测绘技术,与传统的摄影测绘技术相比具有绝对的应用优势。但是,在将其应用到城市实景三维建模中的时候却出现了很多问题。
1城市三维实景建模中的无人机倾斜摄影技术概述
在无人机倾斜摄影测量构建城市实景三维模型的工程中,主要是应用到当前最为先进的无人机飞行器作为搭载平台,从而实现更加精准稳定的安全飞行测量工作。由智能无人机携带5镜头数码高清摄影相机,在空中进行航测飞行拍摄采集地物数据。而完成基于城市整体的三维实景模型的工件,还需要完成以下流程,首先来讲,则是需要在无人机的航测飞行过程中采集倾斜影像数据。包括外业航飞以及像控测量等,形成更加完善的数据采集工作,完成多视角状态下的三维空中三角测量,并结合真三维自动模型生产,形成完整的城市实景三维模型。而在自动模型生产环节中,分为了三个细化流程,分别为重建模型、修复模型以及生成城市实景三维模型等相应的环节。
2无人机三维建模的原理
倾斜摄影测量将近景摄影测量技术与常规无人机摄影测量技术相融合,在无人机飞行平台上搭载五个不同方向的摄像头,其中一个垂直向下,四个倾斜角度,可获取不同角度的地物影像。垂直镜头获取的正射影像可以制作4D产品,倾斜镜头可以从不同角度获取建筑物的纹理,借助倾斜摄影测量数据处理平台,可高效的构建位置准确、纹理清晰的三维地物模型。现阶段,倾斜摄影测量构建的三维模型兼容多种GIS应用,可以实现网络共享与应用。与传统的航空摄影测量相比,倾斜摄影测量从不同角度获取地物纹理及高程,可以从多面反映地物的真实情况,从三维模型上可以直接量取长宽高、坡度、角度等参数[8],极大的弥补了正射影像测量的不足。但是,由于城市中复杂的建筑物、构筑物以及树木植被的影响,对于遮挡区域也需要人工采用补测的方式将三维模型建立的更加完整,补充缺失区域。
3不动产测绘中倾斜摄影三维建模关键技术
3.1多视影像预处理
三维建模中,需经过预处理的数据包括POS数据与相片。POS数据包括GPS与IMU(惯性传感器)2大部分。目标物的位置信息由GPS提供,状态信息由IMU提供。通过GPS与IMU,
可得到比较准确且全面的时间信息、速度信息、角度信息及三维坐标信息等。依靠POS数据进行三维建模前,需先对GPS数据进行差分处理,使数据符合使用要求。之后对相片进行预处理,对相机(影片)数据进行预处理时,主要包括降噪、匀光匀及格式转换等几道工序。处理时,先从外部因素着手,外部因素包括地形、温度、大气折光和传感器安装位置等;再进行内部因素处理,内部因素包括相机性能等。
3.2评定三维实景模型精度
在城市实景三维模型中的无人机倾斜摄影技术应用完成,并获得相应的实景三维模型后,为了对这一技术应用结果进行检测,并判定三维模型形成的质量,需要对其位置精度进行判定。在三维模型中的20个点位结构位置均作为精度判定中所需要应用到的结构点位,基于这样的检查点,则需要借助于ZJCORS网络状态下的RTK功能对其进行检测,并应用到全站仪对其进行实地测量,完成后则需要及时地对相关数据内容进行剖析处理。对比三维模型中的坐标状况,从而对精度实施完善的评估处理。
3.3多视影像联合平差
应用倾斜摄影测量技术测量某一地物时,使相机与目标物呈一定角度,然后获得垂直影像与倾斜影像。在依据这些影像数据进行三维建模时,需对垂直影像与倾斜影像通过相应的处理软件进行处理。目前市场上的多数处理软件只适用于垂直影像,无法对倾斜影像数据做出有效处理。因此在建模之前可应用联合平差的方式,对获取到的多视影像进行处理。处理时需考虑以下因素:垂直影像与倾斜影像之间是否存在几何变形与遮挡问题;处理多视影像时,要注意保留影像的纹理与层次;匹配同名点时,需合理利用相关算法与数据,以保证最终得到的结果可以使用;处理时可联立解算参数数据、控制点坐标及平差方程,使最终的结果具有更高的精度。在处理影像间的变形与遮挡问题时,最常用的方法是通过相应的软件促进数据融合。
3.4空间三角测量
空间三角测量是影像数据处理的核心,处理流程分为五部分。一是进行垂直影像、倾斜影像的连接点匹配。二是利用多像密集匹配技术进行特征点的同名点匹配。三是利用像控点坐标,建立自由网,然后采用光束法区域网方法进行平差。四是根据平差结果不断调整参数,从而确保空三加密成果符合规范要求。五是形成空三加密成果报告。
3.5高分辨率影像信息匹配与提取
相比传统的信息提取方法,面向对象的分类方法属于一种比较先进的遥感信息提取方法,在应用该方法提取倾斜摄影影像信息时,重点是借助于对象集合信息及光谱等提取出多种资源,如宏观地物信息及微观地物信息等,确保倾斜摄影影像信息展示出强大功能。应用该方法提取倾斜摄影影像信息时,要先开展斑块分割工作,也就是在提取相应的倾斜摄影影像信息的过程中,应该及时完成对倾斜摄影影像信息的合理分割,这是前提条件,在此基础上保证后续的提取效果。
结束语
三维模型数据作为一种新型的地理信息数据,将成为构建智慧城市、实现城市精细化管理的核心基础数据。基于倾斜摄影的城市实景三维模型是通过倾斜摄影、全景拍摄和激光LiDAR等数据采集方式,利用计算机视觉原理重建目标对象的三维结构和纹理,对带坐标姿态信息的多源数据进行几何处理、多视角匹配、三角网构建以及纹理映射等得到。对比传统建模方式,基于倾斜摄影的城市三维建模具有生产周期短、效率高、费用低、模型效果逼真等优点,所以基于倾斜摄影的城市三维建模方式成为目前实景三维建模最常用的
方法。伴随而来的,该类测绘产品数据不断增多,其成果质量也越发不容忽视。
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