三维实景重建在地质灾害预警中的运用
灾害预警区域概况很多沿海城市及地区,由于地理位置及地质构造的影响,碧海环抱,地貌多山地丘陵,少平原低地,因此这样的地区是地质灾害较为多发的地区,可能发生的地质灾害以崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷为主,地质灾害常发生于震后及强降雨后,具有极高隐蔽性和危害性,在高陡斜坡的坡顶,通常会发育大量的风化卸荷裂隙,岩体被各类成因的结构面切割,处于欠稳定状态,突发地质灾害对公路、建构筑物及人身安全等具有极大的威胁。而且由于沿海城市环山而居的地理特点,很多建筑场地选择在岩土体边坡上,这些边坡天然条件下就存在着失稳问题,再加之人为因素的影响,灾害巳经或正在孕育。 无人机倾斜摄影及三维实景建模技术优势介绍近年来随着技术的进步,地质灾害防治工作中也引入无人机技术,利用无人机的高机动、易操作、可视化的特点,将其用于地质灾害应急调查中拍摄灾害体的变形特征等,并形成影像资料,但常规的无人机技术受限于其低续航性,以及人为操作的局限性,并不能记录到完整的、准确的变形体特征,因此,通过引入无人机倾斜摄影技术,只需设置航线飞行一次,利用软件生成三维模型,可以为应急现场指挥者、决策者展示一个更加直观、真实、立体、逼真的可量测的三维空间模型,为灾害体的稳定性及处理方案提供更有力的研判依据。另外,地灾的勘察和稳定性评估工作非常必要,但是地灾勘察一直属于工程难题。传统的勘察方法属于接触式、单点式调查,工程人员攀爬至危岩体位置处,采用工具测量危岩体结构面参数,工作效率低,工作量大,且由于攀爬困难,作业人员危险性又很高。但是通过构建三维空间模型,从而提取危岩体特征参数,为危岩体稳定性分析提供数据支撑。测量技术是以无人机为飞行平台搭载传感器设 备,来获取地面信息的遥感方式。其具有机动性强、获取数据快和数据精度高的特点,结合三维空间数据处理、建模和应用分析技术方法,既能够完成滑坡、泥石流、危岩落石等质灾害调查工作,又能结合最新的摄影测量技术完成岩性组合、结构面产状及卸荷带走向、宽度的识别,是在传统作业方式之上的重大突破。因此通过无人机倾斜摄影测量技术构建三维模型在地质灾害治理的应用上具有明显优势: (1)可以克服复杂地形、恶劣作业环境对传统的外业作业方式的限制,绝大部分区域都可以进行航拍; (2)可以极大提高地质灾害治理工作的效率和精度,可以对任意危岩进行空间尺寸及结构面产状测量。(3)技术输出成果的表现方式也较为多样,可以满足应用与科研等多层次不同目的的工作需要(4)工作人员不需要攀爬作业,风险小,工作方式实现从外业到内业的工作转化。 无人机倾斜摄影及三维实景建模技术工作流程及实例分析 数据采集及三维实景建模技术流程可分为无人机倾斜摄影数据获取和实景三维建模两个部分。无人机倾斜摄影是集航空技术、材料科学、导航定位技术、测绘技术、微电子技术、自动化控制技术、计算机图像处理技术等于一体的新型摄影测量技术。同时从一个垂直、多个倾斜视角不仅可以获取地表地物顶部信息,还能获取立面详细的轮廓和纹理信息。采用处理软件软件进行模型空三加密及三维建模,整个建模过程人工干预量少。具体步骤包括: 、几何处理、三角网构建、自动赋纹理等。利用无人机倾斜摄影测量采集得到的数据,建立了全景三维模型,并同时能够获得大量高分辨率的影像图片及正射影像图等成果。 基于三维实景模型的应用(1)基本应用运用三维实景模型进行内业处理后可以制作摄区地形测绘成果,也可收集变形监测基础资料。可以根据正射影像图确定边坡高差,确定边坡影响范围,了解坡体表面覆盖情况及荷载情况,对进行变形监测的位置布设变形监测点。(2)危岩分析采用专业软件即可获取三维模型在CGCS2000坐标系,空间点坐标参数。可通过测量空间点坐标参数,采用空间三点坐标法计算得到结构面产状要素(倾向、倾角)。同时通过专业软件,在室内即可完成结构面填充情况、结构面张开度、结构面发育密度等清晰识别。通过上述手段,可以实现基于高清三维模型的陡坡危岩几何尺寸、具体坐标高程、高差、结构面特征等要素的定量化勘测,得到关于该陡坡危岩区段内任意一个危岩体的准确几何特征、空间特征和地质特征。因此可以对陡坡危岩的稳定状况、与母岩剥离后破坏能量的大小进行准确计算,量化后的数据可以为监测、治理等提供参数。 总结根据上述技术介绍及实例展示,倾斜摄影测量及三维实景建模技术生成一个直观、真实、立体、逼真的三维模型,可以在室内通过细致研究模型特征、测算规模等,进而全面掌握灾害体的变性特征,为决策者提供一个可靠的研判依据。 