倾斜摄影测量在实景三维建模中的关键技术研究
三维城市运用描述城市地上景观的三维模型来表达数字城市空间信息,是表达城市信息的重要载体,对城市规划、建设、管理和应急响应有着及其重要的作用,三维城市已经展现出其较高的经济价值和应用潜力。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,得到精确的、可靠性强的建筑物模型、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、效率以及时效难以满足三维城市的应用。 1、倾斜摄影测量概述 1.1 倾斜摄影测量技术倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术,它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,同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。拍摄相片时同时记录航高、旁向重叠度、GPS坐标数据等,为后续三维建模的分析整理提供有利条件。 1.2 倾斜摄影技术特点将无人机倾斜摄影测量技术应用于构建三维城市,具有以下特点:第一,可操作性强。获取数据途径简便快捷,后续无需作业人员再次现场拍摄;数据处理主要通过计算机软件解算,自动化程度高;第二,三维模型更接近真实场景。相比于只从垂直角度拍摄的正射影像,大量倾斜影像可提供建筑物多角度纹理信息,补充地物的侧面细节,使建模效果符合人眼真实场景,弥补了人工建模仿真度低的缺陷;第三,投入成本低。在相同的拍照时长中获取五倍数据,大量数据为批量进行特征点提取和同名点匹配提供先决条件,缩短节省建模时间,节约劳动力成本;直接获取建筑物多面信息,减少航拍次数,降低仪器损耗;第四,具有较大的视场角。增添倾斜角度的航摄相机后,可根据倾斜摄影相机安放角度不同,可适当调节视场角。 2、倾斜摄影测量在中的关键技术研究 2.1 试验区概况本次试验位于山西省东南部的某县城,地处上党盆地西侧,东望太行与长治县搭界,西枕太岳与沁水、安泽为邻,南接高平、北毗屯留,地势西高东低,呈三级阶梯状。该地属温带半湿润大陆性气候,气候温和,四季分明,年平均气温9.2℃。摄区地势平坦,房屋建筑密集,建筑高度适中,航摄面积约为40.5km2。 2.2 倾斜影像数据获取利用北京四维远见SWDC-5倾斜航摄仪对试验区进行倾斜摄影,东西向竖直飞行19条航线,设置67×19个曝光点,获取下视和斜视共计6365张真彩色航空影像以及下视影像原始POS数据。相片航向重叠和旁像重叠为70%,飞机相对航高750m。SWDC-5相机的摄影倾角为450、相幅大小8176×6132、下/斜视焦距为82.1mm/50.7mm,同时在航摄区域内布设了密集的相控点和检查点,采用WGS-84坐标系,其精度满足1:1000大比例尺成图要求。SWDC-5倾斜航摄仪由五台非量测型的相机集成而成,由于非量测型相机不能提供内方位元素,且在相机安装调试阶段会产生一些残余相差,这样会造成较大的光学畸变,所以在航空摄影前需要对相机进行严格标定,通过检校获取相机内方位元素和各项畸变参数。采用空间后方交会数学模型对非量测相机进行检校,解求出相机内外方位元素及畸变参数。由于本试验采用的是“下视影像POS数据+相机相对位置关系”的方式进行数据导入以恢复倾斜影像粗略的外方位元素,为了获得下视相机与侧视相机之间安装的相对位置关系,在执行航拍任务前需要在检校场对倾斜相机进行平台检校,同时为了保证倾斜影像外方位元素的精度,在下视影像POS数据导入之前,需利用下视影像、下视相机参数及下视影像粗略外方位元素进行空三解算,以获取下视影像精确地外方位元素。 2.3本试验采用Smart3Dcapture建模软件进行全自动快速建模生产,其生产流程如下: 2.3.1数据预处理首先创建photos.csv文件,其中包括倾斜影像数据的存储路径及下视影像的POS信息;其次创建cameras.csv文件,该文件记录每个相机的像素、像幅、焦距、主点、相机旋转参数方向参数及相机之间相对位置姿态参数等信息,主要用于创建空三工程时设置相机参数;最后根据创建好photos.csv和cameras.csv文件由工具生成block.xml文件,xml文件记录了工程的影像POS信息和相机参数信息。打开Smart3D Capture Master,导入预先生成的block.xml文件,软件自动根据block文件创建工程。导入block文件后,检查影像排序和相机旋转方向是否正确。 