基于航空摄影测量的数字城市快速三维建模技术研究

大区域三维数字城市模型生产一般采用测量建模的方法,而航空影像是建筑物三维重建的主要数据源,它是三维城市数据获取最经济快捷的方法之一,其生产技术方案主要是通过航空摄影测量的手段来实现。本文以山东省禹城市精细三维数字城市模型建设项目为例,进一步研究了航空摄影测量三维建模技术的原理、特点以及生产流程,其相比其他建模方法能以较低的成本快速生产三维数字城市产品,希望为类似工程提供借鉴。     

基于多源数据融合的三维实景重建及研究

随着“数字地球”“实景三维中国”“智慧城市”建设的发展,无人机航摄技术、贴近摄影测量技术、LiDAR技术、倾斜摄影技术、SLAM等被越来越多地用于构建实景三维,但单一技术在三维重建上都存在局限性,尤其在建筑物精细建模方面,如纹理贴图遮挡、模型精度低等。本文以三维建模项目为基础,探讨多源数据融合的关键技术,并提出基于多源数据融合的三维重建技术方案。     

基于多视航空影像的城市三维建模方法

城市三维建模是构建"数字城市"的一项基础工作。本文提出了一种基于多视倾斜航空影像的城市三维快速建模方法:利用倾斜摄影技术获取建模区域的多视倾斜影像,经过倾斜摄影测量数据预处理,人工交互半自动生成建筑物几何模型,并将多视影像中提取的建筑物墙面纹理映射到相应的模型,建立城市建筑物的真三维模型,最终建立建模区域的三维模型。文章最后通过试验及分析,验证了该方法的可行性。     

城市景观三维模型库的原理、构建及应用

随着“数字城市”建设的兴起,如何实现城市景观的精确三维重建正成为目前的研究热点。现实世界的复杂性决定了对其进行数字化三维表达的复杂性,为实现城市景观的快速三维重建,本文提出建立城市景观三维模型库的思路。基于城市地物人工构造所具有的相似性特征,将其进行系统性的总结归纳,为不同地物的建模服务。本文设计了由建筑物特征库、建筑物纹理库、地面覆盖纹理库和独立地物模型库组成的城市模型库结构,并通过在若干三维数字城市工程中的实际应用对具体构建方法及使用效果进行了研究。     

基于倾斜影像的三维建筑物纹理提取方法研究

通过倾斜摄影技术实现三维城市建模是当前三维城市快速建模的一种发展趋势,在三维城市快速建模过程中,如何在加密和定向工序处理后的倾斜影像中提取建筑物的侧面纹理,从而实现纹理自动匹配,是一个值得研究的问题。     

多源影像融合的建筑物三维模型无遮挡纹理自动贴图方法

介绍了倾斜摄影测量在数字城市建设中的应用,针对当前基于倾斜摄影测量的城市三维重建过程中纹理贴图存在遮挡问题,详细探究了纹理遮挡几何原理,并提出联合固定翼飞机高空倾斜摄影及无人机低空倾斜影像,设计了建筑物三维模型无遮挡影像优选算法,实现了高精度无遮挡纹理自动贴图,并通过试验进行了验证。     

空地一体精细化三维模型构建方法

无人机倾斜摄影测量技术因其成本低、效率高,成为大场景三维重建的首选,而在倾斜摄影三维重建中常常伴随着模型变形、纹理缺失等。本文基于低空倾斜摄影测量技术建设三维数字化校园,针对重建后不同类型地物出现的问题,提出了融合多种建模手段的技术优势通过空地一体、虚实结合来构建精细化三维模型的方法,对低空倾斜摄影三维模型的精细化建模具有重要的参考意义。     