灾害预警具体实施方案对于灾害预警的实施方案的主要内容:运用倾斜摄影测量与三维实景建模完善原现场查看,人员攀爬勘察测绘的技术方法,实现地质灾害工作从二维平面到三维立体的转换。在新技术应用方面的人员组织机构及仪器设备安排要符合作业要求,无人驾驶航空器外业操作人员要具备操作资格,有专业合格证,内业处理人员可以熟练运用ContextCapture Center、Smart 3D、EPS等建模及三维数据处理等软件。新用户注册大雁云-实景三维重建平台,即可获取价值200元新手券~针对灾害预警区域具体实施方案概述如下:(1)在地质灾害发生后第一时间赶往灾害发生现场,并由项目负责人组织进行现场踏勘,资料收集进行现场情况预判;(2)联合地灾、勘察及测绘专业专家对已有资料进行分析,并迅速制定工作实施方案,建立人员组织机构;(3)按照方案设计的航摄区域、航线、航摄比例尺等参数,由专业人员采用无人机进行现场倾斜摄影测量,采集现场数字图像;(4)外业及内业作业人员根据现场的采集资料进行三维实景建模,根据需要进行不同形式的成果整理与输出;(5)将最终的输出成果提供给单位领导与各专业专家进行地质灾害现场评估、勘地质灾害察与治理。本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-1203---相关阅读推荐:
2021-12-03
浅谈实景三维模型在城乡规划中的应用
在自然资源部信息化建设总体方案中也明确提出要建立三维自然资源一张图,当前作为自然资源体系下的城乡规划,也应该实现各项国土空间规划由二维向三维转变。 倾斜摄影技术传统的三维建模制作工艺主要是用影像或者线画图作为底图,纹理贴图一般现场拍照,建筑高度信息依赖已有的数据或者直接估算,存在建模周期长,模型精度差和与实景差距大等缺点。是近些年来发展的新型航测技术,其主要原理是通过旋翼、固定翼等飞行平台搭载多镜头传感器,从而实现从垂直和倾斜角度同时对影像进行采集。采用多旋翼搭载五拼镜头,可以方便快捷的实现一个垂直和四个倾斜角度同时采集高分辨率影像数据。 实景三维重建优势 1、高分辨率实景纹理、反映真实世界基于倾斜摄影的实景三维能真实的反映现实世界,模型形态和色彩近乎对真实地物地貌的复制。可以从不同角度对目标进行观察,弥补了传统三维建模不真实以及正射影像二维平面的缺点。 2、高精度空间信息、可量测性基于高分辨率影像和控制点的三维重建可以获得具有可量测的高精度三维模型,基于第三方软件,可以方便的进行三维高度、长度、面积等量测。 3、高效率作业模式、保证数据现势性基于多旋翼等超低空飞行平台的倾斜摄影,方便快捷,使得实景三维重建周期短、现势性强,能够满足城市规划对底图的现势性要求。 在城乡规划中的应用 1、三维辅助规划决策在城市和乡村的重要项目中,一般会设计多个方案供选择决策,传统的方案对比依赖于城乡规划人员的经验,而基于实景三维的规划决策则把规划方案放到真实的城市里。对方案涉及的城乡环境进行倾斜摄影三维重建,然后把多个设计方案模型化后置于实景建模后的环境中,城乡规划人员、专家等决策者可以多角度的对不同方案进行三维浏览对比分析。能够基于三维空间对规划方案进行淹没分析,天际线影响分析、日照分析、市容市貌分析等,能够直观的分析规划方案对现有的城乡空间带来的利弊,有利于城乡规划人员、专家和领导决策者对不同的规划设计方案进行研讨与最终方案的评审。 2、项目进度管理在规划项目落地后,项目建设周期和施工进度管理就成了重点,尤其是关乎民生的重大项目,其建设进度是城乡规划管理和市政府的重要关注内容。传统的项目进度管理体现出来的一个个不直观的数据,而采用倾斜摄影技术定期对建设项目进行数据采集,生成现势性强的实景三维模型,可以直观清晰的反映项目的建设进度,并且可以对项目建设工地安全状况等进行评估。 3、规划竣工验收传统的城乡规划竣工主要是基于传统测绘技术进行竣工测量,得到二维线画图和规划核实数据,存在周期长、成果单一等缺点,而采用倾斜摄影技术,可以得到实景三维模型、真正射影像、点云等数据。基于实景三维可以进行线画图生产、规划竣工核实数据量测、立面生成等,成果丰富且测量周期短。配合激光点云等技术手段,可以对建筑室内进行建模,规划管理人员可以基于室内外一体化的实景三维对未竣工验收项目的建筑风貌、建筑高度、日照影响等进行管理。 4、违建管理在项目竣工验收之后,违建管理也是一大难题。城乡管理人员采用的传统手段一般是对管理区域进行周期性的巡逻,效果不佳且耗费大量人力物力,并且对于屋顶违建等目力不可及之处更是鞭长莫及。而采用倾斜摄影手段,可以快速获得可量测实景三维模型,可以定性判别已建和在建的违法建筑,并且定量分析违建建筑的面积、层数等空间信息。 结语基于倾斜摄影的实景三维重建能直观的反映真实世界,并且具有真实准确的地理坐标,在城乡建设的规划设计、规划项目管理、规划竣工验收、违建管理的整个过程中都能发挥重要作用,随着技术的发展和进步,在城乡规划管理和决策过程必将发挥更大的作用。本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-1202---相关阅读推荐:
