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    立体摄影测量(立体摄影测量与三位数字城市建模的联系)

    单反相机入门教程  2022-12-111460

    1. 立体摄影测量与三位数字城市建模的联系

    3D地图是基于WEB GIS地理信息系统、GPS全球卫星定位系统、RS遥感系统、VR全景等最新技术,是以城市建筑三维建模为载体,整合集成本地城市建筑、政府、企事业单位等多渠道资源、信息,最形象直观的电子地图,也叫三维地图、立体地图、虚拟城市。

    2. 倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用

    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。

    特点一:反映地物周边真实情况 相对于正射影像,倾斜影像能让用户从多个角度观察地物,更加真实的反映地物的实际情况,极大的弥补了基于正射影像应用的不足。

    特点二:倾斜影像可实现单张影像量测 通过配套软件的应用,可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的量测,扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。

    特点三:建筑物侧面纹理可采集 针对各种三维数字城市应用,利用航空摄影大规模成图的特点,加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式,能够有效的降低城市三维建模成本。

    特点四:数据量小易于网络发布 相较于三维GIS技术应用庞大的三维数据,应用倾斜摄影技术获取的影像的数据量要小得多,其影像的数据格式可采用成熟的技术快速进行网络发布,实现共享应用。

    3. 摄影测量立体模型

    空中三角测量是立体摄影测量中,根据少量的野外控制点,在室内进行控制点加密,求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制点的地区测图提供绝对定向的控制点。空中三角测量一般分为两种:模拟空中三角测量即光学机械法空中三角测量;解析空中三角测量即俗称的电算加密。模拟空中三角测量是在全能型立体测量仪器(如多倍仪)上进行的空中三角测量。它是在仪器上恢复与摄影时相似或相应的航线立体模型,根据测图需要选定加密点,并测定其高程和平面位置。航空摄影测量中利用像片内在的几何特性,在室内加密控制点的方法。即利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片,依据少量野外控制点,以摄影测量方法建立同实地相应的航线模型或区域网模型(光学的或数字的),从而获取加密点的平面坐标和高程。主要用于测地形图。

    4. 摄影测量在数字、智慧城市中的应用

    数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于:它处理的原始资料是数字影像或数字化影像,它最终是以计算机视觉代替人的立体观测,因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备;其产品是数字形式的,传统的产品只是该数字产品的模拟输出。

    5. 倾斜摄影测量技术在城市建模的应用

    建模维度不同

    建图航拍:适用于对一片区域进行下视影像采集,再进行二维重建。使用建图航拍功能,可在规划区域内根据设置的航线参数,控制飞行器和负载沿“弓”字形航线完成对地数据采集。

    倾斜摄影:利用垂直倾斜摄影,可以快速地进行实景还原。多角度采集像片,用以快速地进行三维实景建模。

    其特点是对真实世界进行高度还原,相对于人工建模周期更短,在大范围、复杂的场景建模中有着不可替代的优势。

    6. 数字摄影测量立体测图

    像对相对定向关系式 像对中所有同名光线都应对对相交所满足的条件方程式,即同名光线的共面条件方程式.利用该条件方程式可解求像对的相对方位元素,从而可计算出各模型点的空间坐标,即可用解析方式建立数字的单个立体模型. 解析空中三角测量已得到普遍的应用,数字地形模型技术和解析测图仪将逐渐地普及.解析摄影测量的原理将在地形和非地形摄影测量以及遥感图像的几何改正等各个领域中广泛应用,并为摄影测量的自动化打下了基础.

    7. 摄影测量三维建模

    一、倾斜摄影三维模型单体化方法

    目前倾斜摄影单体化建模方法主要包括一下三类:

    1.1矢量切割单体化

    切割单体化是将对象物的三角面进行分割,实现了一定意义上的模型单体化操作,后期也能对单体化模型进行管理和应用。

    但是用这种编辑模型产生的数据量较大,会对LOD产生破坏,数据也只能单独导入。这种切割方法所出的单体化模型的效果较差,边缘底部会有明显的锯齿和不规则形状,在后期的管理应用方面稍显欠缺。

    1.2矢量叠加单体化

    此类方法主要是对超图SuperMap等典型性GIS软件的应用。进行三维渲染时,在倾斜摄影模型中将对应矢量面进行动态叠加,该矢量面在垂直地表的方向对包围盒的生成,并不会超过特定的阈值范围。

    结合对范围内的三角网的判断,通过半透明颜色与三角网的贴合,使模型从视觉上的完整展现得以实现,并且能够实现对单个操作的管理。

    但是这种方法对单体的分离并不是真正意义上的,其表面虽然能够达到单体的效果,然而从事实上来说仅仅是对对象轮廓的矢量面进行了调用,从真正意义的角度上来说,单体化的目标并不是单体,而是为了实现分离。

    1.3模型重建单体化

    模型重建单体化是指以倾斜摄影测量数据为基础数据源,通过模型重构在原始场景上实现分离效果,从而实现模型的单体化。模型贴图是从图像中自动收集的,使用映射完成模型贴图。

