1项目背景

随着地理信息技术的不断发展，城市由“数字化”逐步向“智慧化”升级转型，传统的二维地图数据已经无法满足当前经济社会的发展，三维实景模型具有更直观的表达，成为城市发展建设的重要基础地理信息数据，是城市测绘的发展方向。

三维实景模型构建的方式主要有单体建模、三维激光扫描以及倾斜摄影测量等方法。倾斜摄影测量技术在构建城市三维实景模型中具有覆盖面广、成本低以及纹理丰富的特点，并且测量精度较高，极大的降低三维建模的成本。

本次任务采用无人机倾斜摄影测量技术对某园区进行影像采集，将思洛普无人机拍摄到的相片导入ContextCapture软件中进行三维模型重建。

三维模型成果

2无人机倾斜摄影测量原理

无人机倾斜摄影系统由无人机、高精度多角度测量相机、地面站组成。通过地面站可完成无人机航测飞行的航高、飞行速度等飞行参数的设置，同时可实时查看无人机的飞行状态。

无人机倾斜摄影技术是通过在飞行平台上搭载多镜头相机，同时从垂直、倾斜等不同角度采集相片，获取地面物体更为完整准确的信息，其中，垂直地面角度拍摄获取的相片称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的相片称为斜片。

通过多镜头相机多角度采集信息，配合控制点或图像POS信息，图像上每个点都会有三维坐标信息，同时基于图像数据可对任意点线面进行量测，获取厘米级的测量精度并自动生成三维地理信息模型。

思洛普地面站

3飞行平台与载荷选择

根据作业测区范围和任务要求，采用思洛普SD600多旋翼无人机挂载S5260五镜头航测相机进行数据获取。

S5260五镜头航测相机，基于思洛普系列无人机倾斜摄影系统，通过实景的数据采集，不仅能够真实地反映地物情况，高精度获取地物多方位纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成实景三维模型。

S5260五镜头相机配备5*2600万像素镜头，搭配APS-C画幅传感器，一体式存储卡，更换简单快捷，5*128G内存一体，配独立式读卡器。

4项目流程

利用倾斜摄影测量进行实景三维模型建立，主要分为以下几个阶段：野外像控点的布置、无人机倾斜影像获取、内业数据的处理以及三维模型的构建。

其中，无人机倾斜影像获取主要包含外业数据采集和内业数据处理。外业数据采集要根据作业区域地貌特征，设计布置相控点和航拍路径规划，具体作业流程如图所示。

航飞外业流程

１、项目准备工作

该工作是城市三维实景模型建模的基础，主要是对研究区域、无人机倾斜摄影资料的收集、整理，包括编写方案、准备航飞以及勘察现场三部分内容，如航拍方案设计、设置航飞高度、研究区情况分析、现场像控点布设等。

２、数据获取和处理

数据获取和处理包括三方面内容，一是利用无人机进行航飞获取POS数据、原始影像数据。二是对获取的影像数据进行质量检查，确保符合规范要求。三是利用像控点和检查点对数据精度进行检查，为后期三维建模提供数据支持。

３、三维实景建模

三维实景建模包括四方面内容，一是对数据进行空间三角测量。二是利用软件自动进行三维实景模型建模操作， 主要包括多视角影像密集匹配、三维TIN格网构建以及自动纹理映射等。三是对形成的三维实景模型进行修饰，如区域漏空、变形等，同时利用点位测量信息对模型进行质量检查。四是模型修饰完毕和质量检查合格后，形成城市三维实景模型最终成果。

三维实景建模

5外业数据收集

根据任务要求和气象环境制定测绘任务，并结合实际情况，确认测绘任务是否满足条件。制定与确认任务的主要工作有：了解测区概况、确定测绘区域、选择相应的相机等。

在测绘区域确定后，作业人员须对无人机航拍区域周边实地勘察，收集有关周围地形、主要设施和道路交通的信息，用于选择无人机的起飞和降落点。

任务准备工作

在无人机执行任务前，要从任务目的、周边环境、无人机性能、气候条件等因素，设置航线相关参数，具体包括确定航高、设置重叠度、规划起降点等，从而确定最佳的、具体的飞行航线。

规划任务航线

6Context Capture 三维建模软件

本次任务我们采用的是 Context Capture 实景建模软件，它的前身是Smart 3D，可以将实景物体转化成电子模型，对简单的连续的且符合重叠率的图像加以处理，构建纹理丰富的实景模型。将无人机外业收集到的图像数据、POS数据、相机参数、像控点坐标等导入软件中即可进行实景三维模型重建。

Context Capture的三维重建功能，能够实现实景三维模型的全自动计算。软件的三维重建算法会自动匹配每个格网面片的影像纹理，确保各个三维格网模型顶点放置在最佳位置，从而以更少的瑕疵表现更精细的细节和更锐利的边缘，大幅提高几何精度，最终形成三维尺度的密集点云。

三维模型成果

结语

利用无人机三维测绘技术实现对地表的快速三维建模工作，大大提高测绘作业效率，可以满足地籍测量、地形图等测绘精度的要求。此外，无人机三维测绘技术还可以服务于各行业的信息化建设。随着技术的进一步发展，未来无人机三维测绘技术将会为越来越多的智慧化行业应用提供数据支撑，从而推进数字中国、实景三维中国、智慧城市等的建设。