2021-12-02
无人机倾斜摄影的城市三维建模方法优化
传统的三维城市模型生产制作是结合遥感影像图和地形图来得到精确、逼真的建筑物模型、道路模型及其他景观小品模型,将组成城市要件的各类三维模型集成为三维城市场景。这种方法适合于普通精度的三维城市建模,但是对于高精度、高仿真、大区域的建模,传统方法势必需要投入更多的作业人员,其建模速度、效率及时效难以满足三维城市的应用。三维城市建模也可以利用三维激光扫描获取地面三维几何数据,运用激光测距原理快速建立物体三维模型,但是该方法不能解决纹理数据获取和处理的问题,纹理贴图依然需要依靠大量人机交互来完成,无法提高城市三维建模效率和城市三维模型的逼真度。 一、 无人机倾斜摄影测量技术1. 无人机技术无人机是利用无线电遥控和自动程序控制的无人飞机或飞行器,包括固定翼、多旋翼、飞艇、直升机等多个机种。无人机具有机动、快速、经济的优势,其结构简单、机体重量轻、使用成本低、数字化和智能化程度高,应用范围和领域更为广阔,在快速获取国土资源、自然环境、应急救灾现势数据及测绘领域有着突出的效率和优势。2. 随着航空摄影技术的创新和发展,倾斜摄影测量技术扩大了遥感影像的应用范围,颠覆了传统航空摄影只从正摄角度采集影像的方式,其运用多角度相机同步获取地面物体各个角度高分辨率的航摄影像。运用倾斜摄影测量技术生产的三维模型真实地反映了符合人眼视觉的城市场景,它结合GNSS技术,将三维城市纳入城市地理信息框架,展现出全面丰富的地理信息,在提升用户体验度的同时大大降低了三维城市建模的成本。无人机倾斜摄影测量技术特点如下:1)无人机飞行高度低,多角度相机组能够多方位、高覆盖获取地物顶面、侧面影像数据。2)相邻影像间航向重叠度和旁向重叠度高,影像表达内容丰富。3)少量的人工干预,自动化的影像匹配、建模,主要过程由计算机完成。4)实体侧面纹理可见:传统的数字正射影像图主要获取实体顶部纹理,而倾斜摄影技术能够同时映射侧面纹理。5)综合成本低:无人机倾斜摄影测量技术在数据采集和城市三维模型生产方面具有更高的效率,可以减少时间和人力成本。3. 国内外发展情况无人机出现于1917年,早期无人机主要应用于军事领域,用于作战、侦察和民用遥感。20世纪80年代以来,随着计算机技术、通信技术的发展及各类硬件传感器的面世,无人机性能得到不断提高,应用范围和领域不断拓展,续航时间和载荷重量大幅提高。本文探讨了摄影测量技术在三维城市建模过程中的各个关键技术环节,充分利用大量倾斜影像以实现城市的三维模型建设。HereMap面向全球发布了柏林、米兰、马德里、洛杉矶等城市的高分辨率倾斜摄影三维城市模型。其发布的所有倾斜模型都是利用低空飞行器包括无人机采集的倾斜影像重建而成,大区域的倾斜模型被分割为均匀的区块,建立细节层次模型并发布至网络,使用户能够在线浏览城市实景三维模型。我国的武汉、上海、天津、柳州等多个城市已经开展了基于无人机倾斜摄影测量技术三维城市的研究和模型生产,倾斜摄影测量城市三维建模技术已经用于可视化、城市空间规划和辅助决策等。 二、 基于无人机倾斜摄影的三维城市建模方法分析中国、美国及欧洲部分国家正在开展基于的三维城市模型生产和应用,对于城市三维建模,无人机倾斜摄影测量技术有以下优势:1)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。2)能够快速处理大范围场景的倾斜影像,建立具有高精度的真三维模型。3)高分辨率影像自动贴图,能够提高三维模型的生产效率。4)是可量测、可定位的三维模型,模型数据可以直接进行网络发布和共享应用。无人机倾斜摄影测量技术利用航空影像快速数据获取方法,可以一次性处理多幅影像,建立区域初始实景三维模型,该技术能够节约大量人工建模时间成本,提高三维城市发展的效率。利用无人机倾斜摄影影像进行三维城市模型的生产流程如下图所示。在实际的生产处理过程中,受无人机等设备、大气环境及软件算法的影响,实际模型会有一定的畸变和错误,引起视觉误差和应用障碍。