摘要:倾斜摄影实景三维模型成果质量检查与验收是一项非常重要的工作,其主要内容是检查成果文件是否符合国家相关标准和规范,并对其做出质量评定。本文对倾斜摄影实景三维模型成果检查的主要内容、相关方法和关键技术进行了研究,对验收方法和流程进行了总结,并针对实际应用中的问题提出了解决措施。二氧化氯发生器加药
关键词:实景三维模型;倾斜摄影;质量检查与验收;质量元素
倾斜摄影实景三维模型成果就是为了适应时代技术与现实需求而出现的先进成果之一。倾斜摄影实景三维模型成果检查就是为了保证产品质量而进行的检验工作。本文首先对倾斜摄影实景三维模型成果质量相关知识做了一个简要介绍,然后对其在实际应用进行分析并提出了相应检查方法。
1.倾斜摄影建模的特点
在传统的三维建模中,一般采用3D Max、 AutoCAD等制图软件,根据影像图、设计施工图、1:500基础地形图等现状基础资料和现场拍摄的照片资料进行手工三维数据的制作。这
种方法所产生的模型数据定位精度较低、纹理与真实效果有所相差、生产自动化水平低、制造周期长。在实际应用中,模型数据具有现势性低、仿真度差等缺陷,而倾斜成像技术可以很好地解决上述问题。倾斜摄影模型是一种“全要素、全纹理”的全息技术,能够反映地形、地形的外观、位置和高度等信息。它的优点是:①对自然地形、植物、土壤等三维环境进行了再现,具有传统三维模型所不能达到的真实效果;②将模型连片形成“一张皮”,克服了传统的三维建模在单一模型的拼接中容易出现缝隙、穿插错位、场景不和谐的现象;③该模型具有逼真的比例,特别是能够精确地表示出模型的实际高度,能够真实地反映出不规则形状的元素。与传统的三维建模相比,倾斜成像模型的生产效率高,成本低,生产周期短。从俯仰摄影、空中三角测量、 DSM运算、航片正射校正。使用倾斜摄影技术,3~5个月就能完成。缩短了制造周期,有效地改善了模型的时间准确度,使应用程序的服务质量得到了进一步的改善。1.矢量切割单体法是利用建筑物、道路、树木等对应的向量面,将斜面摄影模型从物理上分割成连续的三角形网格,从而达到单元化的目的。矢量切割单体化是将实体模型真正分开,然后对其进行管理和操纵。2.叠加配套矢量面,通过与倾斜摄影物体相匹配的二维向量面,为使用者提供了一种具有实际意义的表现和操作经验,并在向量平面和向量平面之间打开了一条二、三维融合的通道,也就是向量叠加
单体化。3.ID单体化,通过在三角形平面上各顶点上的附加存储空间,将相应向量的 ID值存储在一起,也就是说,与建筑物相对应的三角形上的全部顶点,都会储存相同的 ID值,这样就可以在滑鼠中选取建筑物时,使其显示出高亮度。4.模型重建单体化利用连续倾斜的影像资料作为资料来源,进行人为的干涉。将建模结果输入到软件中进行细化编辑,在原场景中进行模型重构,以达到分割的效果,并使模型的单体化。
2.倾斜摄影建模常见质量问题及其成因分析
倾斜摄影模型虽然有着很多传统的三维模型所不具备的优势,但是它也存在着一些质量问题。模型中的局部裂缝和孔洞。模型间隙和孔洞对场景的完整性有一定的影响,其主要因素有:①航摄相对薄弱,倾斜摄影一般采用前后、左右、左右、垂直五视航摄,其重叠程度远超常规航空摄影的技术要求,一般不会有航摄瑕疵,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,从而造成在陡峭峭山区等坡度摄影建模中出现的小裂缝和空洞;② DSM点云漏洞,当算法生成成 DSM点云时,纹理不够丰富或重复的区域容易发生高程误差、漏洞和飞点,在倾斜图像建模中容易产生孔洞和错位,容易发生大面积水域、路面等。模型的局部畸变是模型精度的一个普遍问题,其原因有:①
飞机有盲区,倾斜摄影的高度很低,容易产生地面阴影和遮挡等摄影盲区,从而使 DSM点云在计算过程中产生高程误差,从而使局部模型发生畸变,例如狭窄巷道、架空桥梁、鹰嘴岩等地区;② DSM点云密度不足, DSM生成的点云密度有限,导致模型的细节显示失真,例如柱状路灯、电杆、高塔、路牌等,以及一些人造建筑的细节(比如阳台、屋檐、门廊、女儿墙等);③航片中的运动目标对目标的影响,在倾斜拍摄中,动态目标会对 DSM点云的匹配计算产生很大的影响,造成局部模式的畸变,甚至会影响到场景的协调,比如树木被狂风吹拂,道路上的行人等。低地物体的纹理不清晰。倾斜摄影因拍摄角度大、图像畸变大、分辨率差异大、尺度不能统一等原因,会对航片的正向校正和 DSM的组合造成一定的影响。在倾斜摄影建模时,低矮的人造建筑物或高层建筑物,其底层会有明显的纹理模糊性和拉伸性,从而影响到模型的质感。
3.基于检验规范的质量元素分析
3.1质量元素分析
(1)空间系参考。倾斜摄影模型的大地基准、高程基准、地图投影等数据均来自于空中三角测量环节的象控点测量,数据来源单一,误差少,因此,利用控制数据的验证分析方法
