基于无人机低空摄影高分辨率三维地形景观的实现

利用无人机低空摄影测量技术获取高分辨影像,通过对影像数据数字空三加密提取高精度DEM与DOM数据,并对提取数据的精度进行了实测检验,从而验证了该种无人机低空摄影方法制作DEM与DOM的可行性。在此基础上,通过hrcGlobe软件将DEM与DOM数据叠加可形成高分辨地形三维景观,利用SketchUp与ArcGIS相结合可实现对地物要素的三维建模,将三维地物模型与三维地形相叠加可形成逼真程度更高的三维地形景观。最后可将形成的高分辨率和强现势性的三维地形景观应用于分析中。     

利用无人机影像制作地震灾区三维景观图

为实时、准确地获取地震灾区的灾情和灾后重建状况,研究如何利用高分辨率无人机影像制作灾区三维景观图。对无人机影像进行几何纠正、影像拼接,利用摄影测量方法生成实验区的DEM,进而将影像制作成正射影像图;将无人机影像纹理映射到DEM上构建灾区的三维地形景观,并以正射影像图为底图对安置区的地物进行三维建模;最后根据规划和管理需要,编制三维景观系统,实现地震灾区三维景观的浏览、查询与分析。实践表明,采用无人机影像制作的三维景观图具有分辨率高、形象逼真等特点;影像的获取和处理以及系统的编制可为灾区重建提供丰富详实的信息。     

高分辨率光学卫星影像全球重点区域三维建模方法——以迪拜市为例

针对境外典型区域精细化三维建模数据获取与产品制作技术难点，本文设计归纳出一种高分辨率光学卫星影像精细化三维建模方法。选取迪拜市中心城区为试验区域，以WorldView-3、GeoEye-1等主流高分卫星影像为主要数据源，以互联网众源影像为辅助数据源，利用卫星影像精准定向精化的RPC参数及生成的精准几何信息（DSM/DOM），完成区域内主要建筑物的三维模型生产制作，并形成高分辨率卫星影像三维建模原型系统，满足全球地理信息资源建设与维护更新工程，快速制作符合精度和精细度要求的三维数字模型的需要。     

基于ArcGIS与ERDAS IMAGINE的三维地形可视化

以香港特别行政区为例,利用1∶20000地形图在ArcGIS中建立高精度DEM,采用陆地卫星ETM 影像制作的正射影像作为三维表面的纹理信息,结合ERDASIMAGINE良好的三维显示功能,在自定义的投影坐标系统下,通过DEM和遥感正射影像的叠加,实现了三维地形可视化。     

三维真实感地形建模与可视化

研究了三维真实地形建模与可视化的整个流程，利用OpenGL通用图形程序接口实现了基于DEM数据与遥感影像的三维地形的快速生成与仿真；并将三维地形生成技术应用到了天山公路三维地质灾害场景可视化中。详细阐述了以遥感影像作为地形纹理的处理方式与流程以及构建真实地形场景技术的方法和优化方案，提出了在实际应用中建立个性化三维地形系统的重要性。     

无人机倾斜摄影技术支持下的三维精细模型制作

正随着倾斜摄影技术的快速发展,国内外对三维模型的快速制作进行了大量研究,但目前大多仍停留在大范围较粗糙三维场景的制作上,无法真正做到三维模型的精细化、单体化制作。本文基于中海达无人机搭载倾斜摄影相机快速获取大范围、高分辨率的多视影像数据,利用DP-Smart软件快速获得测区三维场景,通过DP-Modeler软件实现单体化精细建模,实现了大范围三维精细模型的快速制作。一、中海达无人机倾斜摄影系统     

嫦娥二号影像密集匹配及DEM制作方法

嫦娥二号卫星搭载了一台两线阵CCD立体相机,以线阵推扫成像方式获取了覆盖全月球的7 m分辨率影像。与嫦娥一号影像相比,影像分辨率大大提高,月表地貌细节更加丰富,制作高分辨率月表DEM更加复杂而困难,现有的基于嫦娥影像制作方法难以满足应用需求。针对嫦娥二号影像特点,在基于RPC模型生成近似核线影像基础上,进行金字塔影像匹配,实现了原始影像的逐像素匹配;计算匹配点的月面坐标后,采用基于反距离插值方法生成月表三维地形;对于图像阴影等地形漏洞,采用基于径向基函数进行插值填补。试验结果表明,该方法生成的月表三维地形DEM数据,能准确真实地表达高分辨率的月表地形地貌细节,并较好地应用于嫦娥二号全月球三维地形DEM数据产品的生产任务中。     