主要的模型畸变及原因有:1)无人机姿态变化和颠簸影响影像重叠度、几何畸变等,造成模型凸包、破洞等。2)大气环境噪声引起的模型飞面、凸包等。3)不同时段光照引起的模型纹理不均匀、破洞等。4)像主点落水而引起的水面缺失等。5)影像分辨率不足或影像模糊而引起的地物模型边缘平滑等。引起模型缺陷的原因是多样的、复杂的,这也是当前阶段基于无人机倾斜摄影测量技术进行三维城市建模所面临的不可避免的问题,采用无人机倾斜摄影测量技术快速、高效生产三维城市模型并提高三维城市模型质量是亟待解决的问题。 三、 基于无人机倾斜摄影三维城市建模优化方法如前文所述,基于无人机倾斜摄影测量技术生产的初始三维模型通常有若干种畸变类型,某些畸变是由工程实施过程中难以避免的客观原因造成的,这种情况下,初始生产的实景三维模型难以满足应用需求。通过分析三维城市模型建设现状和模型成果的缺陷可知,现状三维城市模型需要改进的方面有:1)几何修复:对破洞进行修补,凸包抹平并还原,删除飞面等碎部。2)细部整饰:重要地物和标志物的三维模型整饰或替换。3)纹理修补:替换和修补不均匀纹理、清晰度不够的纹理等。实际上,纹理映射和曲面平滑始终伴随着几何修复的过程,如何在几何结构修复的同时提高从倾斜影像中提取纹理的速度,是目前主要的问题之一。1. 无人机倾斜摄影测量三维城市模型的二次处理结合传统建模的优点和成熟技术,对无人机倾斜摄影三维成果模型中需要改进的地物目标或区域进行二次处理的技术路线如下图所示。2. 利用空三成果快速修复模型摄影测量是根据若干均匀分布于区域内的控制点,运用立体测图技术,计算得到匹配加密点的高程和平面位置。空三加密过程是基于倾斜摄影测量技术三维建模的重要步骤,空三运算后的影像是经过校正和绝对定向的,多张影像间的同一匹配点能够准确叠合,影像上的任一点均具有空间几何信息,即具备定位性质和可量测性。系统性的无人机倾斜摄影测量三维重建成果包括初始化重建三维模型和空三加密成果,两个成果间具有内在的联系,Acute3D、街景工厂及其他倾斜摄影测量软件通常仅展示空三加密结果,利用系统性的成果特别是空三加密成果是提升模型质量的一个途径。开发一套模型辅助编辑系统,导入空三加密成果和初始化重建三维模型,根据空三技术和空三加密成果的特点,利用空三加密成果,对原始模型缺陷明显的目标和区域进行几何修复和纹理修补工作,主要的工作流程如下图所示。该编辑系统的核心功能有三维模型同名点搜索、空三影像纹理自动提取、模型交互制作等,所有功能组织以空三后的影像数据为核心,充分利用纠正的倾斜影像和加密点,进行模型纹理提取和定向、建模。该方法的优点在于倾斜影像纹理提取快捷,自动纹理获取能够节省大量的手动处理时间,系统允许通过同名点将多张影像进行穿刺和对比,选择影像倾斜、变形纠正小的倾斜影像提取纹理并映射;在空三后的影像上绘制地物目标的结构线,并通过拉伸等方法实时制作三维模型实体并自动贴图,形成场景三维模型。 四、结束语在三维城市项目中,随着无人机倾斜摄影测量技术建模范围的增大,快速的倾斜影像采集和自动化空三及建模在效率上显现出强大的优势。但是受不可抗拒因素的影响,无人机倾斜摄影测量技术自动化生产三维模型有一定的限制,模型局部和细节缺陷使得倾斜摄影测量三维模型难以满足应用要求,需要研究基于无人机倾斜摄影测量技术的城市三维模型质量提升方案,本文提出的人工干预方法和空三成果的辅助应用建模优化方案已经在工程和应用项目中进行了验证,对模型中有明显缺陷和不足的局部进行模型修改和重建,大大提升了三维城市模型生产的质量和效率。新用户注册大雁云-实景三维重建平台,即可领取价值200元新手券~本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-1125---相关阅读推荐:
2021-11-26
实景三维重建在自然保护区勘界中的应用
