倾斜摄影测量与三维城市建模(武汉大学 江万寿_肖雄武)
倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用
倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用摘要：随着无人机技术在测绘领域中的不断推广应用，基于无人机的倾斜摄影测量技术逐渐成为城市精细化三维建模主要技术手段。
因此，不断研究和改善无人机倾斜摄影测量三维建模方式，提高建模效率和成果精度，降低作业成本，不断推动无人机倾斜摄影技术在城市精细三维建模领域中的应用及深层次研究，是现阶段及未来极为重要的研究方向。
关键词：倾斜摄影；测量技术；城市三维建模；有效应用1 倾斜摄影测量技术特点及优势倾斜摄影测量技术主要借助于同一台无人机搭载五部专业测量摄影相机，通过无人机的机动灵活大范围飞行，所搭载的五部相机在飞行过程中从垂直以及四个倾斜角度为40°~-60°之间采集地物侧面的轮廓和纹理信息，并获取完整准确的纹理数据和定位信息，丰富多彩的影像信息给后期三维模型带来更逼真视的觉效果。
根据采集到的倾斜影像通过大批量的提取以及自动贴纹理，快速生成实景三维模型。
在城市三维建模过程中，倾斜摄影测量技术同样发挥出以下技术优势：（1）当前无人机的应用成本较低、机动性强灵活度高，能实现超低空大范围的飞行多角度对地物测量数据的采集。
（2）一部垂直相机与四部倾斜相机通过无人机低空飞行，获得厘米级高分辨的垂直和倾斜影像，四部倾斜相机从不同角度采集影像，可采集到地物测面更加丰富而真实的纹理信息，有效弥补正摄影只获取地物顶部纹理信息的不足。
（3）能对大范围内的倾斜影像数据快速处理，通过垂直与倾斜影像全自动空三加密，不用人为干预，实现高分辨的影像自动贴图以及高效率的构建出高精度逼真的三维模型。
（4）可多角度的量测、精确的地理定位，实现三维实景重建，通过影像构建的真实三维场景，是带有准确地理位置的坐标信息以及精细表达突出的屋顶、外墙以及地形地貌等地物细节特征，从而生成逼真的三维空间场景，可将获得三维空间场景直接网络发布及共享应用。
2 倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用2.1 高度融合与持续更新技术模式测量及摄影相关工程技术人员把精细修复之后的重要数据信息模型上传至原三维数字处理平台内部，完全实现三维数据信息的快速、精准无缝对接。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
倾斜摄影测量技术是一种通过倾斜摄影仪进行航空或地面摄影测量的技术，可以快速获取大范围高分辨率的多角度影像数据。
倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中具有重要的应用价值。
本文将对基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模进行详细介绍。
倾斜摄影测量技术可以提供高分辨率的影像数据，从而可以准确地捕捉城市中的细节信息。
倾斜摄影测量仪可以以不同角度和高度拍摄城市的各个部分，获取的影像数据能够展现建筑物的立面特征、屋顶形态、入口和窗户的位置等细节信息。
这为建筑物的精确重建提供了有力的数据支持。
倾斜摄影测量技术可以实现自动化的三维城市建模。
通过倾斜摄影测量技术获取的影像数据可以通过自动的图像匹配和特征提取算法进行处理，从而快速生成三维城市模型。
这种自动化的建模方式大大提高了建模效率，减少了人工干预的工作量。
倾斜摄影测量技术还可以实现精确的地理定位和测量。
倾斜摄影测量仪配备了精确的定位系统，可以获得建筑物的准确位置和高程信息。
通过对影像数据进行地理校正，可以将建模结果与真实世界的地理坐标系统相匹配，从而实现精确的地理定位。
倾斜摄影测量技术还可以进行高程测量，获取建筑物的高度信息，为城市规划和管理提供有力的数据支持。
倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中还可以实现多尺度建模。
通过改变倾斜摄影仪的拍摄角度和高度，可以获取不同尺度的影像数据。
这使得倾斜摄影测量技术可以同时用于建模大范围的城市和建模小区域的细节部分。
通过将不同尺度的建模结果融合起来，可以实现全面和多层次的城市建模。
无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨
无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨随着科技的不断发展，无人机在各个领域的应用也越来越广泛。
无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用越来越受到人们的关注。
