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无人机倾斜摄影三维建模和三维模型的应用认识

行业资讯 2017-12-04 15:18

  一些了解倾斜摄影的人会问倾斜摄影三维建模的精度有多高?都应用在哪些方面,三维模型的精度会不会影响在行业的应用?其实这些都是属于比较专业性的东西,首先精度肯定会影响到行业的应用,倾斜摄影技术是需要专业人士去操作,今天江苏启飞小编就给大家讲讲三维模型的精度应用和倾斜摄影三维建模的应用方向!


  一、三维模型的精度是应用保证


  想要得到更好的倾斜摄影三维模型主要取决于影像地面分辨率和覆盖率(照片数量)


  倾斜影像三维模型有以下特征:


  1.在一定范围内,三维场景中各处的精度是均匀的,包括平面和高程;


  2.三维场景可以使用投影转换公式进行平移、旋转、缩放等操作的刚体;


  3.三维模型可以通过一定数量的控制点与所在区域的坐标系同进行关联(绝对定向)。

三维模型精度表格

  精度高于现行标准,又没有标准


  从目前的实际结果看,无论影像的地面分辨率是2厘米还是5厘米,精度和绝对精度都优于现行1:500地形图的精度要求,均达到或超过外业实测的精度。


  这就意味着只要量测精度要求低5-10厘米的测量,都可以在倾斜摄影三维模型上进行。


  目前对倾斜摄影三维建模尚无统一的国家、行业或地方标准规范,也缺乏必要的作业规程,只能参考已有的标准规范。


  二、基于三维模型的产品和应用是重点


  全新生产流程和成果形式


  新6D标准测绘产品


  3DM全要素三维模型


  使用倾斜影像经三维建模软件处理,并对缺陷进行简单编辑后,可以直接得到全要素三维模型(3DM)。


  3DM为最终用户“自主测量、按需测绘”提供了可能。


  3DM可以采用开放的、带有层级LOD(LevelsofDetail的简称,意为多细节层次)的osgb格式进行存储。


  osgb格式的3DM数据可用开源数据库(MongoDB)进行存储和管理。


  初步测算,如倾斜影像的地面分辨率为2厘米,每平方公里3DM的数据量约为4~6GB。


  DSM数字表面模型


  倾斜影像经三维建模软件处理后,可以直接得到高精细度的数字表面模型(DSM),而具有高精细度和高精度的表面模型,是未来自动测图的基础之一。

DSM 数字表面模型

  经过简单编辑处理后,就可以得到符合产品标准的数字表面模型产品。


  通过对相似形状特征的三角面片进行特征识别、提取、聚类等,可以得到具有相似几何特征的连续面状区域及其边界,如房屋、道路、水面、地块等,进而为地物的自动提取、自动测图、自动识别等提供了几何依据。


  TDOM数字真正射影像


  将三维模型进行置平或绝对定向后,利用正投影方法,就可以得到完全消除因地形起伏和地物高差产生的投影差的真正射影像。


  以垂直中心投影的少量影像,要想完全自动消除正射影像的投影差,是非常困难的。


  而使用三维模型制作数字真正射影像(TDOM),则解决了以往数字摄影测量中不能完全消除的建筑物、树木等的投影差,实现了在正射影像上所有物体的投影位置和投影形状与实体的外轮廓完全一致的目标。


  DEM数字高程模型


  在DSM的基础上进行编辑,去除建筑物、树木、植被的非地形要素,并恢复地面形状,再经过滤波、平滑等处理后,可以得到准确表达地面高程信息的数字高程模型(DEM)产品。


  利用倾斜摄影三维模型生成的DEM,保留了微观地貌的真实形态,具有极高的精度。


  在DEM的基础上,再经自动提取或人工引导添加部分地形特征线(合水线、分水线)、水域边线等,使用等高线生成软件,就可以自动生成等高线。


  DLG数字线划图


  在3DM的基础上,采用人工引导、自动识别、智能提取的方式,可以快速获取大多数地物的范围和边线,如建筑物的轮廓和形状、道路的范围和边线、水域的范围和边线、田块的范围和边线等线划要素。

