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无人机摄影技术 高精准度构建道路实景模型

行业资讯 2018-08-29 11:17

  随着城市建设的高速发展,市政道路建设环境日益恶化,尤其是地面建筑物错综复杂,若采用传统二维设计手段,工作量大、效率低、成本高,难以满足复杂市政道路工程设计要求。针对上述问题,本文提出了利用倾斜摄影测量技术进行实景三维建模的方法。相对于传统的正射影像及建模,倾斜摄影测量技术具有可量测性、真实性、高精度等优势。


  在深圳梅观市政道路改造项目中,通过应用倾斜摄影测量技术,大幅提升了实景模型的平面和高程精度,可有效提高市政道路的设计质量,优化工程建设投资造价,保护生态环境。

道路倾斜摄影建模

  借鉴摄影原理掌握关键要素


  利用倾斜摄影技术快速构建目标区域三维空间场景,对市政道路沿线建造条件进行快速调查,合理避让大型立交、重要建筑物、环境保护区、丛林密集区,以及险恶地形与恶劣地质区,使线路设计安全可靠,经济合理,减少线路工程建设对地方经济发展的影响。


  1.倾斜摄影技术工作原理


  倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域一项新兴技术,融合了传统的航空摄影和近景测量技术,颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从垂直、前视、左视、右视、后视5个不同角度采集影像。其中,垂直摄影影像,可经过传统航空摄影测量技术处理,制作4D产品;前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像,倾斜角度在15~45°之间,可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。


  通过高效自动化的三维建模技术,快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景,直观地掌握目标区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征,可为道路、桥梁工程建设,环境保护等提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和公共服务。倾斜摄影技术具有高分辨率、获取丰富的地物纹理信息、高效自动化的三维模型生产、逼真的三维空间场景等优势特征。


  2.实景三维建模技术流程


  利用无人机拍摄数张高清晰度实景照片,采取地物的垂直与倾斜影像以及少量的地面控制点,构建基于真实影像纹理的高分辨率真三维模型。


  3.空三加密


  空三加密会对5个视角的影像进行大量特征点计算提取,并将获取的特征点采用多视角匹配同名点,反向解算出每张影像的空间位置及姿态角度,从而确定影像之间的关系。空三加密质量差时,必须重新进行空三加密,多次加密未成功可删除一些质量较差、姿态较差的影像后再处理。


  4.加入控制点


  控制点可在空三加密前加入,选择空三加密后加入控制点是因为这种方式可以节省处理时间,通过空三加密得到的航带信息可更快地找到控制点在哪些影像上,从而减少控制点的时间。


  5.模型重建


  利用空三加密计算出的三角网TIN,生成三维模型的白模,然后通过三维模型形状位置,从影像里面选择最合理纹理进行贴合工作,从而得到实景三维模型。因倾斜摄影过程中,存在反光、遮挡、移动物体等因素,造成三角网构建过程中存在模型上的空洞、扭曲、碎片等情况。


  6.模型修饰


  三维模型修饰主要包括几何修饰和纹理修饰,采用修饰软件修改实景模型专业软件,实现模型的几何修饰。


  ①地面修饰在对地面区域进行影像匹配时,受到发射、倒影等情况干扰,造成生成模型存在高程异常,地面凹陷情况。地面修饰前需对异常地面圈定并删除,通过判断Tile轮廓的完整性,确定是否需要绘制面来将轮廓补充完整,然后进行桥接、补洞、纹理映射一系列操作,不同Tile之间需要将地面拟合到同一平面。当纹理存在不符合的情况,可将当前视角的纹理外接相关软件进行修饰。


  ②路面修饰鉴于路面车辆、行人较多,且均为运动状态,在进行影像匹配时常出现异常,容易造成车辆变形、路面凹凸不平的情况,若不采取修饰,后期模型会出现运动状态下的物体发生不真实、异常等情况,需对此类情况进行部分路面修饰。路面修饰通过对异常范围选中并拟合到同一平面,并且对不符合的纹理部分外接相关软件进行修饰。


  本文倾斜摄影技术进行三维建模后,采用ContextCapture处理软件创建实景模型。


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