安徽人工建模，傾斜攝影和激光雷達技術方法原理及優劣勢對比
分類：服務范圍 發布時間：2024-01-15 瀏覽量：8716
隨著“實景三維中國”建設計劃的推進
大規模、大范圍、高精細的實景三維生產需求日益增長
在商業軟件迅速發展的背景下
多種方法可以滿足實景三維建模的需求
但往往很難全面了解各種方法的特點和適用性
今天我們就從方法原理及優劣勢三大方面
區別辨析“人工建模，安徽傾斜攝影和激光雷達技術”
三維建模
1人工建模
獲取數據：利用GNSS-RTK或全站儀建模軟件：利用3DSMax、Skyline、Sketch Up等傳統的三維建模軟件人工建模。方法原理：利用平面信息的基礎上建立沒有紋理的三維模型。模型中的紋理需要人工拍照后貼到三維模型上。方法弊端：工作量大，費時費力，生產成本高，效率低下。
2傳統遙感技術、衛星和航空攝影測量技術
方法原理：
利用快速影像匹配技術，生成DOM需要手動或者半自動人工地物的采集的方式獲取影像的建筑物表面紋理。最后實現基于高分辨影像的三維建模。方法優勢：遙感影像覆蓋范圍廣、成本低而且較高的分辨率所以能夠快速獲取
的數據。目前高分辨率的比較成熟的商用衛星影像比如0.31 m的WorldView-3衛星影像等，這種高分率的影像通過幾何糾正，輻射校正能達到很高的精度。方法弊端：這種方式三維建模存在遮擋問題嚴重，建筑立面紋理數據獲取成本較高，內業貼圖費時費力。
傾斜攝影測量
傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域近年發展起來的一項高新技術。傾斜攝影測量的技術是自動化的方法構建三維模型，很大程度上提高了三維建模的效率。
1.原理
傾斜攝影測量它是同一臺無人機上搭載著五鏡頭相機從垂直、傾斜等多角度采集影像數據、獲取完整準確的紋理數據和定位信息。豐富多彩的影像信息給三維模型帶來更加真實的視覺效果。傾斜攝影技術在三維建模的成本上大大節省了成本。傾斜攝影測量能夠彌補傳統三維建模技術的缺陷，提供了高效率，低成本等優點。傾斜攝影的五相機方案中（見圖1-2），一臺獲取垂直影像，另外四臺從前后左右4個方向同時獲取地物的側視影像。相機傾斜角度在40°~60°之間，因此可以較為完整地獲取地物側面的輪廓和紋理信息。傾斜攝影系統可以搭載在有人飛機或者無人機上，可以快速獲取地物三維模型且成像效果好，是大場景三維建模的重要選擇之一。
圖1傾斜攝影測量相機
圖2傾斜攝影影像獲取示意圖
傾斜攝影測量技術優勢
高分辨率
傾斜攝影平臺搭載于低空飛行器，可獲取厘米級高分辨率的垂直和傾斜影像。
獲取豐富的地物紋理信息
傾斜攝影從多個不同的角度采集影像，能夠獲取地物側面更加真實豐富的紋理信息，彌補了正攝影像只能獲取地物頂面紋理的不足。
高效自動化的三維模型生產
通過垂直與傾斜影像的全自動聯合空三加密，無需人工干預，即可全自動化紋理映射，并構建三維模型。
逼真的三維空間場景
通過影像構建的真實三維場景，不僅擁有準確地物地理位置坐標信息，并且可精細的表達地物的細節特征，包括突出的屋頂和外墻，以及地形地貌等精細特征。
傾斜攝影測量缺點
傾斜攝影技術采用可見光進行測量，對天氣要求較高，并且對密集植被下的地形無能為力，對細小物體的建模能力不足。
適用場景
傾斜攝影可以獲取具有真實紋理的三維數據，適合做大范圍三維建模、一些對精度要求稍低的三維工程測量應用。
圖3某變電站傾斜攝影測量成果
圖3為變電站出現傾斜攝影測量成果，從圖上可以看出電力桿塔、導地線，絕緣子，金具等細小物體的建模效果不佳，桿塔出現扭曲，電力線丟失無法建模。
激光雷達測量
1激光雷達測量原理
激光雷達是一種集激光掃描與定位定姿系統于一身的測量裝備，可以高度準確地定位激光束打在物體上的光斑。激光雷達系統包括激光器和一個接收系統。激光器產生并發射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器準確地測量光脈沖從發射到被反射回的傳播時間。鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。結合激光器的高度，激光掃描角度，就可以準確地計算出每一個地面光斑的三維坐標X，Y，Z，如圖4所示。
圖4激光雷達測量原理示意圖
從近年來在電網行業應用的情況看，中大型機載激光雷達系統通常會集成一個垂直視角的光學相機，用于同步獲取地面影像或者給激光點云著色以達到更好的視覺效果。激光雷達技術已經在國內外輸電線路應用中嶄露頭角，獲得了大家的認可。
2激光雷達分類
根據載體的不同，激光雷達技術主要分地面三維激光掃描技術和機載激光雷達掃描技術兩大類，顧名思義，地面二維激光掃描系統的空間載體是地面。它將激光掃描儀直接與數碼相機、GPS相結合，對目標物進行掃描成像，獲取激光反射回波數據和目標表面影像，并在軟件支持下構建三維數字模型和紋理的
貼圖，從而達到目標物快速、有效、
的三維立體建模。
激光雷達技術按平臺分為星載激光雷達、機載激光雷達（包括大飛機和無人飛機）和地面激光雷達。因為我國目前低空管制問題以及使用的方便性來看，地面激光雷達更有優勢機載激光雷達系統則是一種高速度、長距離的航空測量設備。
3激光雷達特點
快速獲取數字高程模型激光雷達技術最主要的數據產品是高密度、高精度的激光點云數據，該數據直接反映點位的三維坐標。通過自動或人工交互處理，把人射到植被、房屋、建筑物等非地形目標上的點云進行分類、濾波或去除，然后構建不規則二角網TIN，就可以快速提取DEM。由于激光點密度大，數目多，使得生產高精度、高分辨率的DEM也成為可能，因此它是解決快速進行DEM數據采集的最有效方法，其產品精度甚至可以滿足多行業對高程的需求。
機載激光雷達優化技術提取的地面三維坐標，滿足高精度影像微分糾正的需要，使得數字正攝影像圖（DOM）的生產變得相當容易，無需使用數字攝影測量昂貴的專業數據處理平臺，在一般的遙感圖像處理系統中即能實現規?；a。
激光雷達具有穿透植被的能力，可以測量植被覆蓋下的地形。同時，激光雷達獲取的高精度點云數據測量精度高，適合做高精度地形測量與工程勘測、以及對精度要求很高的工程測量應用。
激光雷達技術一次測量可以獲取高精度的大面積的數字高程數據（DEM），已成為各種三維設計系統重要的三維數據來源。是常用于輸變電線路走廊三維建模，但激光雷達不能獲取被測物體顏色紋理，如要建三維模型須后期數碼相機采集后，內業貼圖，工作量巨大；且激光雷達設備價格較為昂貴。