    这个方法相比矢量叠加单体化来说,对人力有着更大的需求,侧重于对产品的提供,而并不适用于GIS。

    二、倾斜摄影三维模型单体化流程

    不同的单体化方式有不同的流程,本次主要介绍模型重建单体化这种方式,并以DP-modeler为例。

    如上文所说,模型重建单体化是以连续倾斜摄影测量数据为基础数据源,通过在原有实景三维模型的基础上对模型进行重建,从而实现不同对象的模型单体化。

    2.1通过挤出操作,转换成立体模型

    对某个建筑物进行单体化时,我们应选择多边形绘制工具,在顶视图视角下对影像提取建筑顶部轮廓线。

    根据倾斜影像判断建筑物高度,设定基准面,将平面模型通过挤出操作,转化成立体模型。

    通过挤出柱体将其挤出到指定高度,再用内偏移及外扩、切割等操作来创建建筑物立体面以及房屋附属结构,例如屋檐、女儿墙、单元门门洞等。

    2.2一键贴图

    对建好的单体化模型进行一键贴图,利用倾斜影像可以采集到建筑物不同层面的纹理特征,可以从相机影像中自动采集模型图,然后可以通过一键完成来进行单体化模型的贴图。

    对于个别不合适的面,可以通过选择最佳影像进行手动贴图,以达到三维模型所需要的最佳效果。自动映射与手动贴图所得到的模型贴图,不免有些瑕疵,我们可以通过调用PS进行纹理修改,修改后保存的贴图可以在在 DP-modeler 下直接进行替换,无需查找贴图。

    三、建筑物轮廓线采集技术标准

    3.1轮廓线采集技术要求

    建筑物轮廓线采集是后续制作建筑物三维模型的基础,采集轮廓线时按照如下规则进行矢量采集。

    对于平顶建筑物,沿建筑物边沿采集;

    对于人字形房顶,按两次采集,先采集建筑物的边缘线,使其直角化,再采集建筑物顶部屋脊线,将其拉升至实际高度,钩出斜面;

    对于复杂结构,需要先后采集同一高度闭合的外轮廓线、各屋脊线、屋顶凸出结构的轮廓线,对于圆或是弧,用五、六个点连起来表示。

    3.2数据采集指标

    (1)郊区:房上房,高>2.5米,面积>5平方米;基本房,高>2.5米,面积>5平方米。城区:房上房,高>2.5米,面积>2平方米;基本房,高>2.5末,面积>2平方米。

    (2)在保持原有房屋外观的情况下,高度差小于0.5米的以及水平方向拐折小于0.5米的房子视情况可以适当综合。

    (3)房上房必须抬到基本房上,该接边的房子必须接边,两者之间不能出现空隙。

    (4)房屋构造线必须均匀有序,不能杂乱无章。

    (5)高档住宅,沿街道两边的商场,企事业单位,机关学校医院等建筑,凡女儿墙大于0.5米且宽度大于0.5米的要单独表现;高档住宅,沿接到两边的商场,企事业单位,机关学校医院以及工矿等建筑,凡女儿墙高度大于1.5米(除广告牌)女儿墙需要单独表现,女儿墙表现时都需要以房上房的形式表现。

    3.3各等级模型采集要求

    (1)政府建筑、商业建筑、公共建筑大于0.5米的凹凸部分需采集。

    (2)沿街建筑大于0.8米的凹凸部分需采集。

    (3)建筑的屋檐、装饰墙等结构大于0.8米以上需按照实际的尺寸、形状采集,细节可以使用贴图表现。

    (4)突出门厅、进出口大门需要采集。

    (5)建筑顶部结构需要按照实际情况采集,不能出现比例、结构形状与实际不符的情况。

    (6)建筑的女儿墙需要按照实际高度、宽度采集,居民自建房屋除外。

    (7)沿街建筑如有面积较小,面数较多的情况,如百叶窗、栏杆等,可做成块状,直接贴影像。

    (8)建筑重要面的装饰柱(墙线)凹凸在一米以上需要采集。

    (9)房屋墩、柱:直径大于1米,且高度大于1.5米需要采集。

    (10)围墙需要采集。

    (11)屋顶装饰物:投影面大于4平方米,或者最长的一边大于2米的几何造型必须采集。

    8. 数字城市三维建模

    用于城市管理:三维建模技术可以完成城市灾害事件和突发事件的动态模拟,实现城市各类信息的可视化查询,为政府对城市的管理和服务提供决策。

    用于城市规划:对城市的未来形态进行预演,消失的城市形态也可以重新模拟出来,并根据规划成果随时进行修改,从而获得城市规划方案调整的科学依据。

    用于城市环境动态变化研究:使用三维技术可以将大量的统计数据转换成容易理解的图像,表现人类活动对环境施加的压力,预测不同人类活动条件下的环境效应。

    用于旅游:建模技术不仅可以展现城市现有景观,而且能够再现不复存在的和正在规划建设中的景点,从而对城市起到宣传作用,有助于扩大城市影响,吸引投资和游客。

    9. 摄影测量在数字城市和智慧城市建设中有何作用

    是无人机测量。

    无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充,具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点,在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势,随着无人机与数码相机技术的发展,基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势,无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向,无人机航拍可广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、资源开发、新农村和小城镇建设等方面,尤其在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。

    恢复中线,测量原地面高程,中桩高程、边桩高程以及边坡点、坡脚高程。然后绘图与设计断面图是否一致,工程量有无出入,出入较大的路段,需要上报设计院进行改正。

    10. 数字城市三维建模技术与实践

    三维游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一,也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。十三,虚拟现实系统在地理中的应用。

    虚拟现实旅游/虚拟城市漫游(观众融合模式)运用三维动画/3Dmax、虚拟现实VRP、大屏幕显示、人机互动等先进技术,观众可以通过操纵杆在城市、厂区、建筑小区等三维模型场景中进行主动自主式漫游,从而了解企业、建筑小区乃至城市未来规划及发展方向。

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