GIS和RS技术在城市规划设计中的应用探讨

数字技术时代的到来,城市规划行业面临机遇和挑战。本文针对国内目前3S技术在城市规划管理层次应用较广而在规划设计方面应用薄弱这一现状,结合规划设计相关案例介绍GIS和RS技术在规划设计方面的辅助应用。案例选用ArcGIS软件介入规划设计的全过程,进行现状地形分析、三维模拟等辅助分析,并与Sketchup建模充分结合制作大范围三维漫游动画,辅助推敲规划建筑与周边环境相互关系,同时还充分利用GoogleEarth与Sketchup和ArcGIS之间的接口,将规划方案和建筑模型导入全球卫星影像,从而更好地辅助规划决策和公众参与等。     

双模三维环境下的态势标绘技术研究

针对虚拟三维环境态势标绘存在精度低、交互操作难以控制的缺点,提出了一种双模三维环境下的态势标绘与显示技术。首先利用遥感正射影像和DEM制作立体辅助影像,构建由立体辅助影像对形成的真实三维环境,并将其与传统虚拟三维环境无缝集成;利用立体辅助影像的高精度量测的特性,在真实三维环境中精确采集态势符号定位点,根据标绘规范形成三维态势符号;最后在虚拟三维环境中进行态势的逼真显示。实验结果表明:双模三维环境下的态势标绘技术能够有效避免三维符号与地形之间的混叠,提高态势标绘精度,是高分辨率遥感卫星影像的一种新应用模式。     

形态参数下地表采动裂缝三维建模及可视化方法

实现对地表采动裂缝的三维建模及可视化能促进裂缝的形状、成因研究,并为开采沉陷监测和生态环境恢复提供科学支持。目前三维建模方法和软件主要面向建筑物、管道、地质体等地物地貌,若直接应用于地表裂缝的建模与表达会存在野外测绘工作量大、形态规律表达不准确、呈现不逼真等问题。本文结合三维地形建模、分形、空间插值等理论,提出了基于几何形态参数的地表裂缝三维建模方法,并利用ArcEngine平台实现了对裂缝的三维可视化;选取甘肃省东峡矿区为试验区,根据裂缝分布与形态预计参数,实现了对区域内裂缝的模拟,并通过与实测数据和高分辨率影像进行对比,验证了该方法能真实逼真呈现裂缝的形态、延伸与细节信息。     

Using Stereo Satellite Imagery for Topographic and Transportation Applications: An Accuracy Assessment

The launch of the Very High Resolution (VHR) sensor satellites has paved the way for further exploitation of the capabilities of satellite stereo imaging for many applications. The objective of this paper is to evaluate the level of accuracy that can be achieved by using stereo satellite images for different applications involving significantly different types of terrain. Three mathematical models for satellite sensor modeling are used: Rational Function Model (RFM), 3D polynomial model, and 3D affine model. Three stereo pairs of image datasets are tested from different satellites for different areas: (a) Indian Remote Sensing (IRS)-1D stereo images for topographic mapping and digital terrain elevation modeling for an area in Egypt; (b) IKONOS stereo images for highway alignments extraction in Toronto, Canada; and (c) IKONOS stereo images for topographic mapping and geometric parameter extraction for highway alignments in Hong Kong, China. The accuracy was evaluated by comparing the results of the data extracted using stereo satellite images and those extracted from conventional techniques, including Global Positioning System, field measurements, and aerial photogrammetry. The accuracy of the extracted features was found to be within a pixel-level. The results of this paper should be of interest to professionals from different disciplines exploring the use and accuracy of satellite stereo images for topographic and transportation applications.     

几何校正后的三维地形可视化及应用

三维可视化技术的发展日益成熟,本文以ERDAS IMAGINE软件为基础,利用Arc GIS软件将该地形图的高程数据转换为高精度的数字高程模型,通过影像的几何校正后,将DEM影像与该区域的多光谱影像图进行叠加,从而实现了三维地形的可视化。几何校正后的三维地形真实感更强,并在此基础上分析了三维地形可视化的应用,对于虚拟现实技术的迅速发展有着重要的意义。     

不同地形环境下无人机航线规划及三维建模分析

针对不同地形环境下存在的飞行安全性低、数据冗余、构建三维模型质量和精度差等问题,本文以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,对平坦地形环境下的复杂单体建筑使用井字形交叉航线和环视航线;对复杂山地地形环境下的泥石流沟谷使用水平航线、井字形交叉航线及视频航线构建三维模型,并结合航线参数、三维模型质量和精度,探讨了不同地形环境下无人机航线规划方案对三维模型构建的影响。经评价分析可知:①使用环视航线能安全、快速地获取平坦地形下的复杂单体建筑影像,构建完整、质量好、精度高的三维模型;②使用井字形交叉航线能构建山地地形下泥石流沟谷的完整、质量好、精度高的三维模型,但飞行安全性、时效性较低;③使用视频航线,影像重叠度高,能构建完整、质量好的三维模型,模型精度并无明显差异。     