本文将探讨无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用，并分析其在城市规划、土地管理和环境保护等方面的重要性和作用。
一、无人机倾斜摄影测量技术概述无人机倾斜摄影测量技术是指通过搭载在无人机上的相机，利用倾斜摄影测量技术进行航拍，通过图像采集和处理，获取地表、地貌等信息，从而实现对城市三维建模的精准测量和数据获取。
该技术具有高分辨率、快速获取、低成本等优势，能够为城市规划、土地管理、环境保护等领域提供丰富的地理信息和影像数据，因此受到了广泛的关注和应用。
二、无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用1. 城市规划无人机倾斜摄影测量技术可以为城市规划提供高精度的地形、建筑等信息，为城市的规划、设计、管理提供重要的数据支持。
通过对城市的地理信息进行测量和分析，可以更好地了解城市的地形、地貌，为城市规划的决策提供科学依据。
利用无人机倾斜摄影测量技术还可以对城市的现状进行实时监测，及时了解城市的发展变化，为城市规划的动态调整提供数据支持。
2. 土地管理无人机倾斜摄影测量技术可以帮助政府和相关部门对土地进行精准测量和监测，提高土地利用效率和管理水平。
通过对土地的高精度测量，可以更好地掌握土地的利用情况和利用方式，为土地的合理规划和利用提供科学依据。
利用无人机倾斜摄影测量技术可以实现对土地的动态监测，及时发现土地利用的问题和矛盾，为土地资源的合理配置提供数据支持。
3. 环境保护无人机倾斜摄影测量技术可以为环境保护提供重要的数据支持，帮助政府和相关部门对环境进行全面监测和评估，及时发现环境问题，保护环境资源。
通过对环境的高精度测量和监测，可以及时了解环境的变化和演变趋势，为环境保护的决策提供科学依据。
利用无人机倾斜摄影测量技术还可以为环境的修复和重建提供数据支持，帮助恢复受损的环境资源，保护生态环境。
关于倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用研究
关于倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用研究摘要近年来利用航摄影像进行城市变化监测的应用已经比较普遍，尤其在监测城市部件的变化方面已经有成熟的技术方法，但是仍无法解决监测建筑物高度变化及建模的问题。
而倾斜摄影三维模型支持三维浏览、量测，包含完整的空间信息，是真实世界的直观表达。
因而倾斜摄影技术在城市建设、工程规划、监测等方面的应用愈加广泛，优势愈加明显。
本文基于P560H六旋翼无人机航拍测绘系统在城市三维建模中倾斜摄影应用研究，它具有机动性高、安全且成本低廉的优势，结合高精度POS的航空遥感影像直接地理定位技术，可以实现在无须布设控制点的条件下进行高精度大比例尺测绘，能够节省大量人力物力，尤其适合在城市三维建模中应用。
关键词倾斜摄影测量；三维城市；建模1 倾斜摄影技术1.1 倾斜摄影倾斜摄影技术是测绘领域近些年在摄影测量技术之上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，而倾斜摄影是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进行影像采集，从而将地面物体以真实直观的方式引入了符合人眼视觉，更能反映地物的实际情况，极大弥补了基于正射影像应用的不足。
1.2 微型倾斜相机微型倾斜相机HC5010集成了一个垂直和四个倾斜摄影相机，适用于电动多轴无人机挂载，执行小范围、高分辨率的倾斜航空摄影任务的数据采集。
该系统采集到的图像及GPS数据可以用于生成高分辨率、高精度的三维模型。
该系统5个摄影相机可以远程设置，调整快门时间及ISO等参数，手持端可以预览相机图像；集成WIFI功能，可以无线连接设备进行相关功能控制、GPS数据输出等数据传输。
1.3 P560H六旋翼无人机P560H六旋翼无人机航拍测绘系统，采用高强度全碳纤维材质，机身设计新颖、轻巧，体积小、重量轻、飞行平稳、机动灵活、空中阻力小、目标特性小、飞行噪音低等特点，非常适合城镇夜间，环境比较恶的环境，人员密集场所飞行。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模倾斜摄影测量技术的出现，为三维数字城市建模提供了全新的可能性。
倾斜摄影测量技术是一种利用特殊的摄影设备和数据处理方法，通过多角度和多方向拍摄城市建筑物和地形地貌，从而获取高精度的三维地理信息数据的技术。
倾斜摄影测量技术不仅可以实现高精度的城市建筑物立体模型，而且还可以在不同时间段获取城市地貌的立体信息，为城市规划、管理和应急预案等提供重要的数据支持。
