三维航测及建模技术

祁楼霞

中煤航测遥感集团航测工程分公司，陕西西安，710199

摘要：在现代社会，三维建模为数字城市规划的发展提供了无限的潜力，使技术成为大学中越来越重要的主题，并通过模拟三维建筑图像来增强视觉体验。随着中国经济社会的发展，中国正在各级积极实施数字城市项目。项目的发展将直接影响城市景观规划的质量和效率。基于航测的三维建模问题的深入研究，使用三维几何高程信息和高三维建模软件来构建，使用3DMax软件精修、贴图可以提高效率。

关键词：数字城市；三维建模；3DMAX

随着我国社会经济和城市变革的快速发展,数字三维城市模型在城市规划、灾害管理、交通管理和生态建模等领域做出了重要贡献。使用三维建模创建的数字城市可以为人们创造新的视觉体验。然而,我们在这方面的研究还不够深入。为此,本文在理论实践的基础上,研究了基于航测数字城市三维建模技术。

一、基于航测的数字城市三维建模流程

基于航测图像的数字城市三维建模过程：（1）建模准备、建模内容和数据应充分记录和验证，以确保建模信息和数据的可靠性；选择正确的软件技术，最常见的应用是3Ds Max,JX4G,Dibud等。（2）为立体光度航空模型创建矢量图；（3）上述工作完成后，应在提取三维模型和生成城市数字三维模型之前，对其精度进行全面验证和确认。优化城市模型地图的编辑和处理，并根据编辑和贴图结果。

二、数字城市三维建模技术发展现状

根据城市建模中使用的技术方法和表达方式，城市的数字三维建模方法可分为三类：模拟、半模拟、测量建模。基于航测城市数字三维建模是一种测量建模。生产程序主要基于航空摄影方法，然而，由于空中摄像机的角度不同，无人机在某些测量时飞行速度相对较快，因此很难获得有关物体侧面结构的完整信息。因此，传统的航空摄影只能采集物体表面的空间位置和纹理信息，而侧面纹理等信息则需要通过原位图像采集技术来采集。由于摄影数据采集方法的不同以及地形信息的时间采集，数字城市的三维建模技术具有技术复杂性、成本高、劳动力大、建模结果不确定的特点，目前，中国数字城市的三维建模技术取得重大突破。

三、三维航测建模技术

1.提前做好准备。（1）准备足够的模拟数据，原始影像：在无人机的空域拍摄影像，控制数据：与建筑物的高度和水平位置相关的图像数据。相机设置：检查相机设置，附加信息：航空摄影可以有效地确定是否已捕获图像数据。（2）建模软件。建模软件的准备包括矢量测量工具，摄像检测，三维结构建模，模型纹理和操作工具。

2.三维建模技术：（1）在实际工作场所的技术设计基础上，明确航拍的具体范围和路线，合理设置相关航拍参数，以获得无人机的空气测量高度；（2）登记无人机获取各种数据和信息，通过三角测量构建密集的三维密集点云，正确处理空气摄影数据，获得三维模型。（3）从三维实体模型中去除各种杂质和干扰，用模型的各种剩余表面构造曲面，并用模型中收集的曲面填充构造表面。（4）将三维模型与密集的点云相结合，以验证设计的实际状态并获取各种设计数据。（5）施工数据对比分析，检查实际施工结果，纠正偏差。（6）到达航拍区域无人机的相位控制和检查点，相位控制点应均匀分布在整个测量范围内，以确保控制点与

检查区域边缘之间存在适当的距离。测量点应均匀分布在测量范围内，并放置在临界测量范围内。（7）三维建模应与真实场景相关，并在建模过程中直观地识别模型中的潜在干扰，以消除模型中的所有干扰。移除干扰素后，该模型存在一些空隙，需要以可管理的高度模拟曲面，填充模拟曲面并构建具有新结构的新三角形网格。（8）在上一步中引入的新机制可以作为装饰模型的纹理的基础，以获得坚实的重建三维模型。（9）通过组合恢复的三维模型，可以创建密集的数据云，以有效地测量数据信息。在飞行范围内至少飞行五次，并确保至少有一条航线是垂直的。（10）从前期的无人机图像中获得的各种数据和信息，例如正射、高程，标记，坐标系数据等。处理三角测量网格以生成无失真图像简化了后续检查点。调整先前分布的控制点并执行空气三角测量，以获得高精度的致密点云。

