详解从无人机倾斜实景三维建模→模型修复→成果网络发布展示分享全流程_航测模型如何修补模型

1引言

随着无人机技术的快速发展及民用化程度不断提高，无人机相关应用领域的技术研究也在不断拓展。低空无人机测绘就是近些年来快速发展的一个较为活跃的研究领域。无人机作为一个方便、高效和低成本的飞行平台，弥补了传统航测成本高、飞行窗口要求高、生产组织困难等诸多不足。

低空飞行平台搭载多种航摄传感器后可获取地面影像或扫描 点云数据，这些数据不仅可以进行正射影像制作、多光谱影像分析和数字线划图生产等传统二维的测绘 工作，还可进行快速实景三维建模，并且该种建模方 式有着人工干预少、效率高和模型场景逼真度高等诸多优点。

然而，传统的建模方式需要用到地形图、高程和纹理贴图等大量数据，工作量较大。所以，倾斜摄影实景三维建模方式一经推出就引起了人们的 高度重视。近些年来，人们对于该种建模方式做了大量的研究，其重点表现在以下几个方面:

( 1) 数据源获取设备的研制。国外较早研制成功的航摄仪有德国的Penta-DigiCam 系统、美国的AOS 系统和以色列的A3 系统等; 随后，国内相继研发了  SWDC-5［1-2］、AMC580、TOPDC-5、双鱼倾斜相机I 代和DM5-2010 系统等。

( 2) 多源数据联合建模。为改善航摄系统的成果缺陷，人们也开始寻找将倾斜数据与其他数据源进行结合来提高建模的精度的方法，如: 2015 年宋文平［3］等提出了将倾斜摄影与地面街景进行耦合来提高建模精度和仿真度的方法; 2016 年耿中元［4］ 提出了一种基于外部缓冲区和TIN 瓦片金字塔的数据融合新算法来解决倾斜摄影的三维模型与大场景地形相融合问题的方法等。

( 3) 建模的技术流程。各国先后出现了很多的影像建模软件，其中比较常用的有 Smart3D、PhotoScan、PhotoMesh、Pix4D 和DP-Smart 等。人们对于这些软件的使用也做了相关的研究。例如: 在2014 年以来，张骥［6］、陈兴芳［7］、张鑫鑫［8］和周杰［9］等采用Smart3D 软件分别对LeicaＲCD30、AMC580、A3 和SWDC-5 等航摄仪获取的地面倾斜数据进行实景建模的技术流程做了研究; 2015 年戴竹红［10］ 对Smart3D 建模过程做了系统的介绍; 在2016 年，赵宏［11］和刘尚蔚［12］分解就采用PhotoMesh 生产智慧城市5D 产品的工艺和PhotoScan 进行三维实景建模的流程进行了阐述。

( 4) 建模成果的精加工及应用。数据的生产是以应用为目的的，如何对初始建模成果进行有目的的精细加工显得尤为重要。2014 年沈大勇 等提出了一种空洞的自动提取和重构算法来修补模型空 洞; 2016 年沈大勇［14］研究了对悬浮模型进行检测、提取和剔除等技术对模型成果进行优化;  林晓鸿［15］ 提出了将小型部件建模应用与室内设计。

由于低空无人机倾斜摄影建模较为广阔的发展 前景，这促使人们对该种建模方式作了各类研究。然而，该种建模方式具有数据量大、影像倾角大、摄影死角和模型成果数据量大等一些特点。这就造成了在建模过程中常会出现运算速度慢、空三失败、模型修正困难和数据应用困难等问题。但是，之前类似的研究较少，所以本文将重点对建立Smart3D 工作集群