2.3.2空三加密检查无误后,输入相应的数据参数提交空三工程。Smart3D首先会对五个视角的影像进行大量特征点提取,对获取的特征点采用多基线多特征匹配技术自动匹配同名点,然后采用光束法区域网平差进行整体平差计算,剔除粗差点。反复进行平差计算、点位调整,直到空三结果满足要求,输出空三加密报告,实现多视角影像空三解算,最后得到每张影像精确的外方位元素及消除畸变差的影像,以供后续三维重建使用。 2.3.3三维模型构建Smart3D系统的三维重建过程是基于瓦片技术,本次试验把建模区域共分割成为672个300m×300m的“Tile”,将每一个瓦片打包建立成为一个任务,利用消除畸变差的多视影像和空三优化后的高精度外方位元素构建立体像对,采用多视影像密集匹配技术生成地物超高密度三维点云,然后按照设置的优先等级对分割区域内的三维点云构建不同层次细节度的不规则三角网(TIN)模型,通过三角网优化及简化后生成带白模的三维模型,然后在经过畸变差改正和匀光匀色处理后的影像上全自动提取位置对应的纹理信息,并将其映射到对应的模型的三角面片上,实现纹理贴附,最终生成纹理清晰逼真的城市三维模型成果。 结束语综上所述,利用SWDC-5倾斜航摄仪和Smart3Dcapture建模软件生成的该县城的三维模型平面精度较高,从该县城的三维模型成果展示中可以看出,模型完整,纹理真实,尤其对立面细节上表现良好,能够将建筑的悬挂及镂空部分构建出来,真实地反应了地物地貌特征。本文《整理发布,如需转载,请注明出处及链接:---相关阅读推荐:
2021-12-23
实景三维重建技术在数字城市建设的应用
在当前的社会背景下,数字化城市建设的优势已经完全的展现了出来,相较于传统的二维建设城市规划,实景三维技术已经在测绘等方面大展拳脚,使得数字城市建设更加依赖于。实景三维技术通过将市政信息、城市的空间构造信息等奖励了数字化城市,在虚拟的网络中创造了虚拟的数字城市,使得市民可以在电子市政部门办理业务、电子银行进行快捷转账;更有很多依托于实景三维技术所发展起来的新兴行业。 1、实景三维技术的内涵与数字城市的概念实景三维技术可以看成是一种工具的集合,通过现场的测量与数据采集,将数据汇总整理以后转换为空间数据。实景三维技术还可以看成是一种数据库系统,将收集来的信息汇总整理后的空间信息存储,随着收集的智能化系数据日益曾多,使得数据库系统中的数据数量越来越繁多,对于其中的数据可以被执行搜索与操,将其结果作为问题的解决答案。再者实景三维技术还是一个抽象的组织机构,使得其具有概念意义的集合、数据信息的存储、数据信息的检索以及信息功能的操作。数字城市释义计算机技术为基础,通过信息测绘与三维建模所构建的一座虚拟的城市,数字城市可以实现实体城市各个角落的信息收集与汇总,并将其在数字城市上进项相对应的标注,从而使得我们可以便捷、迅速、高效的完成对城市现状的了解。 2、实景三维技术的功能特点三维技术及普遍意义上的X、Y、Z三维坐标系,区别于以往的二维坐标系X、Y,三维技术可以在空间意义上对物体进行表述,在目前的地理信息系统中主要应用的二维模式添加三维模式,将地理信息系统中的地形地貌与城市的地理位置等增加三维信息。通过三维信息的使用,展现出实景三维技术的功能特点,比如:数据信息采集、数据信息检验、数据信息结构化、数据信息的结构转化、数据信息的选择、布尔操作、建筑数据信息、数据信息计算、数据信息分析、抽象数据可视化、数据系统管理等功能特点,使得数字化城市建设有了强劲的技术保障。 3、实景三维技术在数字城市建设中的应用数字化城市建设的框架支撑主要是信息技术、服务目标以及基本概要组成,数组化城市建设需要有完整的城市数据,而数据的来源就离不开信息技术系统、全球卫星定位系统、城市综合功能地理信息系统技术、数字化城市的管理技术、虚拟现实技术、云数据系统、原数据与宽带网络的将建设等多种技术手段,通过这些技术手段的使用,对空间信息数据进行分析整合。数字化城市建设的主要目的就是体现城市综合信息水平的应用价值,归根结底,数字化城市的建设还是便利社会,为人服务。所以为了保证数字城市建设的准确性与有效性,城市实景的三维建筑模型是数字城市建设的奠基石,数字城市建设过程中应当充分协调发挥出摄影测绘技术的实用价值,测绘量取城市建筑的数据模型,可以采用无人机航拍来获取更多的实景三维模型数据,保证其真实性、完整性以及高精度标准。经过处理以后,生成航拍测绘城区建筑的实景三维场景模型,并依次为基础,通过三维建模软件对所测绘的建筑模型与场景模型进行二次调整,对数字化城市建筑模型中的重要建筑进行具体化、精准化的调整,从而完成实景三维模型建设。 