电压跟随电路段文华;许庆领
【摘 要】首先阐述了倾斜摄影实景三维模型的工艺特点,分析了常见质量问题的成因;然后参考现行三维地理信息模型的质检规范,对比传统三维建模进行了质量元素分析;最后结合贵安新区的实景三维模型质检实例,探索了倾斜摄影实景三维模型质量控制的方法内容和关注重点. 【期刊名称】《地理空间信息》
【年(卷),期】2017(015)011
【总页数】平板显示3页(P93-95)
【关键词】倾斜摄影;三维模型;实景模型;质量控制;质量元素
【作 者】段文华;许庆领
【作者单位】国家测绘地理信息局重庆测绘院,重庆 401120;国家测绘地理信息局重庆测绘院,重庆 401120
【正文语种】中 文
【中图分类】P231.2
蒸汽熨刷随着我国城市化进程的快速推进，精细化的城市三维模型作为城市规划、建设、管理和信息化的基础数据，得到了日益广泛的应用，并逐渐成为数字城市地理空间框架的重要内容[1-2]。相对于传统的用3d Max等工具进行三维地理信息模型制作（以下简称“传统三维建模”），基于倾斜摄影的实景三维建模（以下简称“倾斜摄影建模”）具有成本低、周期短、精度高、模型与现实接近等显著优点，随着后续模型单体化、属性挂接和数据修改等系列关键技术的日益成熟，倾斜摄影建模得到了推广应用。 倾斜摄影建模在生产工艺、成果表现、应用层次等方面均与传统三维建模不同，完全依据现行的三维地理信息模型相关规范进行生产、检验会有失偏颇。本文对倾斜摄影建模的特点和常见质量问题进行了分析；并参考三维地理信息模型的质量检验行业标准，以贵安新
区实景三维模型制作项目为例，对倾斜摄影建模的成果质量控制方法和检查重点进行了探讨，以期为倾斜摄影三维建模产品的生产和检查提供参考。
传统三维建模通常使用3d Max、AutoCAD等建模软件，基于影像数据、CAD平面图或拍摄图片估算建筑物轮廓与高度等信息，再进行人工建模。该方式制作的模型数据位置精度相对较低，纹理与实际效果偏差较大，生产自动化程度低，制作周期长。模型数据在实际应用中存在现势性低、仿真度不好的缺点，而倾斜摄影建模能较好地克服这些问题，其特点为：
1）真实反映现实景观。倾斜摄影建模具有“全要素、全纹理”的全息表达能力，能真实反映地物、地形的外观、位置、高度等信息。其优势主要表现在：①在自然地貌和植被土质等三维场景上表现自然，具有传统三维建模难以达到的真实效果；②模型连片成“一张皮”，避免了传统三维建模在单模型拼接时易出现缝隙、穿插错位和场景不协调等情况；③模型比例真实，尤其能准确表达模型实际高度，能对不规则形状要素进行如实表现。
2）生产效率高。相对于传统三维建模，倾斜摄影建模具有生产效率高、成本低和周期短的特点。从倾斜摄影、空中三角测量、DSM运算、航片正射纠正到模型建立的各工序均已实
现较高的自动化，有资料表明1～2 a的中小城市传统三维建模的工作量，采用倾斜摄影建模则只需3～5个月即可完成[3]。生产周期的缩短，有效提高了模型的时间精度，从而更好地提高了应用服务质量。侧搅拌
倾斜摄影建模具有许多传统三维建模无法比拟的优点，但也存在一些常见的质量问题，本文将从倾斜摄影建模的资料源获取和生产工艺流程角度进行分析。
1）局部模型缝隙和空洞。模型缝隙和空洞影响场景完整性，主要因素为：①航摄相对漏洞，倾斜摄影一般采用前、后、左、右、垂直五视航摄，其重叠度远超常规航空摄影的技术要求，一般不会出现航摄漏洞，但因倾斜摄影的相对航高一般较低，在地形高度急剧变化区域可能出现相对漏洞，从而导致倾斜摄影建模中出现一些小的缝隙和空洞，如陡峭山区；②DSM点云漏洞，纹理较缺乏或重复的区域在运算生成DSM点云时易出现高程错误、漏洞和飞点，也会导致倾斜影像建模中出现空洞或错位，易见于大面积水域、路面等。
2）模型局部扭曲变形。模型局部扭曲变形是模型精细度常见质量问题，主要因素为：①航摄盲区，倾斜摄影的航高较低，易出现地物阴影和遮挡等摄影盲区，导致区域DSM点云在运算生成时存在高程错误，造成局部模型扭曲变形，如在狭窄巷道、架空桥梁和鹰嘴岩等
区域；②DSM点云密度不够，由于DSM生成的点云密度限制，模型细节表现往往失真，包括细长型要素的局部缺失和变形（如柱状的路灯、电杆、塔、路牌等）和部分人工建筑的细节特征粗糙简陋（如房屋的阳台、屋檐、门廊、女儿墙等表现不完整）；③航片中动态物体的影响，倾斜摄影时的动态物体会严重影响该区域DSM点云匹配运算的正确性，导致局部模型的扭曲变形，甚至破坏模型场景的协调性，如风吹动中的树木、路上行走的车辆和行人等。