自然保护地对于建设重要自然生态系统、维护生物多样性、提高自然遗产保存率及改善生态环境质量至关重要。长期以来,我国实行“重数量轻质量”策略,保护地面积和数量不断犷张,忽略了保护地所面临的交叉重叠、生态环境境破碎化、土地权属不清等诸多问题,现实矛盾冲突尖锐,降低了自然资源的保护效率,阻碍了保护地的健康发展。因此,加强自然保护地的勘界立标,为优化整合工作提供准确、可靠的本底数据,有助于推动保护地的规范化建设和精细化管控,促进保护地与周边区域协调发展,对加强新时代生态文明建设具有重要现实意义。随着新型信息观测技术的发展,无人机倾斜摄影测量通过飞行平台搭载多角度传感器,可同时得到地物正射和倾斜方向的真实纹理,获得更加立体的地理环境信息。相较于传统航空摄影二维平面观测的局限和实地勘测成本高、工作量大的限制,倾斜摄影测量拥有高效率的三维模型生产技术,成果更符合人类视觉系统的直观真实感知,大大提高了地表特征的判读解译效率和精度,可提供多种直接的测量手段。因此,被广泛应用于不动产更新测绘、城市规划、自然资源勘查和管理等领域。目前,自然保护地界主要通过人工携带RTK或全站仪等装置进行实地勘测,该种方法在地势险峻地区勘测阻力较大,难以保证工作的全面覆盖。基于此,本文基于倾斜摄影测量技术,结合谷歌地图和数字正射影像(DOM),获取测区1 :500实景三维模型,在兼顾测绘精度要求的同时,以期快速、高效地解决勘界过程中存在的边界不客观、不符合实际情况等问题,实现自然保护地边界的识别 和提取。 1、关键技术步骤利用测量技术进行自然保护地勘界的流程主要包括像控点布设、倾斜摄影测量平台设定、飞行航线设计、像控点测址、空三解算、实景三维建模及边界识别与提取。 1.1、像控点布设像控点布设作为倾斜摄影测量中不可或缺的基础步骤,在保证像控点测定几何精度的同时,低数量、质量还需满足像片处理和模型精度的要求,确保目标地物在空间系统中的绝对位置,技术流程如下所示。像控点应避免布设在建筑物密集区、可能被基础设施建设和植被遮挡区域,而应布设在纹理明显、色彩差异较大的空旷区,如道路交叉点、房前空地等区域。 1.2、倾斜摄影测量系统无人机倾斜摄影测量是以无人机为飞行平台、以倾斜摄影相机为传感器的航空摄影测址系统。对于飞行平台而言,应着正考虑续航时间、飞行速度、载重、安全性及抗风性等因素;对于传感器而言,应着重关注其波段数、焦距、POS数据采集能力等主要指标。通过POS采集与相机拍摄的同步设置,最大限度减少了机械延时产生的定位误差,保证了而动态场景下的影像获取精度;通过无人机与航摄系统融合的设计使飞行更趋于稳定;通过高精度双RTK模块导航定位与精准飞行技术相结合的方式,使航线误差控制在2cm、定向精度在0.2度以内。 1.4、空三解算倾斜摄影时,将机载POS提供的外方位元素视为观测值引入摄影测量区域网平差中,利用后处理软件采用统一的数学模型和算法,对多视影像进行自动匹配,获得同名连接点,构建自由网;在初次空三结果基础上加入控制点进行联合平差,可优化精度至1/3像素,通过同名点匹配技术建立影像与模型间的严格对应关系,以满足后续自动化建模精度。当空三运算精度结果中像控点中误差小于0.03m(小于0.01m效果最佳),残差满足限差要求,丢片合理,无分层、断层、错位,则认定空三运算满足质量要求。 2、应用实例韶关北江特有珍惜鱼类省级自然保护区于2006年建立,2008年升格为省级自然保护区,位于广东省韶关北江水系的武江,总面积为2820hm²,主要保护对象为特有珍稀濒危鱼类及水生生态环境等,属于内陆湿地和水域生态系统类保护区。 三维建模项目采用,集群调用8组GPU同步运算。通过集成处理POS数据,验证POS精度并对其姿态角数据进行子午线收敛角补偿,解算出精确外方位元素;利用特征匹配算法获取高精度同名点匹配结果,通过光束法局域网平差实现空中三角测量;根据聚簇算法和密集匹配算法初步构建高密度点云数据,依据空三建立的影像间三角关系经由高密度点云构建TIN网格模型;最后经由纹理映射形成实景三维模型,效果真实性强,纹理现势性好。 结语本文通过无人机倾斜摄影测量技术首次实施北江特种珍稀鱼类自然保护区勘界工作。试验表明,该方法具有较好的适用性及实用性,能满足划定保护地边界的勘查及定期测量。其自动化程度高,大大减少了外业工作量;成果精度高,模型效果好,可针对特殊区域施行重点监测,弥补了航空、航天遥感的平面观测缺陷和现场监测技术的不足。实景三维模型、DOM和DSM等地理信息数据的获取,推动了自然保护地勘界立标工作的信息化发展,为自然保护地整合优化工作提供了现势性好和准确的基础数据,应用前景十分广阔,易于推广。无人机倾斜摄影测量是否适用于湿地、森林等高植被覆盖的自然公园勘界有待进一步研究。此外,如何高效获取更直观的三维展示成果、提高无人机续航力及减少数据冗余等问题仍是今后探索的趋势。新用户注册大雁云-实景三维重建平台,即可领取价值200元新手券~本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-1118---相关阅读推荐:
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大雁云双十一福利钜惠!