地面建筑物破坏状态检测的多类互信息量评估—震灾前光学图像与震灾后SAR图像的融合

利用震前可具备的光学图像与震后卫星SAR图像的信息融合,可检测与评估震灾区地表面建筑物破坏状态。本文根据震前光学图像的建筑物特征参数,通过SAR成像仿真算法,模拟各建筑物SAR图像,根据震后SAR真实图像与SAR仿真图像互信息量的比较,综合利用归一化互信息量、梯度互信息量、区域互信息量及检测与评估建筑物破坏状态。采用2010年海地地震灾前的IKONOS光学图像、灾后COSMO-SkyMed与RADARSAT-2的星载SAR图像,进行震后建筑物破坏状态检测与评估。其结果与震后GeoEye光学图像进行了验证,证明了本文方法的可行性。     

嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建

基于立体相机成像模型并结合相机参数对嫦娥三号导航相机3维测图能力进行分析,利用摄影测量原理和误差传播定律对巡视器30 m范围内的DEM精度进行了理论分析,推导出导航相机立体影像获得的采样点精度公式,并绘制了DEM的平面精度图和高程精度图;同时使用多线程技术开发了基于导航相机立体影像的地形快速重建算法,利用多线程技术完成影像的特征匹配和密集匹配,并通过分块内插生成DEM。该技术应用于嫦娥三号任务中,有力地支持了嫦娥三号遥操作路径规划相关任务。     

Precision rectification of high resolution satellite imagery without ephemeris data

The huge capability of high resolution satellite imageries (HRSI), that includes spatial, spectral, temporal and radiometric resolutions as well as stereoscopic vision introduces them as a powerful new source for the Photogrammetry, Remote Sensing and GIS communities. High resolution data increases the need for higher accuracy of data modeling. The satellite orbit, position, attitude angles and interior orientation parameters have to be adjusted in the geometrical model to achieve optimal accuracy with the use of a minimum number of Ground Control Points (GCPs). But most high resolution satellite vendors do not intend to publish their sensor models and ephemeris data. There is consequently a need for a range of alternative, practical approaches for extracting accurate 2D and 3D terrain information from HRSI. The flexibility and good accuracy of the alternative models demonstrated with KFA-1000 and the well-known SPOT level 1A images. A block of eight KFA-1000 space photos in two strips with 60% longitudinal overlap and 15% lateral sidelap and SPOT image with rational function, DLT, 2D projective, polynomials, affine, conformal, multiquadric and finite element methods were used in the test. The test areas cover parts of South and West of Iran. Considering the quality of GCPs, the best result was found with the DLT method with a RMSE of 8.44 m for the KFA-1000 space photos.     

基于LROC NAC影像的高分辨率连续DEM数据制作

具有高分辨率和连续表面的DEM数据是获取月球形貌特征并进行数字地形分析的主要数据源。本文选择嫦娥五号候选着陆区中的一个区域作为试验区,首先,基于LROC NAC立体影像、ISIS3和Stereo Pipeline软件生成高分辨率DOM影像及对应DEM数据,并将其与日本SELENE数据进行对比;然后,利用反距离权重、径向基函数和经验贝叶斯克里金3种插值方法对DEM数据的空洞区域进行修复,并对不同修复方法进行交叉验证分析。结果表明：生成的DOM和DEM分辨率约3.5 m,明显比7.4 m分辨率的日本SELENE数据清晰,并具有更强的地形表达能力;径向基函数插值法的空洞修复效果最好,交叉验证均方根误差为0.26 m。本文对准确获取月球形貌特征、探测器选址等具有一定作用,并能够为其他区域的高分辨率连续DEM数据生成提供参考。     

基于LRIS-3D建立高分辨率DEM的方法及对比研究

在基于LRIS-3D系统建立高分辨率DEM基础上,以黄土高原丘陵沟壑区桥沟小流域为对象,利用GIS工具,以三维激光扫描系统扫描数据为基础数据,研究基于DEM的数字地形特征和水文特征的提取与分析方法。研究结果表明：与普通DEM相比,高分辨率DEM提取研究区平均坡度变小、坡度标准差变大,总体地形向平坦转化,坡面曲率增大,沟壑密度增大,更详细地描述了地表特征。对流域水文过程分析、特别是对流域汇流的参数确定及汇流模型的建立有积极作用。     

地形三维场景实时变换及可视化方法研究

地形数据的三维可视化技术一直是3DGIS领域一项重要的研究技术。从地形实时渲染的需求出发,提出大地坐标系下的多分辨率地形组织模型,并对可视化过程中的坐标空间变换方法进行研究,提出一种适合大区域地形可视化的坐标空间变换方案,使可视化的三维地形场景尽可能真实反映其自然的分布形态,使影像纹理、地物与地形之间进行精确的映射与匹配。