倾斜摄影测量技术在数字城市三维建模中的应用与展望

自2006年国家测绘地理信息局启动数字城市地理空间框架建设试点工作以来,数字城市建设的社会化应用取得了丰硕的成果,在国民经济和社会发展的各个领域中发挥了重要的作用。作为数字城市地理空间框架建设工程的重要组成部分,三维数字城市模型能较好地从多角度体现城市的立体景观,较直观且真实地还原城市风貌,为城市的规划、建设,以及民众出行带来便利。其中,在数字城市三维建模过程中,倾斜摄影测量技术得到了国内外大量研究学者的关注,其在我国数字城市的建设和发展中具有重要意义。本文较为系统地总结了现阶段倾斜摄影测量技术在我国数字城市三维建模过程中的应用概况,深入探究了其在数字城市建设过程中的具体案例,并对基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模在城市信息化建设中的应用前景进行了展望。     

倾斜摄影与近景摄影相结合的山地城市实景三维精细化重建与单体化研究

无人机倾斜摄影实景三维模型是一种能够对复杂山地环境较好感知和表达的有效手段之一。本文针对复杂山地城市开展倾斜摄影实景三维存在的问题,提出了适应于山地区域的多尺度的影像获取策略,并通过与近景摄影测量融合建模的方法,实现了对山地城市倾斜摄影实景三维模型精细化建模的目的;同时,对实景三维模型的单体化方法进行了介绍及对比分析,对后期山地城市开展倾斜摄影提供了一定的技术参考。     

无人机近景摄影支持下的古建筑三维建模

三维建模已经广泛应用于文物保护、工程测量、城市服务、应急救灾、林业保护等多个方面。本文结合实际工程经验,对多旋翼无人机近景摄影的古建筑物三维建模进行了研究,提出了一种自主飞行结合手动多高度、多角度拍照的古建筑三维建模方法,并通过多个试验场景,验证了三维模型的精度和质量。同时,引入地面布设的控制点,利用空中三角测量及密集匹配技术,进而获得古建筑上各个特征点的三维坐标,为近景摄影测量在古建筑物变形监测方面的研究提供了新的思路。     

多源点云数据融合的建筑物精细化建模

三维建模技术能够实现建筑物的数字化存档,在古建筑保护与修复和现代建筑规划与改造中具有不可替代的作用。针对倾斜摄影测量和三维激光扫描建模技术中建筑物模型存在的问题,本文提出了一种倾斜摄影测量和三维激光扫描生成三维点云模型相融合的建筑物精细化建模方法。选用无人机和三维激光扫描仪作为试验设备,利用ContextCapture、SCENE软件完成点云拼接、生产和编辑,通过ICP算法完成点云精细匹配,实现多源点云数据融合建模;对比单一建模方法模型,从纹理结构和模型精度两方面对融合建模模型进行质量评价。结果表明,融合建模模型纹理清晰,几何结构完整,模型距离中误差和高差中误差的均值均低于倾斜摄影测量模型的值,接近三维激光扫描模型。     

贴近摄影测量与BIM技术在濒危民族建筑部件级实景三维建设中的应用

为完善我国传统村落实景三维建设,并传承和保护传统村落濒危民族建筑,本文以广西传统村落部件级实景三维建设工程为依托,首先利用倾斜摄影测量技术对传统村落进行城市级实景三维建模,利用贴近摄影测量技术与BIM技术对濒危等级高的民族建筑进行部件级实景三维建模;然后将倾斜摄影技术建模与贴近摄影测量技术建模的模型相融合,形成传统村落部件级实景三维模型图;最后根据濒危民族建筑构件的外观特征、尺寸信息、濒危等级、所处年代、地理位置,利用BIM技术对其进行参数化建模、编码与入库,形成可查询的实景三维模型数据库。     

倾斜摄影实景三维模型建筑物单体化方法研究

针对倾斜摄影测量技术生成的三维实景模型“一张皮”特点,无法满足三维地理信息系统进一步应用的问题,本文以天际航DP-Modeler为单体化平台,探索建筑物单体化的方法。主要研究了不同结构建筑物单体化与贴图的方法,为地理目标的单独操作和管理提供技术支持。经过多次试验,建筑物单体化成果能够满足研究区域精细化管理和“智慧城市”建设的需求。     