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2021-11-12
倾斜摄影实景三维重建在电力巡检领域的应用
随着城市建设的飞速发展,建设环境日益恶化,地质灾害频繁发生,输电线路走廊规划设计难度日益加大。采用传统的测量方式对输电线路走廊资源进行调查,工作量大、效率低,成本高,难以满足电网建设需求。针对上述问题,本文提出了利用倾斜摄影技术进行实景三维建模的方法对输电线路走廊资源进行快速调查,可有效提高输电线路的设计质量,优化工程建设投资造价,保护生态环境。 1、倾斜摄影工作原理及技术优势1.1 倾斜摄影测量原理技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术,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、右视与后视共5个不同的角度采集影像。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(DEM、DOM、DLG与DRG)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,可为电力和水利工程建设、地质灾害应急指挥等提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和公共服务。1.2 技术流程目前,采用倾斜摄影技术进行三维建模,利用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。可将生产的三维模型数据导入GIS平台进行应用分析,如对输电线路拥挤地段建筑物进行坐标、距离量测和面积统计,绘制拥挤地段平面图;准确量测交叉跨越铁塔高度、优化交叉跨越设计等。1.3 技术优势倾斜摄影技术具有以下优势:(1)高分辨率。倾斜摄影平台搭载于低空飞行器,可获取厘米级高分辨率的垂直和倾斜影像。(2)获取丰富的地物纹理信息。倾斜摄影从多个不同的角度采集影像,能够获取地物侧面更加真实丰富的纹理信息,弥补了正射影像只能获取地物顶面纹理的不足。(3)高效自动化的三维模型生产。通过垂直与倾斜影像的全自动联合空三加密,无需人工干预,即可全自动化纹理映射,并构建三维模型。(4)逼真的三维空间场景。通过影像构建的真实三维场景,不仅拥有准确地物地理位置坐标信息,并且可精细的表达地物的细节特征,包括突出的屋顶和外墙,以及地形地貌等精细特征。 2、倾斜摄影技术在输电线路走廊资源快速调查中的应用利用倾斜摄影技术快速构建目标区域三维空间场景,对输电线路走廊通道资源快速进行调查,合理避让城镇规划、大型工矿企业、自然保护区、林木密集覆盖区,以及高山大岭、重冰区等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。2.1 准确量测走廊通道内建筑物拆迁面积倾斜摄影测量所生产的实景三维模型,具有时效好、精度高、信息丰富的特点,可准确量测地物的坐标、宽度、高度和面积等。在真三维模型上进行精细化判读与室内量测,对输电线路拥挤地段建筑物楼层数与实际面积进行快速统计,从而有效估算线路工程建设所必需的房屋拆迁量,使工程赔偿造价准确合理,降低施工民事难度。2.2 准确确定林区植被属性与覆盖范围对于输电线路走廊通道内林木密集覆盖区,在真三维模型上可直观地判断出林木种类与分布范围,并准确量测出地表林木高度;通过线路路径优化设计,有效避让林木密集区,减少线路在林木区,尤其是生长较快的桉树林区中的长度,降低设计铁塔高度和林木砍伐量,有效控制青苗赔偿费用,保护生态环境。2.3 快速调查险恶地形与恶劣地质区通过逼真的三维环境,设计人员可快速直观地掌握输电线路走廊通道内的地形地貌细节特征,在经济合理的前提下,路径选择尽量避让崩塌、滑坡、高山大岭、重冰区、水网,以及矿产采空区等险恶地形与恶劣地质区,确保每基塔位不会出现因地形、地质因素导致不能立塔的问题,有利于线路后续协调与施工,使新建线路更加安全可靠。2.4 快速量测交叉跨越高度对于铁路、高速公路、已建输电线路等沿线重要交叉跨越,在真三维模型上可准确量测被跨越物的坐标、距离与高度信息,合理优化线路路径跨越位置,有利于跨越塔架立和放线施工,有效控制工程投资造价。同时,综合协调需建线路与沿线交叉跨越设施的矛盾,减少交叉跨越已建输电线路,特别是高电压等级的输电线路,降低施工过程中的停电损失,实现电力建设与经济建设的和谐发展。 3、结语综上所述,将倾斜摄影技术应用于输电线路走廊资源快速调查中,具有创新性和先进性。