序
1856年,法国著名摄影师纳达尔出于好奇拍摄了第一张航拍图像,拉开了人类观测遥感的序幕,也拉开了斜摄影的序幕。
无人机倾斜摄影测量技术能够大范围、高精度、高清晰度地全面感知复杂场景。高效的数据采集设备和专业的数据处理流程生成的数据结果直接反映了地物的外观、位置、高度等属性,保证了测绘的真实效果和精度。同时可以有效提高车型的生产效率。手工建模需要一两年才能完成的一个中小城市的建模工作,通过斜摄影建模只需要三到五个月就可以完成,大大降低了3D模型数据采集的经济成本和时间成本。
一、无人机倾斜摄影原理(3D建模)
通过在同一个飞行平台上搭载多个传感器(如图,目前常用的是五镜头相机),从垂直、倾斜等不同角度采集图像,获得更加完整、准确的地面物体信息。以垂直于地面的角度拍摄得到的图像称为正片(一组图像),以镜头朝向与地面之间的角度拍摄得到的图像称为斜片(四组图像)。多角度采集信息,配合控制点或影像POS信息,影像上的每个点都会有三维坐标。基于影像数据,可以对任意点、线、面进行测量,获得厘米级的测量精度,并自动生成三维地理信息模型,从而快速获取地理信息,直接测量建筑物和其他地物的高度。
图像包含丰富的真实环境信息,可用于图像信息的深度数据挖掘。它具有效率高、成本低、数据准确、操作灵活、边信息可用等优点,极大地调整了测绘内外协同工作,解决了传统手工作业因天气等外界因素造成的工作延迟。传统的二维数据已经不能满足城市行业的日常工作需求,三维数据可视化已经逐渐取代二维,成为城市基础设施和规划的重要环节,是数字城市的重要表达手段。
二、无人机倾斜摄影技术的行业优势
无人机技术
无人机是由无线电遥控和自动程序控制的无人驾驶飞行器或飞机,包括固定翼、多旋翼、飞艇、直升机等多种类型的飞机。
无人机具有机动、快速、经济的优点,结构简单、重量轻、使用成本低、数字化和智能化程度高。应用范围和领域更广,在快速获取国土资源、自然环境、应急救援、测绘等真实数据方面具有突出的效率和优势。
倾斜摄影技术
随着航空摄影技术的创新和发展,倾斜摄影测量技术拓展了遥感影像的应用范围,颠覆了传统的仅从正投影角度采集影像的航空摄影方法,利用多角度相机同时获取地面物体各个角度的高分辨率航空照片。通过倾斜摄影测量技术制作的三维模型真实地反映了符合人类视觉的城市场景。它结合GNSS技术,将三维城市构建到城市地理信息框架中,展现全面丰富的地理信息,在提升用户体验的同时,大大降低了三维城市建模的成本。
三、无人机倾斜摄影在城市规划中的应用
数字城市是将城市地理信息与其他城市信息相结合,存储在计算机网络上供用户访问的虚拟空间。它是数字地球的重要组成部分。
无人机倾斜摄影系统利用软件生成点云来建立模型。与传统的移动测量方法相比,无人机搭载的倾斜摄影系统具有更高的效率和更精确的结果。这种倾斜摄影系统以无人机为载体,是一种快速建立三维模型的方法
数字线划(DLG)是城市基础地图最重要的形式,是规划、设计和管理的基础。城市的DLG包含了城市房屋的外框和立面信息以及屋顶的矢量信息。业内人士可以通过房屋的外框和屋顶坐标等信息快速生成白色模型。
2、城市测量部
将相似或相同区域的模型划分为一个调查区域,统一模型命名和纹理编号,便于项目管理和相似纹理共享。
3、地形倾斜图像
地物倾斜影像是通过倾斜摄影获得的地物影像,包含了地物的属性信息,可以将相同地物的影像保存在同一个文件夹中。
4、要素属性表
地物属性表记录了地物的实际名称、对应的型号名称、纹理编号,以及高度、速度、航向重叠、横向重叠、坐标等信息。
5、组合表
3.5.1组合表是绘制模型的依据,它记录了模型是哪个操作者做的,哪个检验员检验的等信息,以及模型名称,纹理号,坐标等。
5.1建筑模型的详细分析
通过倾斜图像和DLG,自动提取地面建筑物,快速建立白色模型。此时,白色模型已经有了建筑物的外框、立面等信息。经过内部人员对倾斜图像的详细分析,构建了建筑物的屋顶、阳台、观景台、飘窗、女儿墙、老虎窗、门斗的详细信息,合成了精细的白色模型。
5.2模型纹理制作
利用图像处理软件,结合倾斜图像,对地面建筑物细节进行纹理划分。因为纹理可以反复变换,所以只能做出有代表性的建筑纹理。业内人士可以在多达八张倾斜图像上找到建筑物的详细纹理,通过变换和灭点的方式精确制作建筑物的纹理,从而完成模型纹理制作过程。
5.3模型映射
利用三维处理软件的UVW映射功能,结合相关的脚本语言,可以将纹理按编号快速粘贴到建筑物上。
无人机倾斜摄影制作示意图
四、3三维地形和图形生成
无人机倾斜摄影测量系统直接将拍摄采集的地形地貌图片和地理信息导入专业处理软件,通过软件的精密算法,一键快速生成3D模型,然后直接导出任意格式的3D模型,放入绘图软件形成图纸。
结束语
目前,无人机倾斜摄影测量系统已在城市规划、公安、应急、测绘、旅游、环保、农林、水利、电力巡检等行业得到验证和广泛应用,改变了传统的测绘作业模式,大大提高了测绘行业的工作效率,赢得了行业用户的好评,取得了显著的经济效益,具有重要的示范作用和推广价值。一大批更多、更好、更丰富、更精准的三维城市模型产品和服务的不断涌现,必将为更高效地利用土地资源、优化土地空间、建设美丽中国做出贡献。
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