本文将主要介绍基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模，并探讨其在城市管理和规划领域的应用前景。
倾斜摄影测量技术通过使用特殊的倾斜摄影设备，在行驶过程中以自由式录制城市建筑物和地形地貌的图像，再利用数据处理软件对这些图像进行融合处理，从而生成精确的三维地理信息模型。
倾斜摄影测量技术相比传统的巡航航空摄影或立体摄影，能够在更短的时间内获取更加详细和真实的城市地图和三维地理信息数据。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模，可以实现通过三维模型展示城市建筑物、地貌地形和城市规划。
通过这种方式，不仅可以更加清晰、真实地展示城市的空间信息，还可以对城市的立体信息进行实时更新和维护。
这对城市规划、应急管理、城市维护等领域具有重要的意义。
通过倾斜摄影测量技术获取的城市数字模型，可以实现对城市的可视化规划。
规划人员可以根据三维模型对城市建筑物的体积、高度、密度等参数进行分析，从而更好地指导城市规划和设计。
倾斜摄影测量技术还能实现对城市景观、绿化等方面的真实展示，为城市规划提供更为全面的数据支持和参考。
城市管理是城市运行和发展的重要环节。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模，可以为城市管理提供重要的数据支持和决策依据。
未来，随着倾斜摄影测量技术的不断发展和完善，基于这种技术的三维数字城市建模将会成为城市规划和管理的重要工具。
在城市规划中，这种技术将为城市布局和设计提供更为真实、全面的数据支持；在城市管理中，这种技术将为城市基础设施建设和运行管理提供更为精细、高效的数据支持。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模【摘要】倾斜摄影测量技术是一种高精度的三维数据采集技术，能够快速获取城市建筑物的准确三维信息。
本文通过对倾斜摄影测量技术的概述和三维数字城市建模方法的介绍，结合实际案例分析了基于倾斜摄影测量技术的三维城市建模过程。
同时讨论了倾斜摄影测量技术在城市规划中的应用，并探讨了未来的发展趋势。
最后总结了基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模的优势，提出了未来研究方向。
通过本文的研究可以更好地了解倾斜摄影测量技术在城市建模中的应用，为城市规划和管理提供更加精确和可靠的数据支持。
【关键词】倾斜摄影测量技术、三维数字城市建模、城市规划、发展趋势、优势、未来研究方向、案例分析、结论、引言、正文1. 引言1.1 研究背景倾斜摄影测量技术利用倾斜摄影仪和激光扫描仪等设备获取城市地物的三维信息，可以实现对城市建筑、道路、植被等物体的高精度、全方位立体测量。
相比传统的摄影测量技术，倾斜摄影测量技术具有数据获取快速、精度高、成本低等优势，已经在城市规划、土地管理、灾害监测等领域得到了广泛应用。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模具有重要的理论和实际意义。
本文旨在对倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用进行深入探讨，为城市规划和管理提供新思路和方法。
1.2 研究目的研究目的是通过倾斜摄影测量技术实现对城市建筑物的高精度三维模型构建，以提升城市规划和管理的效率和准确性。
具体目的包括：一是探讨倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用价值，验证其在城市规划和管理中的实际效果；二是研究倾斜摄影测量技术在建筑物识别、高程测量和立面重建等方面的优势和局限性，为进一步优化技术方法提供理论支持；三是分析倾斜摄影测量技术与传统摄影测量技术在城市建模中的对比，揭示倾斜摄影测量技术的独特优势和适用范围；四是为未来倾斜摄影测量技术的发展方向和应用前景提供参考和借鉴，促进其在城市规划和管理领域的进一步推广和应用。
无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模及优化方法中的应用
无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模及优化方法中的应用无人机倾斜摄影测量技术是一种基于无人机平台的航测技术，它通过无人机搭载的多个倾斜摄影头，以倾斜角度拍摄地面物体，获取高分辨率、大范围的航空影像数据。
这种技术在城市三维建模及优化方法中有着广泛的应用，本文将介绍其主要应用及优化方法。
首先，无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的主要应用是获取高精度的地面数字高程模型（DEM）和三维建筑物模型。
