1、 倾斜摄影实景三维建模技术 VS 人工建 模技术 一、什么是 倾斜摄影实景三维建模 倾斜摄影测量技术是国际测绘领域近年来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，同时从垂直、前方、后方、左侧、右侧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。该技术的引入，使目前高昂的三维城市建模成本大大降低。 它是在低空以 45 度角对地面进行摄影测量，可以获得近地高分辨率航测影像。它克服了正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，可获得 5 个或更多角度的倾斜摄影影像。 具体来说 ：通过低空云下摄影，从一个垂直和 4 个以上 45 度
2、倾斜的方向获取高清晰度的地物影像，可供多角度观察；在高精度定位定姿 POS 系统的辅助下，影像上每个点都具有三维坐标，基于影像可进行任意点线面的量测，获得厘米级到分米级的测量精度。相比正射影像它还可以获得更精确的高程精度，对建筑物等地物的高度可以直接量算；影像中包含真实的环境信息，信息量丰富，可进行影像信息的数 据挖掘。 近两年，国家测绘局、总参测绘局等多家单位相继引入该技术，购买相应硬件设施，投入生产。 目前已有广州、深圳、南京、郑州、内蒙等多地飞了倾斜数据，张家界、凤凰等景区进行了倾斜建模生产。国外已经将倾斜应用于能源、交通、应急等领域。该技术的出现 ，引起新的革命，加快 了 智慧城市建设
3、步伐。 二、 倾斜摄影实景三维建模 技术的 特点 及优势 基于倾斜摄影测量的三维自动建模技术是指基于图形运算单元进行快速三维模型的构建通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。整个建模过程不需要人工干预， 相比传统 人工建模 方法， 具有拟真程度高 、 建设周期更短、 费用成本 低 等显著特点 。 具体如下： 真三维建模：可以展现建筑物立面、桥梁镂空等立体细节，是真三维，且最大程度的保存了目标区域的色调，更加真实。 全要素建模：所有拍摄到的对象，都会被自动建模，避免了传统建模由于人员建模水平差异或者建模标准
4、不同，主观对被建模对象元素进行取舍而造成的不精确。 全自动建模：建模过程完全是批量自动的，不需要人工干预，极大的提高了建模效率，缩短建模周期。 建模结果可量测：由于是基于摄影测量原理，其运算结果均可以量测。 能接受各种硬件采集的各种原始数据，大型固定翼 飞机，载人直升机，大中小型无人机，街景车，手持式数码相机甚至手机，并直接把这些数据还原成连续真实的三维模型，无论大型海量城市级数据，还是考古级精细到毫米的模型，都能轻松还原出最接近真实的模型。 基于图形运算单元 GPU 的快速三维场景运算软件，它能无需人工干预地从简单连续影像中生成最逼真的实景真三维场景模型。无需依赖昂贵且低效率的激光点云扫描系
5、统或 POS 定位系统，仅仅依靠简单连续的二维影像，就能还原出最真实的实景真三维模型。 能够输出包括 obj,osg(osgb),dae 等通用兼容格式，能够方便地导入各种主流 GIS应用平台，而且它能生成超过 20 级金字塔级别的模型精度等级，能够流畅应对本地访问或是基于互联网的远程访问浏览。 表： PhotoMesh 倾斜摄影实景建模 与传统建模对比 指标 传统手工建模 倾斜摄影自动批量建模 原数据 大比例尺航摄相片，数字划线图，数字高程模型，数码相片 倾斜影像，飞控数据 成果 面片结构数据 可以生产 4D 产品，三维模型 要素 表现 力度 主要的、大型的建筑 全要素（建筑、道路、树、标志
6、牌 ） 生产周期 周期较长，成本高，平方公里 /天 /人 速度快，平方公里 /天 工艺流程 1. 人工三维建模 1. 无需人工干预 2. 人工现场拍摄获取纹理 3. 人工将纹理和模型叠加和融合 2. 地物纹理由倾斜航片一次获取 3. 自动生成全地物真实三维模型 特点 1. 大多是人造虚拟三维模型 2. 大多是有限量测和不可量测 3. 繁琐，自动化程度低，三维模型数据加工是典型的劳动密集型生产方式 1. 实时生成真实的三维场景 2. 所见即所得 3. 模型具有真实可量测性 4. 简单，高度自动化，大大减少了人工采集、编辑数据的工作密度 用途 三维模型缺少真实性、可量测性、不完整，更多是给人虚拟的
