无人机倾斜摄影测量技术应用于城市三维建模

01前言

“数字城市”、“实景三维中国” 是当下最火的话题之一，其以计算机、大规模存储等技术为基础，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、工程测量技术、虚拟仿真等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述。
而其中，“三维建模”是“数字城市”建设的关键技术之一。
正确、完整的城市三维模型不仅能能准确地反映出目前城市情况的综合信息，还可以为各地区、各部门在城市规划、国土整治监控、农田水利建设、基础设施建设、厂矿建设、居民小区建设、环保和生态建设等方面提供最新、最完整的数据资料，为城市规划建设、城市发展科学决策和国土资源管理提供到准确的数据支持。

02什么是无人机倾斜摄影技术？

无人机倾斜摄影技术作为当前一项新兴、热门的测绘技术，以该技术为支撑的行业解决方案日趋成熟，它利用无人机搭载倾斜相机的方式采集影像数据，选用ContextCapture软件作为数据处理平台，将从影像中获得的纹理信息和几何模型相结合，构建城市的实景三维模型，其基本流程如下图。

倾斜摄影技术突破性意义在于解决了垂直角度拍摄的局限性，其适配多个传感器，通过无人机的运行从多个角度采集信息，从而创建具有三维立体感的图像。
基于倾斜摄影技术的应用，生成的三维立体模型能够更为全面且直观地呈现信息，提高了三维视场的可读性，丰富了地理信息，用户在此过程中也可获得更强烈的真实体验感。

03实例讲解

下面，我们以对浙江某片区使用无人机倾斜摄影测量技术进行数据采集，建立实景三维模型的案例进行简单流程演示：
01项目实施流程

02项目实景三维模型截图如下
三角面片：
三角面片及纹理映射：
模型局部：
本项目中所获取的实景三维模型有以下特点：
1、逼真地反映地物地貌。实景三维模型突破了平面地图无法描述地物立体结构与三维纹理的限制，让用户可以从不同角度浏览同一地物，可真实地表达地物周边环境。与一般三维建模相比，目视效果更加逼真；
2、模型可量测性。建立的实景三维模型具有真实的地理坐标，能够进行点坐标、高程、线段距离、面积、土石方量、坡度、方位角等的量测。
基于以上特点，采用无人机倾斜摄影测量技术获取城市三维模型的解决方案在未来数字城市的建设中将发挥越来越重要的作用。

04倾斜摄影测量优势总结

1)无人机倾斜摄影测量技术可以迅速获取城市建筑的外框数据、高程数据、房屋屋顶以及高层建筑顶部的矢量数据等各类基础信息，内业处理人员并可以通过建筑物的外框和屋顶坐标等信息，构筑出更加贴合实际的实景三维模型
2)高分辨率影像自动贴图，能够提高三维模型的生产效率，从而能有效降低三维建模的成本。
3）无人机机动性强、成本低，能够满足多种尺度的摄影测量数据采集。
4）影像间具有紧密的关联，即相邻影像存在一定程度的重叠，可全面呈现地理信息。有效解决了传统方式下人为干扰过大的问题，可实现信息的自动化匹配，快速处理大范围场景的倾斜影像，建立具有高精度的真实三维模型。
5)三维模型可量测、可定位，模型数据可用于网络发布和共享应用。

05展望

三维模型可用来作为表达数字城市空间信息的载体，可以以虚拟的方式更为精准地呈现城市的现实状况，成为城市规划发展全面分析和研究的基础性资料，为政府决策提供重要的参考，对城市规划、建设、管理乃至应急响应、城市智能化发展战略提供重要的数据支持。
比如在城市规划建设中，决策者对城市整体的明晰与否，设计团队对基址的认知情况，以及建设单位对施工现场的直观把握都影响着最后的完成效果，一个工程的孕育到诞生乃至日后的运行，都建立在建设者们无数次地对周边环境、建设场地及建筑本身查看和思考的基础上，通过真实三维模型，我们可以让城市建设决策者、设计者们从一个更高、更广、更真实的角度去观察环境、观察地基、观察建筑，从而对城市本身有一个更清晰的认知、一个更完整的理解。同时，三维模型还为城市建设的变迁和城市记忆留下了宝贵的1:1的真实数据资料。
当然，无人机倾斜摄影技术的作用不止于此，例如在土地测绘中就有很成熟的应用，倾斜摄影亦可帮助工作人员更好地掌握现有情况，提升方案设计的合理性。同时，在土地动态监测、国土资源调查以及特征信息的分析工作中，能很好地提升测绘工作效率、保证测量结果的真实性，同时保障了人员安全。
相信随着各类三维扫描技术在测绘工作中的整合应用，无人机倾斜摄影技术将连同其他测绘设备一起，为“实景三维中国” 建设提供强有力技术支撑，在国民经济建设的更多领域中发挥作用。