由于无人机倾斜摄影测量技术具有灵活性、高精度性和高效性的特点，相比于传统的地面摄影测量技术，它能够更好地解决建筑物遮挡、尺度失真等问题。
通过对城市中的建筑物、道路、林地等进行倾斜摄影，可以获得不同角度的影像数据，然后通过影像匹配、几何校正等处理步骤，可以得到高精度的DEM和三维建筑物模型。
其次，在无人机倾斜摄影测量技术的应用中，还存在俯视摄影测量和斜视摄影测量两种模式。
俯视摄影测量模式主要应用于临建筑物的外形特征提取和建筑物的量测，通过多角度的影像获取和影像匹配技术，可以实现对建筑物的立体定位和三维模型的重建。
斜视摄影测量模式主要应用于地面物体的表面特征提取和地形模型的重建，通过多角度的影像获取和高程配准技术，可以实现对地面物体的立体定位和地形模型的重建。
此外，在无人机倾斜摄影测量技术的应用中，还存在一些优化方法，以提高测量精度和效率。
首先，影像航线规划是无人机倾斜摄影测量技术中重要的优化方法之一、通过合理规划无人机的航线，可以最大限度地覆盖地面目标，减少遮挡和重复拍摄的情况，提高数据采集的效率和质量。
其次，影像匹配算法是无人机倾斜摄影测量技术中另一个重要的优化方法。
通过优化影像匹配算法，可以提高影像的匹配精度和稳定性，减少影像匹配的误差和漂移，提高三维建模的准确性。
最后，倾斜摄影测量技术还可以与其他传感器数据进行融合，比如激光扫描仪等，以进一步提高三维建模的精度和全面性。
综上所述，无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模及优化方法中的应用主要包括获取高精度的DEM和三维建筑物模型，并可以通过影像航线规划、影像匹配算法和多种传感器数据融合等优化方法来提高测量精度和效率。
使用倾斜摄影测量仪进行三维城市建模的方法与技巧
使用倾斜摄影测量仪进行三维城市建模的方法与技巧引言：近年来，城市建设不仅关注基础设施的建设，也逐渐将视野扩展至城市的三维模型。
使用倾斜摄影测量仪进行三维城市建模已经成为一种先进且高效的方法。
本文将探讨使用倾斜摄影测量仪进行三维城市建模的方法与技巧，旨在为相关领域的研究者和实践者提供参考和指导。
1.倾斜摄影测量仪的原理与优势倾斜摄影测量仪是一种可以在拍摄过程中通过倾斜拍摄角度捕捉更多细节信息的摄影设备。
相较传统的航空摄影，倾斜摄影测量仪具有以下优势：1）拍摄角度更接近现实视角，能够更准确地还原真实场景；2）拍摄效率高，能够在较短时间内完成大面积城市的测绘；3）数据质量高，能够提供更加精确的地理信息。
2.数据采集与处理2.1 选择适当的设备选择适当的倾斜摄影测量仪对于获得高质量的数据至关重要。
需考虑拍摄分辨率、镜头焦距、传感器、全景图像质量等因素。
最好根据实际测绘需求，选择性能稳定、操作便捷的设备。
2.2 规划拍摄路径在进行城市建模时，规划合理的拍摄路径是重要的一步。
需要考虑到避免遮挡物、确定拍摄高度和角度、保证拍摄覆盖率等因素。
倾斜摄影测量仪具有较高的灵活性和自由度，因此可以通过规划不同的路径来获得不同角度和尺度的数据。
2.3 数据后处理获得原始数据后，需要进行一系列的后处理工作。
这包括图像去畸变、图像校正、点云配准等操作。
其中，点云配准是保证后续模型生成准确性的关键步骤。
可以使用基于特征点匹配的算法进行精确配准，以提高模型的质量。
3.三维城市建模方法3.1 基于密集点云的建模基于密集点云的建模是较为常见的一种方法。
通过从点云数据中提取表面特征，如建筑物、道路等，将这些特征转化为三维几何信息。
可以使用商业软件如Autodesk Recap等进行点云建模，也可以使用开源软件如CloudCompare等进行处理。
此方法适用于建筑物的外部模型生成。
3.2 基于图像的建模基于图像的建模技术主要通过识别和提取图像中的特征，以构建三维模型。
无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨
无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨【摘要】无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中具有重要的应用价值。
本文针对这一技术进行了深入探讨。
首先介绍了无人机倾斜摄影测量技术的概念和原理。
随后分析了城市三维建模技术的现状，并指出了无人机倾斜摄影测量在这一领域中的优势。
进一步探讨了无人机倾斜摄影测量在城市规划和智慧城市建设中的应用情况。
结合实际案例，展望了无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模领域的发展前景。
本文旨在为读者提供关于无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用探讨，以及这一技术的潜在巨大价值。