DLG 数字线划图

  使用3DM,可以进行大部分要素的识别和判读工作,调绘工作也可以改为全部室内判读、部分外业检核(室内外综合判调)。


  在DEM的基础上,再经自动提取或人工引导添加部分地形特征线(合水线、分水线)、水域边线等,使用等高线生成软件,就可以自动生成等高线。


  DOB对象化模型


  有人总说3DM是整体模型,只有对要素进行对象化或单体化才有用。殊不知以前的单体化模型就是一个一个手工建出来的。


  有了3DM、DLG,按照人工引导、特征识别、自动提取、人工判断的方式,使得批量进行建筑物等要素的对象化处理成为可能,在得到对象特征(长度、面积、体积、结构特征等)并赋予标识码ID后,就可以得到对象化模型(DOB)产品。


  利用3DM,可以在三维空间范围内进行对象化处理,可以按层、按户、甚至按房间进行对象化处理,而这是二维地图无法企及的。


  三维变化检测


  倾斜摄影三维模型具有极高的精细度和精确度,对地表形态的反映非常真实和客观。


  利用三维模型进行变化检测,不仅能在平面上发现地物地貌的变化,还可以发现其在三维空间上的变化。自动找出并标识变化之处,为用户精准识别变化范围和变化内容提供可靠的依据。


  构建新型测绘地理信息产品和服务模式


  构建包括倾斜摄影系统、三维建模系统、智能测图系统、三维信息平台的软硬件产品体系,以三维模型为基础、融合和叠加多种数据信息的新型测绘地理产品和服务模式。

倾斜摄影三维建模应用

  构建新型测绘地理信息服务和应用模式


  以倾斜摄影三维模型为本底、二三维一体化地理信息服务平台为基础、融合和叠加多种数据信息的新型测绘地理服务体系和行业应用模式。


  重视无人机应用技术的人才培养


  建设以无人机应用技术为主的本科和专科教育体系,培养具备无人机制造、无人机操控、行业应用基础的复合型技术人才。


  三、对无人机倾斜摄影三维建模的几点认识


  是测绘领域里的颠覆式创新模式


  无人机倾斜摄影三维建模是测绘领域里的颠覆式创新模式,主要用于快速建立精细地表三维模型,可以替代传统的手工建模、倾斜影像+激光扫描建模和航空摄影测量中的人工观测,会成为普遍采用的三维建模和测绘方法,实现更高精度、更快速的自动建模和智能测图。


  高分辨率高重叠度是保证


  80%的航向重叠度、60%的旁向重叠度是倾斜摄影飞行的基本重叠度要求。


  对倾斜影像的地面分辨率和重叠度而言,没有最高,只有更高。


  更高精度、更快速度


  倾斜摄影三维建模生产周期可以缩短到以天来计算,直接建立完整、可控、高效的空间数据生产流程,进而提高效率、降低成本。量测精度低于5-10厘米的地形地物测量工作,都可以完成。


  实践是检验真理的唯一标准


  就倾斜摄影技术应用而言,大家都是新手,无知者无畏,高低之差主要在思路、实践和经验。专家比我们多的是背景知识,高手比我们能的是实际经验,而做出成果才是王道。


  倾斜摄影技术和成果并不完善,还在不断试验和演进中,不能以传统摄影测量方法和标准来衡量倾斜摄影技术和成果,唯一可行的方法应该是用成果进行对比和检测。


  是行业应用的重要支撑


  就目前情况来看,倾斜摄影所涉及的无人机、倾斜摄影系统、计算机集群等硬件设备就可以满足应用需求。倾斜摄影所构建的三维模型及其服务平台将成为信息集成和融合以及行业应用的基础空间信息支撑。


  全面记录,真实呈现


  倾斜摄影三维模型具有精度高、全场景、遮挡少等优点,既是信息化管理的空间信息支撑,也是一个城市、一个地区地表形态变化的真实和完整记录,具有信息、档案、证据、历史等多重属性和作用。


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