3.1 无人机航拍航拍无人机分为电力传动与油料传动,电力传动的航拍无人机续航时间短,故采用油料传动的航拍无人机来执行城市建筑测绘任务,在航拍无人机机臂上添加多个感应器,确保航拍无人机能够从空间角度上对多个角度进行影像采集与数据测绘,如果一次性出动十架以上的航拍测绘机,可以在短时间内达到2000部以上航拍测绘机测绘影像资料。航拍测绘机进行航拍测绘的过程中,可以通过对垂直方向对建筑物顶部的信息数据,通过机臂上的感应器来测绘侧面建筑物的数据信息,由于航拍测绘机主要是在空中进行测绘,所以对于地面上部分航拍测绘机不能到达的地方需要进行人工补拍,以做到测回信息的全面收集。 3.2 像控点测量与处理利用专业的航空测绘测量转件对航拍测绘机所传回的影像资料进行拼接,生成完整的射频图像作为工作的标准地图,通过专业的技术手段对像控点进测量。在数字城市建设中,通对作业目标的分区使得工作效率提高,每个作业项目都要保证对应一个数据目录,将作业是所有的信息数据等归纳入相应目录中,依照影像资料的输入、数据图形区域的建立、自动点数据信息的测量、内部交互式编辑、控制点信息测量等多个步骤进行处理。 3.3 三维建模通过专业软件的应用,创建建筑模型,完成三维建模,达到实景三维模型的目标。在三维场景的制作中,影像软件的制作与数据融合算法极为重要,以影响资料、地形地貌数据、三维建模数据为中心点,综合参考建立三维地理信息系统,完成对城市建筑的三维建模。以三维建模场景为基础,给予用户提供场景缩放、场景360°旋转、空间平移、位置升降等浏览项目。在数字化城市建设中通过治安监测点、旅游地区的植入,实现实景三维技术全面可视化,提升直观的体验效果与管理的便捷性。 4、结语通过实景三维技术进行建模,在数字化城市的建立与发展过程中发挥了重要的作用,也成为了现在数字化城市建设的主要发展方向。本文中通过分子实景三维技术的工作原理与在数字化城市中是应用,凸显了实景三维技术在数字城市中建设与规划中渠道的作用,改变了城市管理规划者对于城市的二维认知,将数字城市以一种更加直观的方式展示在城市管理规划者面前,可以为城市的发展进行直观的测评,为城市项目建设、城区规划以及旧城区的改造等提供了有力的技术支持。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-1209---相关阅读推荐:
2021-12-09
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
大雁云精彩亮相DTC2021数字孪生城市建设与产业发展高峰论坛
2021年10月26-27日,DTC2021数字孪生城市建设与产业发展高峰论坛于上海圆满举办,大雁云作为本次活动的合作单位及参展商,精彩亮相DTC2021,并在活动现场为大家带来了服务的展示和介绍。本届峰会以“推动技术融合 助力数字孪生城市建设”为主题,现场汇集了两百多位数字孪生城市领域知名专家、城市建设等行业优秀代表。参会嘉宾及行业大咖们齐聚一堂,围绕数字孪生城市技术探索、实践案例和新技术融合等方向展开讨论,精彩不断。论坛现场还设有精品创新展区,展示最新科技与创新成果。作为实景三维重建专家,一起在现场为大家展示并介绍了最新的实景三维重建服务和技术。观展观众们对大雁云的实景三维重建技术兴趣浓厚,纷纷到展位进行咨询沟通,现场气氛热烈。大雁云在海量机器秒级调度的基础之上,提供自助式实景三维重建云服务,操作便捷,只需一键上传即可将二维图片转化为三维数据模型,为智慧城市、孪生城市建设助力。本届论坛活动位与会嘉宾、观展观众和大雁云等展商提供了面对面交流的平台,众多大咖及知名城市技术厂商奉献了精彩的演讲分享,干货满满。大雁云也将继续为行业提供专业的实景三维重建服务,为智慧城市行业赋能,推动技术融合,助力数字孪生城市建设。新用户注册,即可获取价值200元新手券~---相关阅读推荐:
2021-10-29
大雁云与你相约2021数字孪生城市建设与产业发展高峰论坛