【关键词】无人机倾斜摄影测量、城市三维建模、城市规划、智慧城市、前景展望。
1. 引言1.1 研究背景城市三维建模是城市规划和管理领域中的重要工具，能够为城市规划、土地管理、交通规划等提供可靠的空间数据支持。
在过去，城市三维建模主要依赖于传统的测量手段，如地面测量、航空摄影等，这些方法存在着成本高、效率低、数据更新慢等问题。
随着无人机技术的快速发展，无人机倾斜摄影测量技术逐渐成为一种高效、快速获取城市三维空间信息的手段。
无人机倾斜摄影测量技术通过航拍无人机搭载倾斜摄影系统，能够实现对城市建筑物、道路、绿化等各种特征的高精度、全方位的影像获取。
与传统测量手段相比，无人机倾斜摄影测量技术具有成本低、效率高、数据更新快等优势。
在城市三维建模领域，无人机倾斜摄影测量技术具有广阔的应用前景。
通过对无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用进行深入研究和探讨，可以更好地发挥其优势，为城市规划、智慧城市建设等领域提供更有效的空间数据支持，推动城市发展和智慧城市建设进程。
1.2 研究意义城市是人类活动的重要场所，随着城市化进程的加快，城市规划和管理变得愈发重要。
而城市三维建模是城市规划与管理的重要工具，能够为城市发展提供详实的空间信息。
传统的城市三维建模方法受到了设备成本高、数据获取难、时间周期长等限制，导致建模精度和效率较低。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模随着城市规模的不断扩大和城市化进程的不断推进，数字城市建设已成为城市发展的必然趋势。
其中，三维数字城市建模作为基础技术之一，对于城市规划、管理、应急等各个方面都有着非常重要的作用。
而基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模，凭借其高精度、高效率、低成本等优点，正逐渐成为数字城市建模的重要手段。
倾斜摄影测量技术是一种基于相机、激光扫描等设备拍摄倾斜影像进行三维模型重建的技术，通过对影像进行几何校正和配准，根据空间三角测量原理恢复出物体的三维坐标信息。
相比于传统的航空摄影测量技术，倾斜摄影测量技术有着更高的分辨率和精度，特别是对于高层建筑和建筑物细节的表现更为准确。
首先，收集和处理倾斜影像数据。
这个步骤包括采集大量倾斜影像，对影像进行切片和配准，生成高精度的倾斜影像数据集。
其次，进行三维重建。
倾斜影像经过几何校正和配准后，可以恢复出物体的坐标信息，通过运用三维重建算法如立体匹配算法、体素化算法等，可以将倾斜影像转换成三维模型。
然后，进行模型优化和精化。
这个步骤是针对三维模型进行杂质去除、空洞填充、纹理映射、模型优化等操作，使得模型更加精确、真实。
最后，将三维数字城市模型应用到实际的城市规划、管理和应急等各个方面。
三维数字城市模型可以用于城市规划、景观设计、基础设施建设、应急管理等方面，为城市管理和决策提供更加全面、准确的数据支持。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模具有诸多优点。
首先，倾斜影像数据采集可以在低空范围内进行，因此可以大大降低采集成本。
其次，倾斜摄影测量技术可以实现对于高层建筑和细节的精细化表现，可以更准确地反映城市的真实情况。
最后，基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市模型具有极高的数据精度和完整性，可以为城市管理和决策提供更可靠的数据支持。
总之，基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模是数字城市建设中非常重要的基础技术之一。
随着数字城市建设的不断推进和技术的不断发展，倾斜摄影测量技术将会进一步发挥其重要作用，为数字城市的建设和发展提供更加优质的服务。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模倾斜摄影测量技术是一种利用高分辨率倾斜摄影进行三维城市建模的技术。
随着城市化进程的加快和城市规划的需要，对城市的三维数字模型的需求越来越大。
传统的建模方法需要大量的人力和物力进行地面测量和数据处理，消耗时间长，成本高，而且容易出现偏差。
而倾斜摄影测量技术正可以克服这些问题，实现高效、精确的三维数字城市建模。
倾斜摄影测量技术利用航空或地面相机，以一定的倾斜角度对目标区域进行高分辨率的拍摄，然后通过特定的数据处理软件，将相片进行拼接、配准、建模，最终生成三维数字城市模型。
该技术具有成本低、周期短、数据获取快速、精度高等特点，适用于大范围地区的快速建模，可以为城市规划、资源管理、灾害分析等提供高质量的数据支持。