城区大比例尺影像三维景观重建

本文利用目标提取技术,根据近似点位进行房屋角点的自动定位,自动搜索同名点,然后建立一个尽可能多地包含房顶面的目标窗口,取代传统的以房角为中心的窗口进行房顶角点影像匹配,提高了房顶角点匹配的可靠性,实现了航空影像房屋三维数据的半自动量测。进而在地面与建筑物表面二维半不规则三角网和原始数字影像的基础上,实现了建筑物可见表面纹理的恢复,重建了城市真实三维景观。     

基于倾斜摄影测量技术三维纹理遮挡处理

在三维模型重建中,难以避免地产生密集建筑物纹理相互有遮挡的问题,普通的处理方法有时不能很好地解决。本文基于当前先进的倾斜摄影测量技术,分析三维模型纹理自动映射中存在的问题,对密集建筑物纹理存在的遮挡情况进行重点研究。经研究提出了一种利用投影矩阵将三维模型纹理面映射到所要贴合的纹理影像中的方法,再将三维TIN网进行二维处理,使模型的复杂性降低,稀疏三维模型的网格,对密集建筑物的遮挡进行有效的处理。     

ROOF BOUNDARY EXTRACTION USING MULTIPLE IMAGES

Urban area building extraction is one of the most challenging problems in photogrammetry. Well-extracted buildings are needed for a variety of applications, such as cartography, building GIS databases for cities, and urban planning. This paper presents a new technique to extract 3D building wire-frames using a robust multi-image line-matching algorithm. Although one pair of images is adequate to find the 3D position of two visibly corresponding image features, it is not sufficient to solve the general building extraction problem due to obscured parts in the building. Four images are used in this research to extract the building wire-frames. First the images are segmented into regions. Regions are then classified into roof regions and non-roof regions based on their size, shape, and intensity values. The roof region boundary pixels are located and used to find the region perimeters. Region correspondence is solved in a pair-wise mode over all images using the epipolar constraint, region size, region shape, and region intensity values. Image lines within the corresponding regions are matched over all images simultaneously by first creating a plane for each region line. Planes are then intersected simultaneously and geometric consistency is used to determine acceptance or rejection. Results with high overlap and sidelap aerial images are presented and evaluated. The results show the completeness and accuracy that this method can provide for extracting complex urban buildings. The average coordinate accuracy is about 0·8 m using 1:4000 scale aerial photographs scanned at 30 μ m. Six buildings were examined; the line detection rate is 98%.     

多源异构点云融合技术在古建筑信息留存中的应用

针对单一测绘手段难以获取古建筑表面完整空间信息的问题,本文提出了采用多源异构点云融合技术实现古建筑完整空间信息留存的方法。该方法首先采用由整体到局部的扫描策略实现古建筑主体激光点云数据采集,然后采用低空航空摄影测量技术完成扫描盲区的影像数据采集,最后基于光束法平差理论完成点云数据生产,实现了多源异构点云数据融合。试验表明,该方法能够满足古建筑信息留存的需要,在古建筑保护领域具有较好的推广和借鉴价值。     

广义点摄影测量在建筑物立面轮廓重构中的应用

采用广义点摄影测量理论对建筑物立面框架轮廓进行重构。广义点是对当代线摄影测量以及无穷远点（灭点）理论的升华。实验结果表明,采用线面基元进行立面重构相比于经典的点云重构方法,不仅简洁、高效,还能获得清晰的三维边缘轮廓,且自动化程度较高。     

优视摄影测量方法及精度分析EI北大核心CSCD

无人机最优路径规划和精准数据采集是复杂城市场景三维重建的关键问题。优视摄影测量利用被摄对象的概略模型,结合密集采样的初始视点生成和采样点可重建性约束的视点优化技术,实现最小数据采集代价下的精确三维模型重建。本文首先研究了优视摄影测量的基本原理;然后利用优视摄影测量技术进行真实场景的无人机影像采集,并结合激光扫描点云进行空三精度分析和Mesh模型质量验证。试验结果表明,优视摄影测量显著提高了Mesh模型的重建质量;对于倾斜摄影难以观测的部分建筑物立面区域,精度提升达到3~5倍;与倾斜摄影相比,优视摄影测量能建立稳健影像连接,实现较高的绝对定位精度。