通过时效好、精度高的实景三维模型对输电线路进行优化设计,尤其在建筑物拥挤地区、林木密集覆盖区、恶劣地质区和交叉跨越设施复杂地区,可有效提升输电线路的设计质量与深度,降低线路曲折度,使线路路径设计参数达到最佳,优化工程建设投资造价。目前,倾斜摄影测量所生产的三维模型还存在部分缺陷,主要体现在:在楼间距狭小的建筑物密集区,因建筑物的遮挡而造成底部变形较大;路灯、电力线等截面过小地物,特征点匹配较少而造成模型缺失;水面、玻璃等光滑表面缺少纹理特征,无法匹配特征点而产生模型漏洞等,今后可研究将地面三维激光扫描数据与倾斜摄影数据相融合,修补与完善三维模型。随着倾斜摄影技术的快速发展和日渐成熟,将在输电线路走廊资源快速调查中发挥越来越大的作用,对输电线路的设计、施工与运行带来革命性的变化。新用户注册大雁云,即可获得价值200元无门槛实景三维重建券!本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-1028---相关阅读推荐:
2021-10-28
瑞云、Bentley、瞰融达成战略合作,共创实景三维建模SaaS云服务新未来
(从左至右)瞰融总经理王超、瑞云科技总经理邹琼、Bentley软件全球副总裁李翔近年来,中国政府正大力推动数字中国、孪生城市、城市数字化转型等数字化基建项目,预计未来几年内,实景三维建模市场的需求量将会出现指数级的增长。瑞云、Bentley软件、瞰融三方强强联手合作,三方将均将投入最强的研发和运营团队,为三维重建行业打造一个全新的云服务平台——大雁云。在战略合作签约仪式上,三方就战略合作达成共识。结合瑞云拥有的海量计算资源、可行的实景三维建模云服务落地方案,加上Bentley旗下拥有ContextCapture等优秀的实景建模类工具软件,以及瞰融信息团队的技术实力深耕和行业经验,我们将充分发挥三方优势,展开基于云技术的研发工作,助力实景三维建模行业及中国的数字化建设的创新发展。此外,Bentley也将与瑞云科技旗下高性能GPU云桌面产品青椒云形成深度合作,通过与青椒云桌面的结合,逐步实现其软件云化落地,助力中小企业新基建和数字化转型。我们相信,拥抱科技创新,就是在拥抱未来。保持对于创新的尊重和珍惜,就是所有一流企业能够保持头部地位、持续创新的核心原因。Bentley 全球高级副总裁,北亚区总裁 Christopher Liew 表示:与瑞云、瞰融的此次合作,是首批将 Bentley 全球领先的云技术与中国云生态对接,并快速开启的行业云服务的合作项目之一。未来,Bentley 将携手更多的本地合作伙伴,加速国际先进技术与本土优势资源的融合,为基础设施行业的数字化转型提供新的动能。瑞云成为Bentley软件ContextCapture Center正版授权用户瞰融信息总经理王超同时表示:瞰融团队的使命就是围绕实景建模技术的持续创新。在国家大力推动各行业数字化转型的今天,瞰融信息很荣幸能够作为Bentley公司的云产品与业务创新中心,促成并且深度参与基于ContextCapture软件的SaaS产品研发与市场推广工作。瞰融信息团队未来将继续发挥自身优势,为用户与合作伙伴在实景建模技术应用中进行赋能,从而共同携手创造更大的商业及社会价值。瑞云科技总经理邹琼也针对此次合作也表达了期待:无论是数字孪生,还是元宇宙,都需要强大的算力平台加上专业的算法技术支撑。集成了堪称业界标准的算法、海量的视觉云算力池,大雁云将为行业提供低门槛、高性价比的SaaS服务,势必能够成为一个推动基础设施行业数字化转型、加快建设数字孪生世界的强大引擎。瑞云科技作为亚洲知名的视觉云计算平台,拥有强大的云端图形渲染算力平台以及超过十年的视觉渲染计算服务运营经验,服务着全球50多个国家数十万专业图形用户。瑞云科技的产品包含了离线渲染、实时渲染,高性能传输以及专业图形云桌面服务。借助已有的平台优势,瑞云科技计划将云服务扩展到测绘行业三维重建领域,以满足日益增长的市场需求,目标是为行业用户带来一个易于使用、高性价比的SaaS服务。Bentley软件是全球知名的基建领域的软件公司,有着强劲的研发实力以及成熟的基础设施领域软件解决方案,旗下的ContextCapture软件是实景三维重建行业的工业标准,其产品还包括基于MicroStation的建模和模拟应用程序,助力项目交付的ProjectWise,用于资产和网络性能管理的AssetWise,以及基础设施数字孪生iTwin平台等。Bentley软件提供创新的软件解决方案推动全球的基础设施进步,推动全球经济和环境的可持续发展。瞰融信息是Bentley软件的白金级合作伙伴,同时也是Bentley软件在中国的云产品与业务创新中心。作为国内从事倾斜摄影测量技术的研发与市场推广工作的先驱团队,瞰融团队始终秉持著初心信念--洞见科技看见未来,追求创新技术与生活的美好融合,期许为这片土地注入更好的创意养分。瞰融信息建立了一整套的完整服务体系,从三维实景数据的采集获取、数据生产处理到数据的实质应用,打造基于实景建模全技术链解决方案,利用实景建模技术以推动中国的城市与基础设施,以及行业的数字化转型发展。本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-910---相关阅读推荐:
2021-09-10
三维实景建模技术及运用
在很多场合里,通过这种方式得到的模型在空间结构上与真实标的非常相似。以此为基础,可以对模型进一步修改完善,进行诸如雷达反射截面积计算、结构力学分析、流体性能仿真、你想工程研究等多种科学仿真实验,以较小的代价获得以往用很大投入才能得到的科学数据;还可以用在多媒体汇报、动画制作、特效合成等影视工作中,为观众提供更为形象直观的表现方式,这对于传统的三维模型制作和真实场景复原提供了一个完全崭新的手段,应用前景广阔。 一、传统建模手段的局限无论在科学研究还是在影视制作的一些场合中,往往需要对一些现实中的物体、场景进行三维重建(虚拟化),传统的做法是通过实拍、上网下载等方式获得目标的一系列图像,然后作为参考图导入到三维软件中,建模人员根据个人经验从基础的 三维几何体开始反复增加细分结构并调节模型,不断逼近目标形态,手动复原目标。这种方式存在许多局限,首先,对建模人员的要求较高,我们知道要培养一个写实级模型师谈何容易!这需要有大量的实战经验和刻苦的训练才能在某一个细分领域(比如角色建模或环境建模)达到这样的水准。而实际中需要更原的目标包罗万象,既有可能是一架二故飞机、也有可能是一个人物、还有可的是一座城堡...不确定的目标类型对于模型师来说是很大的考验;再者即便模型师具备相应的水准,要实现写实级三维复原仍然需要大量的时间,毕竟慢工才能出细活;最后,传统手工方式是一种非常主观的方式,模型的逼真程度因人而异,精度上既难以制,又说不清,完全凭个人感觉鉴定好坏。以上这些都导致传统手动建模技术在实现高品质三维重建的时候,人力成本居高不下且耗时耗力!在视觉表现越来越追求现场感、融入感、真实感的发展大潮下,迫切需要一种更高级的建模技术。 二、三维激光扫描技术的局限为了应对高品质建模的挑战,在一些高端影视生产中,国外的顶尖视效工作室第纷开始采用三维激光扫描技术进行三维重建。虽然它在一定程度上满足了高精度复原的要求,但是也存在几个问题:一是好一点的激光扫描设备价格往往不菲,需要很长时间才能收回成本;二是对物体的空间尺寸有限制,很难对大型物体进行扫描,因此这种手段还不能迅速普及。 三、三维实景建模技术内涵及主要特点随着数字图像处理技术的高速发展以及计算机运算能力的不断增强,一种称之为开始进入各行业研究人员的视野并取得了一系列实用化成果。其内涵是利用数字摄像机作为图像传感器,综合运用图像处理、视觉计算等技术从二维图像中提取目标的三维空间信息,通过多种手段的综合应用,最终实现目标的三维重建。这种技术有很大的优势,体现在:- 不收物体形状、尺寸以及地域等诸多限制;- 应用门槛低,对无任何建模基础的使用者,几天就可以上手;- 可以实现全自动或半自动建模,也可以一次批量处理多个三维重建人物,24小时连续作业,大大减小模型师的负担;- 对于硬件要求较低,普通的数码相机甚至手机都可以作为输入设备,而重建设备只是一台高性能工作站;- 重建速度较快,往往只要几天就能达到以往几个星期甚至更长时间才能达到的效果。这些优势注定了它将是今后三维建模的一个重要发展方向,能广泛应用于包括移动机器人自主导航系统、航空及遥感测量、工业自动化、影视制作等在内的各个领域。 四、当前三维实景建模技术的应用概况发达国家在技术在虚拟仿真有广阔的应用前景。随着数字孪生城市建设步伐的不断加快,实景三维模型的需求与日俱增。为更好解决大面积实景三维重建算力不足、存储困难、访问迟慢的痛点,立足于自身夯实的云算力基础设施硬件、强大的技术研发实力,于2021年6月推出“大雁云实景三维重建”升级版。大雁云定位于测绘类行业,一键上传数据,即可轻松实现在线三维实景模型重建。大雁云,一款打破传统三维实景建模处理瓶颈,满足大面积实景重建的云计算平台,实现,提高三维实景建模效率,降低三维实景建模成本,旨在为客户带来“稳、快、优”的用户体验。本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:https://www.dayancloud.com/news/post-id-018---相关阅读推荐:
2021-06-29
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