一、高精度倾斜摄影测量技术通过高分辨率的倾斜摄影，能够获取目标区域的丰富、真实的地物信息，实现了对城市细节的高度再现。
通过配准、建模等处理，可以实现对地物的精确测量和建模，为城市规划、建设提供精准的数据支持。
二、全方位覆盖倾斜摄影测量技术可根据需求设定倾斜角度和飞行高度，实现对目标区域的全方位覆盖，包括建筑物、道路、绿化、水系等各类地物的高清立体展示，实现了对城市全息建模。
三、快速实现传统的地面测量需要大量的人力和物力，周期长，而倾斜摄影测量技术能够快速获取大范围的高分辨率数据，通过数据处理软件可以实现快速拼接、测量、建模，大大缩短了建模周期，提高了建模效率。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模具有广阔的应用前景，可以为城市规划、设计、建设、管理等领域提供多种可能性。
在城市规划领域，基于三维数字城市模型可以进行虚拟规划、空间分析、可视化展示等，辅助城市规划决策；在建设领域，可以实现对建筑物的立体设计、施工监管等；在资源管理领域，可以实现对城市资源的管理和监测等。
倾斜摄影测量技术的应用将极大地推动城市建模的发展，提高城市数字化水平，为城市的可持续发展和智慧化进程提供有力支持。
基于倾斜摄影测量的三维数字城市建模研究
1项目要求和研究意义崇阳县位于湖北省咸宁市西南部，居湘、鄂、赣三省交界处。
本文制作了崇阳县城区的三维数字模型，总面积为14km 2，空间基准采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），高程基准采用1985国家高程基准。
新型城镇化的规划、建设和管理都依赖于精度高、现势性好的地理信息数据。
三维模型是城镇规划的科学依据，可使规划更具前瞻性，有利于完成城市灾害事件、突发事件的动态模拟，实现城市各类信息的可视化查询，为政府管理和服务城市提供决策；有利于研究城市环境动态变化。
2主要作业流程本文主要利用运-5飞机平台和SWDC-5AP100倾斜摄影系统获取数据；采用倾斜相机正拍的数字影像数据制作DEM 和DOM ，并构建地形模型，利用倾斜影像和正拍影像制作三维白模；利用机载倾斜影像技术获取建筑实景纹理影像，利用实景纹理影像进行三维模型贴图，制作三维景观模型[1]；根据建筑物底商（商业门面）和底部结构，配合地面补拍影像作为建筑物纹理。
总体技术路线如图1所示。
3地形模型和DOM生产本文利用倾斜影像数据制作地形模型，具体流程为：①模型定向；②采集特征点、线；③构建TIN ；④内插粗间距的DEM ；⑤编辑粗格网的DEM ；⑥重新构建TIN 网；⑦内插成果格网的DEM ；⑧编辑成果格网的DEM ；⑨DEM 接边；⑩DEM 裁切。
利用上述已完成的DEM 数据，生产DOM 数据[2]。
4实体模型生产4.1建筑模型生产4.1.1白模制作在立体像对中采集得到带正确高程的房顶轮廓面，通过DTM 采集方法获取DEM ，通过房顶轮廓线基于倾斜摄影测量的三维数字城市建模研究（1.武汉市测绘研究院，湖北武汉430022；2.湖北晓雲科技有限公司，湖北武汉430014）摘要：以崇阳县为例，介绍了利用SWDC-5AP100倾斜摄影系统获取影像数据，再生产DEM 和DOM ，进而对崇阳县城区进行三维建模的过程；并利用已有的DLG 数据对模型进行了精度评定。
论无人机倾斜摄影测量的城市三维实景建模
论无人机倾斜摄影测量的城市三维实景建模四川省成都市摘要：无人机搭载倾斜摄影测量设备开展大范围倾斜摄影测量极大地提高实景三维模型建设的工作效率。
文章通过选用CCC建模软件进行模型构建，重点对空三过程注意事项进行论述，通过构建不规则三角网、纹理匹配等实现城市实景三维模型的建立。
结果表明，模型精度满足三维地理信息模型数据产品规范相关要求，可为数字城市建设提供参考。
关键词：无人机；倾斜摄影测量；三维模型；精度中图分类号：P231文献标识码：A引言随着地理信息技术及计算机技术的发展，数字地球、智慧城市、特色景点的三维建模项目逐渐增多，传统的二维地形数据已经不能满足当前经济社会的高速发展，直观的三维城市实景模型具有广阔的发展前。
近年来，“数字城市”在很多城市中开始启动建设，城市实景三维构建就是数字城市建设中一项重要内容。
倾斜摄影测量技术是将地面摄影数据采集与航空摄影测量技术相结合的测量技术手段，采用航空器搭载多个倾斜角度镜头，对测区进行多角度观测，弥补了传统摄影测量的短板，为构建地表三维模型提供了数据基础。
1无人机倾斜摄影测量系统组成无人机是通过无线操控的由计算编程技术实现的无人驾驶航空飞行器，可根据地面飞行指令及导航模型实现有规划的飞行任务。
完备的倾斜摄影测量系统主要由无人机飞行系统、搭载的任务模块以及地面控制保障系统组成。
无人机飞行系统主要由飞行器、动力推进系统、控制导航系统、数据存储与传输系统以及起降系统等组成，可保证无人机的正常飞行状态。