7、视觉感受效果 实时生成真实、大范围、可量测的真三维场景，为智慧城市建设提供有价值的服务和应用 三、 倾斜摄影实景三维建模常见 传感器 倾斜摄影常见的相机有 以色列 A3、徕卡 RCD30、 微软 UCO、 国产 SWDC-5、 TOPDC-5、 AMC580等。 序号 名称 分辨率 焦距组合 座架情况 升降模式 1 AMC580 10328*7760 多种组合方式 支持 支持 2 AOS 8984*6732 47mm/72mm 支持 电动升降 3 MIDAS 5760*3840 50mm/80mm 支持 手动升降 4 Penta-DiGiCAM 8964*6716 50mm/80mm 不支持
8、不可升降 5 RCD30 Oblique 60Mp 50mm/50mm 支持 不可升降 6 SWDC-5 60Mp 80mm/100mm 不支持 不可升降 7 TOPDC-5 56Mp/40Mp 47mm/80mm 不支持 不可升降 8 A3 7812 x 2666 300 mm - - 9 IGI UrbanMapper 320MP/100MP - 支持 - 四、 倾斜摄影实景三维建模 所需飞行器 倾斜 摄影数据获取 常用的飞行器有大飞机如运 5、运 8、运 12； 小型机如 塞斯纳、直升机 、 无人机 、动力三角翼、旋翼机（四旋翼、六旋翼）等 。 五、 倾斜摄影实景三维建模 所需软件 美国
9、 Skyline 公司推出的倾斜摄影测量自动批量建模软件 PhotoMesh，是基于图形运算单元 GPU 快速三维模型的构建软件。它通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、拍摄照片等不同数据源数据进行同名点选取、多视匹配、三角网（ TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。该过程仅依靠简单连续的二维图像，就能还原出最真实的真三维模型，无需依赖 LIDAR（激光点云扫描）辅助设备、 POS 定位系统，无需人工干预便可以完成海量城市模型的批量处理。同时 PhotoMesh 提供多节点并行计算能力，可以大大加速建模效率。 自动批量构建三维模型之后， PhotoMesh 还提供了一个附
10、属模块 CityBuilder，专门用于对建模成果进行后处理。具体来说， CityBuilder 通过引入分类图层，可以对 PhotoMesh生成的三维城市模型进行单体化切割，挂接业务属性，同时创建一个多分辨率、多层次细节的模型。该模型可以存在本地被浏览，也可以放在数据库中，通过网络被远程的客户端访问。 经过近二十多年的研发， Skyline 一直是最稳定、最易用、最全面的世界领先的三维地理信息平台。一方面，它具有持续稳定提供互联网服务的能力；另一方面，它又可以面向具体行业，提供精准应用。通过将其丰富的三维地理信息软件的功能和三维倾斜自动建模成果结合起来，为产业的发展提供新的契机。 也正由此我
11、们推出了从外业数据采集到数据生产及后期行业应用的实景三维一站式解决方案 。 六、 倾斜摄影实景三维建模技术流程 倾斜摄影实景三维建模 步骤如下，每个步骤需要用到计算机的不同部件。 七、 倾斜摄影实景三维建模 所需硬件 PhotoMesh 支持运行在微软 Windows XP/Vista/7/8 64 位操作系统中。 PhotoMesh 仅需在普通硬件设备上运行，无需专业显卡，仅需 1G 显存的显卡（集显独显均可）。先进的网格计算机制，处理过程及成果采用数据库方式以及全新的并行计算架构，都使 PhotoMesh 能够特别简单构建数百节点级别的运算中心，加速海量倾斜数据的处理。 PhotoMesh 推荐硬件配置 ： 操作系统 Windows / 7 / 8 -64 bit. 内存 64 GB 显卡 1 GB+显存（独立 显存和 集成 显存均可） 处理器 i7 7820X（建议 8 核 16 线程及以上）