3）低矮地物的纹理模糊。倾斜摄影由于摄影倾角大，影像变形严重，且分辨率变化大，尺度无法统一，对航片的正射纠正和与DSM的套合会有一定影响。在倾斜摄影建模中低矮人工建筑或高大建筑的底部容易出现纹理模糊和拉伸的现象，影响模型的纹理精细度。
本文参考三维地理信息模型数据质检验收的现行行业标准[4]第6章和第7章，从质量元素角度对倾斜摄影建模进行分析，并与传统三维建模进行比对[5]，提出了质检方案的调整建议。
1）空间参考系。倾斜摄影建模成果的大地基准、高程基准和地图投影相关信息来源于空中三角测量环节的像控点测量，资料源单一，错漏机率低，采用控制资料的核查分析法检查。
2）位置精度，包括平面位置精度和高度精度，一般利用已有地形数据进行比对检查或野外实测精度检核。倾斜摄影建模的整体位置精度取决于空中三角测量精度，局部受DSM点云运算和影像正射纠正精度的影响。从多个倾斜摄影实景三维模型项目的位置精度检测情况来看，倾斜摄影建模的平面位置精度和高度精度基本符合设计要求，尤其是高度精度比传统三维建模更为精确[6]。傅科摆图片
3）表达精细度。因倾斜摄影建模的工艺流程和技术指标统一，所有模型的精细度基本一致，未区分表现要素类型和重要等级。高大建筑因体型高大、遮挡少、特征明显，模型受DSM点云密度和匹配精度影响略小，模型显示效果相对要比低矮建筑好。相比于传统三维建模，倾斜摄影建模中I级、II级重要模型更易出现扭曲变形等模型精细度质量问题，低矮建筑和狭长要素的表达比传统三维建模粗糙，但可通过后续的单体化精处理进行提高。倾斜摄影建模的纹理效果整体上优于传统三维建模，无白模情况，其纹理精细度取决于倾斜摄影分辨率和正射纠正情况。倾斜摄影建模的地形比传统三维建模更接近真实，人工干预较少，其地形精度取决于DSM的运算精度和点云密度。
4）逻辑一致性。倾斜摄影建模的表现形式和取舍原则基本一致，模型拓扑错误少，拓扑一
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致性和表现一致性较好。
5）时间精度。倾斜摄影建模产品的现势性取决于倾斜摄影时间，相对于传统三维建模，其较短的生产周期能更好地保证产品的现势性。
6）场景效果。除个别特殊情况可能出现的模型缝隙和空洞外，倾斜摄影建模原则上不会出现场景内模型丢失情况，在航摄影像完全覆盖测区的情况下，基本能够保证场景完整性。倾斜摄影建模又被称为“一 张皮”，一般不存在模型拼接引起的场景不协调情况，但要素间因遮挡、阴影等引起局部DSM运算错误，会导致模型粘连和穿插，影响场景协调性。
通过比较和分析可知，在不进行模型单体化精处理的情况下，倾斜摄影建模在细部表达和动态对象处理方面存在不足；但因其成图周期短、成本低，具有精准的可量测性和真实的三维场景表现，在城市管理、城市规划、公安应急等行业对模型精细度不是特别高的情况下，倾斜摄影建模成为了应用首选。从促进测绘成果的社会化应用角度出发，本文提出的质检方案调整建议为：①实景三维模型的质量要求以技术设计和应用目为标准和依据；②模型等级定义不完全照搬行业标准，参考项目重点关注区域和要素类型来划分；③在模型的表达精细度整体满足成果应用要求的前提下，可根据实际情况适当调整错漏分类，以适
应设计要求；④对模型的各质量元素严格把关，尤其是位置精度、场景效果等优势领域；⑤在各质量元素均合格的前提下，质量评分时适当加大位置精度和场景效果的权重，减少表达精细度的权重，使质量评分更符合应用需求的实际定位。
贵安新区实景三维模型制作项目测区位于贵州省贵安新区，主体为丘陵地形，局部为山区，采用复眼2型倾斜相机和罗宾逊 R44直升机进行POS辅助低空倾斜摄影，航飞相对高度约为290 m，地面分辨率为5～8 cm，航向重叠度为70%～80%，旁向重叠度为55%～70%，覆盖面积约为440 km2，野外像控点采集约为280个。采用法国Acute3D公司的Samrt3DCapture倾斜影像数据处理软件进行空中三角测量、DSM点云运算、影像正射纠正和三维模型生产，DSM点云密度为0.15～1 m，生产时间为2015年12月～2016年4月。