自身模块主要包括GHSS数据接收机、惯性导航系统、红外姿态传感器、高度与速度传感器以及飞行控制中心等。
搭载的各种任务模块的主要功能是实现无人机的正常稳定飞行，详细记录飞行数据，是无人机的核心部分。
根据对小型无人机的功能需要，地面监控中心的主要功能包括：在进行航飞任务之前，地面操控人员根据测区的实际情况对航飞线路做出规划，通过地面控制系统将规划线路传输给无人机执行；在规划线路过程中，地面控制站可以根据用户输入的测区信息直接规划飞行航线，减少了设计线路所需时间；用户通过地面控制系统对无人机进行实时监控，获取无人机飞行状态和电池电量。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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s
s s t
1
3 3 3
2 3
s t
the reconstructed surface the tetrahedron labeled as t
t (a)
t
t
t (b)
t
构网结果
2-Manifold Mesh模型
表面三角网的简化
• 基于半边数据结构和Edge Collapse算法简化
• 依据边的Collapse代价，最大限度的保持模型的几何形状，突出边缘信
SGM算法改进
2值CENSUS
3值CENSUS
和
SURE结果对比（下视影像）
我们的结果
SURE结果
和
SURE结果对比(下视影像）
我们的结果
SURE结果
和
SURE结果对比（倾斜影像）
我们的结果
SURE结果
PMVS算法加速
四、点云构网——Poisson算法
泊松表面重建算法是通过隐式曲面的重建来解决表面重建问 题，它具有全局调整和局部调整的优势。 Poisson重建 基于一个重要假设：实体表面的法向量 能够用 某一个指示函数的梯度 表示。 Poisson构网步骤：
• 点云数据存在噪声，图割法可以去掉离真实表面较远的噪声点，但离表
面较近的噪声被保留，四面体被优化标记后存在以下问题：
the reconstructed surface the tetrahedron the tetrahedron labeled as s labeled as t
s
s t
s s
t
采用多个方向的1D优化近似2D优化
Lr ( p, d ) C ( p, d ) min( Lr ( p r , d ), Lr ( p r , d 1) P 1, Lr ( p r , d 1) P 1 , min Lr ( p r , i ) P 2)
i
t s
t
s s
t
s s
t
s s
t
t s
t
s s
t
s s
t
s s
t
s s
point or line in which does not satisfy the half-edge data structure
Isolated tetrahedrons labeled as t that is not desired
Pi3
Pi1
Pi2
特征点检测
三个几何未知数 •高程1个 •法向量2个
多视匹配提取种子点
加入种子点集合
种子点集合为空
N
种子点出栈
Y
匹配传播
物方面元自适应匹配传播
结束
SAPMVS-整体匹配结果(郭）
PMVS-整体匹配结果(眭)
密集匹配点云——点数比较
• • • • • • pmvs 15张影像：15,424,831 SGM 0102 - 26,332,613 SGM 0405 - 32,016,724 SGM 1415 - 24,935,310 SGM 1011 - 31,149,671 SGM 0607 - 16,254,646（逆光角度）
单位：um
三、密集匹配——15张影像
三、密集匹配—— SGM算法
E ( D) C ( p, Dp ) PT 1 D p Dq 1 P 2T D p Dq 1 p qN p qN p
匹配代价：CENSUS
五、三角网纹理映射——原理
Input：影像、影像内外方元素、相机参数、物方三角模型； output: 附有纹理的物方模型 ①计算P矩阵
计算3维物方面到影像的映射关系，计算物方面元到影像中的纹理三角面。
②遮挡探测与剔除
通过遮挡探测剔除P矩阵映射错误的候选纹理面；
③纹理提取
通过不同影像中的纹理信息（面积、与摄影轴的夹角、拓补等），优选出唯一的最优 纹理面；并重采样到其纹理空间。
息。
A
2 1
B
3
4
半边数据结构示意图 不同程度的简化模型
五、三角网纹理映射
纹理映射的本质就是实现2D纹理源到三维物方面的映射 关系（几何映射）和纹理一致性约束性。
几何映射
X u Y v P Z 1 1
