倾斜摄影测量的三维建模技术及运用分析

唐立辉

五矿矿业控股有限公司 安徽省合肥市 230041

摘要：在测绘数字三维建模过程中需要了解每一个环节，应用倾斜摄影测量的过程中，合理的对三维建模技术进行分析和应用，可以确保倾斜摄影测量成果的合理性，并为人们提供更高质量的服务。

关键词：倾斜摄影测量；三维建模；数据处理；影像数据

引言

无人机摄影测量具有高效快捷、灵活程度高、低成本等多项特征，这在一定程度上，促进了我国倾斜摄影测量技术的发展，同时，也使技术的具体应用效果进一步提高。随着倾斜摄影测量技术的发展，一些错点在人工建模工作中频繁出现。通过应用程序的自动数据处理措施，可以有效加快三维模型的生成。

1倾斜摄影技术特点分析
倾斜摄影的特点主要反映在以下几个方面：

　　（1）能够真实反映地物周边的实际情况

倾斜摄影技术和正摄影技术相比，允许用户通过不同的角度查看地物，这样他们可以更真实、准确地反映地物具体情况，在一定程度上使正摄影技术在具体应用期间存在的各种不足得到了弥补。

（2）可以实现单一形象的调查工作

在进行倾斜摄像时，通过应用不同的软件，生成立体的成果影像，完成对面积、角度、高度、坡度等各项内容的精确测量。使倾斜摄影技术进一步扩展了应用空间，使其作用得到了更好地发挥。

（3）大规模采集建筑物侧面纹理

通过对航空摄影大规模成图特点的合理应用，在此基础上，批量提取倾斜影像，以及贴图处理方式，可以有效减少城市三维建模的具体成本，提高三维建模的效率与精度，也因为倾斜摄影的上述特点，使该技术的应用越来越广泛。
2倾斜摄影测量是三维建模期间获取数据的关键流程

　　（1）倾斜摄影测量主要是地面飞控系统、无人机、控制测量共同构成。飞控部分在具体作业过程中的核心作用是对无人机的飞行航线、高度等各项内容进行规划，同时，需要控制无人机的飞行，还有需要做好数据通信等多项工作。通过对无人机的分析可以发现，其主要由机载定位系统，以及多视相机构成，控制测量主要集中在航测区域的控制网设计，以及像控点的测量。利用无人机进行航拍前，应当提前对施工现场进行勘察。根据现有的GPS控制点，使像控点以合理的方式来布设，像控制点的位置和数量根据实际测量过程的具体要求，在测区内完成相应的布设，以确保具体布设内容的合理性。

（2）根据申请的范围和空间区域，对无人飞机的具体的飞行航线进行合理规划，以确保在实际作业期间的影像重叠中的旁向重叠、航向重叠、分辨率等各项内容都符合实际作业要求。设计航线时，通常在旁向的重叠度约70%，航向重叠度约为80%。对于模型的自动生成，对于航向重叠和旁向重叠的要求都较高。

（3）已知的高精度点被称为基准点，在基准点上进行基站架设，基站开机应当在无人机起飞的规定时间内，与此同时，还应该设置无人机着陆后的时间，通过合理的设计，以确保无人机起飞和着陆的合理性。实际测量工作时，要对具体的天线高度精确测量，同时要对基站实际启动时间进行准确记录并且要测量像控点。

　　（4）进行无人机组装，同时要对无人机中应用的相机的具体参数进行合理设置，通过对无人机控制飞行，完成相应的航拍作业，无人机飞行结束后，要对无人机数据，以及基站中具体数据内容进行拷贝存储，获取影像数据。最后获取的数据受到镜头畸变的影响会产生一定的误差，以及无人机在飞行过程中自然环境的影响，都可能会导致最终的测量结果出现一定的误差，影响测量结果的准确性。因此，在具体作业过程中，如果没有采取合理的方式推进原始影像，会对后期成像成果的质量和精度产生不良的影响。后续处理影像数据应该在正摄影测量的基础上、通过计算机视觉等相关算法进行，在对数据进行处理过程中，通过人工的方式对数据处理进行干预。通过对Agisoft Photoscan、Smart3D capture 等不同类型软件的应用，利用地面提前做好控制点的基础上，完成多视角三维重建和对三维场景的还原。同时，通过应用相关的处理软件，可以完成在三维模型面积、长度、高度等各种内容的精确测量。

3倾斜摄影测量三维建模期间处理数据的关键技术

3.1密集匹配和空三解算

　　倾斜摄像测量过程中，将处理影像数据导入，与此同时，在这个过程中，添加POS数据，完成对多视影像的合理匹配，通过POS数据的应用程序，能够到达原始影响范围以外的元素值，然后采用相应的算法，将一些倾向于错误匹配点删除，然后重新匹配，保证精度和合理性。空三解算是指影像间精确几何拓扑关系重建的具体过程。依据地面布设像控点，将共线方程作为基础，采取光束法区域网平差。

　 3.2并行计算多节点

所谓并行计算是将计算任务适当地分解为多个并行子任务，然后将每个子任务分配给并行处理计算节点，通过处理器在节点上的应用，使处理器可以相互协作，从而完成并行子任务解算并加快了计算速度。并行计算系统由以下三个部分组成：并行机、并行算法和并行编程。并行机是并行计算的基础。通过网络将并行机串联起来，实现并行机上图像数据的同步、访问、共享，并行算法通过并行编程环境，完成编制程序并行计算，从而获得最终的计算结果。

在实际作业过程中，对影像数据进行密集匹配和控三解算可以在任何一台并行机上完成。在模型构建过程中，可以将模型划分为多个图块。通过并行算法、程序、Internet的应用，完成相应的系列，然后通过并行机的应用，并行计算图块。通过并行计算，可以大大提高三维模型的计算效率和生产速度，同时可以有效降低三维模型地基计算机中各种硬件的实际配置方面的要求。

3.3 LOD可视化分析

倾斜摄影测量是一项复杂的任务，此任务的特定开发需要CPU和GPU的协调，在实际分析中，必须通过GPU执行各种任务，例如模型绘制、纹理映射和场景渲染。GPU本身具有较小的缓存，多个内核以及快速高效的并行计算功能，因此，为了更好地使用GPU数据结构，可以充分利用GPU的有效渲染和处理能力，以避免实际作业期间，带宽和硬件数据之间的冲突。

在LOD可视化分析过程中，可以将通过倾斜摄影测量作业最终生成的模型数据分块分级处理，对于形成的瓦块数据，通过该模型的应用，可以构建八叉树或四叉树空间索引模型，可以进一步提高读取各种数据内容的效率。这样，可以有效地减少数据I / O操作，并且可以改善各种数据内容的调度和绘制。

结语

在倾斜摄影测量三维建模过程中处理数据时，应从密集匹配和空三解算、并行计算多节点、LOD的可视化分析结构入手，完成相应的分析工作，确保数据处理的合理性，并确保最后的三维建模工作的顺利进行，促使三维建模在各个领域发挥作用。

参考文献：

[1]韩宇 . 基于旋翼无人机倾斜摄影测量的城市三维实景建模研究 [J]. 测绘与空间地理信息 ,2019,42(04):175-178.

[2]郭岚 , 王春涛 , 赵元务 . 无像控无人机倾斜摄影测量在农村地籍测量中的应用 [J]. 测绘与空间地理信息 ,2019,42(04):216-218.

[3]王佳龙 . 无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨 [J]. 山东工业技术 ,2019(07):96.