为促进数字孪生城市的各种智能化应用,推动新型智慧城市的升级发展和城市治理,2021数字孪生城市建设与产业发展高峰论坛将于2021年10月26-27日在上海国展宝龙丽筠酒店举办。作为业内的实景三维重建专家,也将亮相本次大会,为大家展示最专业的实景三维重建技术和服务。- 2021城市建设与产业发展高峰论坛- 10月26-27日 上海国展宝龙丽筠酒店- 展位号:A11- 特别优惠:扫码报名大会,可享受购票的八折福利大雁云实景三维重建服务是瑞云科技推出的一款为用户提供高效、安全、稳定、流畅、可靠的实景云端重建模型平台,在海星机器秒级调度的基础之上,提供自助式实景三维重建云服务,操作便捷,只需一键上传即可将二维图片转化为三维数据模型。大雁云也是Bentley公司授权的大中华区首家且唯一ContextCapture Center软件全SaaS化实景三维云计算平台。大雁云旨在为、工程建设管控、国防军事、应急测绘等行业赋能,打造云服务生态团环。随着“探索建设数字孪生城市”写入了“十四五”规划《纲要》,数字孪生技术也被赋予更多崭新的应用价值。2021数字孪生城市建设与产业发展高峰论坛将围绕数字孪生城市应用与发展、数字孪生城市产业关键技术创新与融合互通两大专题展开,共设四大主论坛:- 城市数字孪生标准化研究与探讨;- 城市数字孪生系统建设探讨;- 主要数字孪生城市示范区案例、实践分享与深度应用探索;- 数字孪生城市发展态势与挑战。数字孪生城市是数字孪生技术在城市层面的广泛应用,是基于数据驱动、软件定义、平台支撑、虚实交互的城市信息模型(CIM),使数字城市与现实城市同步规划、同步建设,实现全过程、全要素数字化,做到城市全状态实时化和可视化、城市管理决策与服务协同化和智能化。大雁云也在努力为智慧城市及数字孪生城市行业贡献力量,为推进城市数据大脑建设,探索建设数字孪生城市的发展推波助澜!10月26-27日,大雁云期待与你相约2021数字孪生城市建设与产业发展高峰论坛!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-1015---相关阅读推荐:
2021-10-15
[实景建模]-实景三维建模的应用领域
(1)在智慧城市的建设中,城市空间信息数据是数字化的软基础设施。但是长久以来,时,利用三维数据实现数字化管理、监测及分析,通过三维实景建模构建一个真实、全面、直观的虚拟环境,提供高精度的三维位置信息,实现诸多要素立体化显示,为管理者提供决策支持的同时,便于用户实时了解城市建设情况。(2)在城市规划中,传统的手段是通过图纸来表达设计思想和意图,具有一定的限制性,将三维实景建模应用到城市规划中,可以为客户提供逼真的三维城市景观模型,用户可完以在真实的三维虚拟环境中完成建设用地适宜性评价、城市道路规划、城市景观辅助设计、方案评价与成果表现、规划管埋等工作,可以显著提高规划工作的效率,促进规划工作的科学性和透明性。三维实景建模改变了传统城市规划的表现形式,利用真实、立体的虚拟城市环境,可在一定程度上实现城市规划可视化。(3)在形变监测中,通过构建高精度的三维实景建模,融合AR技术实时直观形象地呈现变形体的真实三维景象及变形情况,在三维实景建模上实时动态地显示GNSS传感器的状态、监测对象的变形量并对变形情况进行分析预警等。还可以通过手机、计算机等实时查看、控制传感器,及时获取监测对象的各种数据,并对其进行分析、显示及存储等。(4)在应急救灾中,灾害的发生危及着全球人民的生命财产安全,在应对灾害过程中,关键问题是快速、及时地收集高质量的数据信息,同时灾害危险性评估及灾后跟踪分析也是重中之重。三维实景建模的数据获取手段有多种,可通过合适的技术手段灵活、快速地获取灾区现场的高质量数据信息。三维实景建模能直观地反映灾区的地形信息,便于进一步分析灾害发生的位置、类型及范围等。同时还可以对灾区进行灾后跟踪,实时获取灾区的实际情况,及时把握灾后重建工作的进程,制定合适的救助方案,避免二次灾害的发生。(5)在智慧旅游中,传统的旅游信息都需要游客在网上自行筛选搜集,经常会出现景点描述与实际不相符的情形,心理落差大,同时在景点的实时管理方面主管部门也稍有欠缺。综合多方面的需求,三维实景建模的出现极大地促进了智慧旅游的发展。三维实景建模可构建出逼真的三维可视化环境,能全方位、立体展示景区的整体布局,游客足不出户就可以享受在三维景点中漫游的乐趣,且能根据自己的需求规划旅游航线。旅游主管部门也可以有效利用获取的地理信息数据构建综合服务平台,实时洞察旅游景点的人流情况、车辆情况等,提高管理能力。可见,在智慧城市、城市规划、形变监测、应急救灾、智慧旅游等建立高精度、高可靠性及全方位的三维实景建模具有十分广阔的应用前景。大雁云实景三维重建服务是推出的一款旨在为用户提供高效、安全、稳定、流畅、可靠的实景云端重建模型平台,在海量机器秒级调度的基础之上,提供自助式实景三维重建云服务,操作便捷,只需一键上传即可将二维图片转化为三维数据模型。大雁云旨在为智慧城市、工程建设管控、国防军事、应急测绘等行业赋能,打造云服务生态闭环。,在顷刻之间,让形聚九野。
2021-03-29
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