四、三维建模应用及分析

该研究主要侧重于建筑物，并主要在实际分析中探讨三种建模技术。

1.基于AutoCAD的交互式建筑模拟，比较物体的几何形状和外观，通常如下所示：所全站仪都用于测量建筑物构件特征，这种建筑数据采集方式使用四位编码法对建筑特征进行编码，并将其与建筑点类型一起仔细存储。在实际绘图过程中，绘图软件必须根据模型的编码特征和顺序自动生成延伸点和延伸线。作为研究对象住宿楼，连接到绘图软件，以获取有关流程图中多个特征点的信息。属性信息位于图像的垂直层上，三维绘图过程不是简单的点测量或点连接，必须有一个连接实时检查点分析建筑物的变形、结构和高度，并使用多种方法简化街道地图，以创建完整三维模型。

2.基于云的扫描点模拟。（1）点云数据获得，在实际测试中，LEIAC10测量了住宿楼，有效地识别了建筑物的外部轮廓，并在实际测试阶段安装了16个地点。（2）在点云中处理数据。为了确保后续点云数据的更高精度，有必要链接，模糊和收集点云进行初始化，点云数据的处理相对简单，可以直接在几何算法和扫描仪等辅助工具的帮助下进行，点云中的数据处理区域非常重要，最终会对数据质量产生决定性影响。（3）点云数据建模。获取有关建筑物边界的信息，并使建筑物的特征成为3D模型的必要条件。点云数据的网络处理直接创建拓扑匹配以优化模型表面。实验的目的是通过从相应的表面分离点云数据来执行3D模型。提供大量的点云数据，为优化处理创建基础，使用高级工具从点云数据中提取特征，并创建三角形网络作为模型匹配的约束；结合模型的功能，连接相邻模型并优化公共空间中的三角形网络。

3.近景摄影测量建模。（1）图像采集，这些建筑物是从八个角度和几个地点拍摄的，该站使用协调的数码相机，并制作图像→将图像导入软件→移动图像→修正图像特征→校正矢量图像→确定旧建筑物的高度。（2）解算坐标。添加到像素坐标的线性坐标用作图像中每个点的坐标，总共达到11个转换参数。（3）实体绘制。从图像中提取具有特定密度属性的坐标点，调整坐标点的三维坐标，将特定位置投影到三维模型上，纠正模型中缺失的点，并使用建模软件创建三维模型。

4.分析三维建模方法的有效性。三维激光扫描技术更适合不规则的设计轮廓，与传统的数据采集方法相比，三维激光扫描技术具有更大的优势，有效地提高了数据采集的准确性和效率，实现了大规模的点云信息采集。点云更广泛，包括颜色，强度和空间信息。几何算法可以快速处理建筑物的点云数据并创建三维模型。三维激光扫描比其他方法更准确和详细，但激光扫描过程有漏洞。

总之，随着我国社会经济和城市变革的快速发展,数字三维城市模型在城市规划、灾害管理、交通管理和生态建模等领域做出了重要贡献。使用三维建模创建的数字城市可以为人们创造新的视觉体验。

在实际设计三维模型时，建模方法的选择至关重要，而建模方法和方法的选择应根据实际设计条件来决定。根据具体情况，不仅要考虑具体的仿真方法或技术，还要考虑项目本身的实际情况。通常，在使用简单的结构和设计规则模拟应急测量对象时，我们可以考虑使用激光扫描进行模拟。如果在实际建模过程中出现不规则的设计，则需要在不同的数据采集方法或其他智能建模工具之间进行选择。

参考文献：

[1]蔡芹.面向数字化城市设计的三维GIS关键技术[J].地理信息世界，2021（3）：122-127.

[2]张文华.倾斜摄影测量在三维建模中的应用探究[J].世界有色金属,2021(5):147+149.