对其进行检验。(2)定位精度,包括平面定位和高度定位,通常使用现有的地形资料进行对比检验或现场测量的精度检验。倾斜成像模型的总体定位精度依赖于空中三角测量的精度,而 DSM的点云操作和图像正射校正的准确性也会对其产生一定的影响。通过对多个倾斜摄影实景工程进行的定位精度测试,表明该方法在平面位置和高度上都能满足设计的要求,特别是在高精度方面要优于常规的3 D模型。(3)表达精确性。由于倾斜成像建模过程和技术指标是统一的,所以各个模型的精确度都是一样的,没有区别出显性元素和显性程度。高大建筑物由于其高大、遮挡少、特征明显,因此模型的拟合精度和 DSM点云密度的影响较小,因此模型的显示效果要优于低层建筑物。与传统的三维造型不同,在倾斜摄影建模中, I、II级重要模型容易发生扭曲、变形等模型的精细品质问题;倾斜成像模型的纹理效果总体上优于常规的三维建模,不存在白模现象,其纹理的精细程度与倾斜成像的分辨率以及正射矫正的状况有关。倾斜摄影方法建立的地形模型与常规的三维模型相比,具有更好的拟合效果,且人工干预量小,其地形精度与 DSM算法的精确度及点云密度有关。(4)逻辑上的连贯性。倾斜摄影建模在表达方式和选择上有很大的一致性,具有很好的拓扑结构误差。(5)时效性。倾斜摄影模型产品的现势性与倾角摄影时间有关,与传统的三维建模相比,缩短制作周期可以更好地保障产品的现实性。(6)情景特效。除了一些
特殊情况下会出现的模型缝隙和孔洞,一般情况下,倾斜成像模型不会发生模型损失,而当航拍图像完全覆盖整个区域时,基底可以确保场景的完整性。倾斜摄影建模也叫“一张皮”,它不会因为模型的拼接而造成的不协调,但是由于阴影、遮挡等因素,导致了 DSM的局部计算失误,从而导致模型的粘连和穿插,从而影响到场景的协调性。
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对比分析表明,如果没有进行模型单体化精细加工,那么倾斜摄影建模在细节表现和动态物体处理上都有缺陷;但是由于它的制作周期短、成本低、精度高、三维逼真等特点,在城市管理、城市规划、公安、应急等领域对模型精度要求不高的场合,采用倾斜成像技术是最好的选择。为了推动测绘成果社会化使用,本文对质量控制方案进行了改进,提出了以下几点意见:①以技术设计、应用目为标准和基础;②模式级别的界定不能完全照搬工业规范,参照项目所关心的区域、要素的类别进行分类;③在模型总体表现出的精确性符合成果应用的需要时,可以根据实际情况对其进行适当的调整,使其符合设计的需要;④严格控制模型各个品质要素,特别是位置精度、场景效果等优势区域;⑤在质量要素满足要求的情况下,在品质打分时,适当增加位置和场景效果的权值,降低表现细节的权值,以更好地满足实际的应用要求。
4.实景三维模型检验
本文以倾斜摄影技术采集资料,以 Tile分段、 LOD分层、二进制 OSGB模式作为模型结构,S3C格式的模式索引。按规程划分取样,并采取内外两种方法进行检测。利用现场现场巡查和GPS-RTK技术,检验模型的位置精度、模型质量和场景效果;试验的结果是:(1)在空间参照系中没有发现任何问题。(2)定位精度:本项目要求:模型的平面精度中误差为1.2 m,模型高偏差为0.4 m,外业检测结果:平面中误差士0.531 m,高度精度士0.25 m,符合设计要求。(3)模型质量:模型中房屋结构呈现出一定程度的变形、扭曲;一些电源线模型和房子有连接;部分河面有空洞,有不合理的高低起伏,部分植物模糊拉花,部分高层房屋侧面有空洞,部分建筑、钟楼等建筑的上部悬空结构不能充分表达或不完全。(4)场景效应:少量模型悬浮,局部裂缝,漏洞,调过渡不自然,如:树木,路灯,广告牌,小模型有少量的漏表示。(5)数据品质:不正确地填写元数据项目和未解决的问题。根据 CH/T9024-2014 《三维 GIS数据产品质量检验和验收》的有关规定,对成果的错误类型的扣分处理和质量等级的评价。通过对以上两个实例的分析,发现的质量问题较为全面地反映了模型的质量问题,主要包括模型质量、场景效果等方面的质量问题,以及模型质量、场景效果等方面的问题,在权重分配时,由于考虑到了影响的程度,
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mp3手表因此加权系数比较高;空间参考系、逻辑一致性、数据质量对模型结果的影响不大,加权系数也不高;定位精度均达到了设计指标。本文所建立的三维实体模型评估系统,是在对三维实体建模结果进行分析的基础上,通过对其性能特点和影响因素的分析,得出的评估内容完整,检验方法可行,权重划分合理,有较好的理论支持,对三维实体模型进行了较为科学合理的评估。
结束语:
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数字电视接收器综上所述,相对于传统的三维建模,倾斜摄影模型的制作软件和流程已经比较成熟,各个过程的自动化水平较高,上下两个阶段的成果质量也有很大的相关性,因此,对于倾斜摄影模型的质量管理,应该着重于各个工序的质量。对产品质量进行检验和验收,要充分考虑产品的使用目标和设计要求,并明确检验的重点。在参照现有质量检验规范的前提下,对质量要素的内容、权重进行适当的调整,以达到对成果质量的检验与评估,既能确保产品的质量,也能满足市场需要。
参考文献:
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