式中P为所求投影矩阵，为物方到像方的映射关系；具体表达形式与影像内外 方元素和相机参数有关 纹理一致性约束性 除了几何映射关系外，还需考虑遮挡、摄影夹角等引起的辐射误差，使得在 几何映射正确的基础上达到辐射一致性表达，减少或消除相邻纹理的色差。 52
航向重叠：60% 旁向重叠：50%
二、倾斜影像空三——视角变形纠正
原始影像 局部纠正效果
摄站m的右视（C相机）
摄站n的左视（A相机）
纠正影像
纠正前
摄站m的右视（C相机）
摄站n的左视（A相机）
纠正后
基于高程面的影像纠正：视角改正、分辨率等归一化
论文已发表
二、倾斜影像空三——连接点匹配
B相机 D相机 E相机
_
, 结点 （经平滑后的）散度值。 i
0,13
xi，结点i的指示函数值。 Bi ,结点i的三元三次B样条函数。
线性系统Ax=b求解 采用分层 超松弛迭代法（SOR），求解 各结点的指示函数{xi}。
通过等值面提取方法（Marching Cube算法）重建出模型表面 根据泊松方程性质：理论上令χ=0提取的即为表面。但由于①采样 点可能存在噪声， ②迦辽金离散化仅仅是对连续问题的一个逼近 ③在建 _ 立八叉树过程中，点的采样密度被逼近 ，所以需提取 0 的表面。 _ 其中， 代表采样点处的指示函数值的平均值（接近0）。
视角多、影像多、数据量大 多个角度反映地物情况 提供建筑物侧面纹理 不同视角影像变形大：连接点提取问题 幅面较小，同视影像基线较短：匹配噪声问题
倾斜影像三维建模的路线图
倾斜影像空三 开源匹配算法集成(PMVS) 自主密集匹配方法(SGM)
点云融合与构网 高质量、实用为目标 交互式建模 快速建模
–已知三维模型，求每个表面在影像上的对应关系 –复杂性：(遮挡导致)表面多边形的破碎化
•自动三维重建
–由破碎的二维影像对象反演出完整的三维对象 –复杂性？
进展情况
• 空三：实现了不同相机的自动匹配和整体平差（郭）
• 密集匹配
– 对PVMS开源代码进行适应性改造与加速（郭、江、眭）
– 支持城市地区建模的多级SGM算法的实现与改进（江）
通过分块构网，解决了无法重建整个航带数据的问题，并支持并行
电力走廊分块构网 分块泊松构网
电力走廊分块合并
分块构网与拼接技术
在对整个电力线路走廊进行分块构网后，需要拼接所有的构网结果，组成整体 表面模型。分块构网结果的接边问题是进行模型拼接的关键。 本项目通过扩张-裁剪的方式进行分块构网，解决接边问题。
改变光线经过的三角面的权值
利用最大流算法确定最佳分割面
Graph Cut重建结果
Graph Cut算法优点
重建的表面是watertight
适用于开放场景
Graph Cut构网改进
• 基于四面体空间分解和图割法
– 依据visibility信息和三角形面积信息添加s-t图的权值，通过优化标记四面体
模型简化消除“边界污迹”
无效三角面元剖分解决局 部区域缺纹理现象
• 构网：
– Possion构网（眭、郭）
– GraphCut方法实现与优化（郭）
– Mesh简化
• 纹理映射：自动纹理映射实现与优化（朱）
• 基于影像的点云优化与特征线匹配（黄）
说明：目前主要参与小组——朱庆、郭丙轩、江万寿、眭海刚、黄先锋
一、实验数据
• • • • 摄取区域：贵阳金阳 航带间间距：500m 航带内间距：150m 航高：600m—1000m之间
④匀色匀光
由于成像过程为非线性、离散过程，使得同一物体在不同影像中呈现不连续性、非一 致性；因此需要一种色彩调整方法，来消除其产生的纹理裂缝、辐射不一致性。
53
纹理映射存在的问题
难点
纹理映射是三维重建的最后一步环节，直接决定着三维重建模型的视觉效果
“最小成像角”原则选 择最佳纹理影像
模型自遮挡检测，大 幅度提高纹理重建效 率
34PΒιβλιοθήκη isson重建结果Poisson重建结果
多视角点云数据的分块构网策略
考虑到倾斜影像数据量大、Poisson构网算法的空间复杂度 ，实现了基于分块策略的点云构网。
分块构网策略
(1)计算影像地面覆盖范围 (2)基于物方分块与统计 (3)分块点云的获取与构网 (4)后处理与构网结果输出
基于分块策略的点云构网实例
A相机
C相机
五镜头倾斜影像的匹配效果（图中“+”为匹配出的同名点）
二、倾斜影像空三——连接点点云
参与空三的点云（粗差剔除后，约98万个连接点）
二、倾斜影像空三——结果
检查点
影像数：73张 连接点数：983684个 单位权中误差：0.55像素 平均残差：0.23像素 最大残差：1.33像素
该连接点在各片上的像点残差：
33
四、点云构网——Possion算法
利用加勒金公式，令 p xi Bi p ，将泊松方程 V i 1 化为线性系统Ax=b。 其中，Aij Bi , B j 3 ,Aij 是结点i与结点j之间的拉普拉斯值。
0,1
N
_
转
bi V , Bi
四、点云构网—— Graph Cut算法
• 把表面重建问题转化三维三角网中的最大流/最小割问题