王世倫

【摘要】三維建模是測(cè)繪數(shù)字化期間不可獲取的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，在傾斜攝影測(cè)量過程中，合理的對(duì)三維建模技術(shù)進(jìn)行分析，并且合理的對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而保證傾斜攝影測(cè)量工作的合理性，為人們提供更高質(zhì)量的服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】?jī)A斜攝影測(cè)量;三維建模;數(shù)據(jù)處理;影像數(shù)據(jù)

無人機(jī)攝影測(cè)量在具體作業(yè)過程中具有高效快捷、靈活程度高、成本低等多項(xiàng)特點(diǎn)，這在一定高程度上促進(jìn)了我國(guó)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展腳步，同時(shí)，也是該項(xiàng)技術(shù)在具體應(yīng)用中的效果得到了進(jìn)一步提高。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，使人工建模作業(yè)中存在的弊端得到了解決。通過對(duì)自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理措施的應(yīng)用，加快了精細(xì)三維模型的生成速度。

1、傾斜攝影技術(shù)特點(diǎn)分析

傾斜攝影技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）能夠真實(shí)反映地物周邊的實(shí)際情況

傾斜攝影技術(shù)與正攝影技術(shù)相比，其能夠使用戶通過不同角度對(duì)地物進(jìn)行觀察，從而能夠更加真實(shí)、準(zhǔn)確的反映地物的具體情況，這在一定程度上使正攝影技術(shù)在具體應(yīng)用期間存在的各種不足得到了彌補(bǔ)[1]。

（2）可以實(shí)現(xiàn)單次影像測(cè)量作業(yè)

在進(jìn)行傾斜攝像時(shí)，通過對(duì)不同軟件的配套應(yīng)用，在具體作業(yè)期間，通過對(duì)成果影像進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)上，完成對(duì)面積、角度、高度、坡度等各項(xiàng)內(nèi)容準(zhǔn)確測(cè)量，從而使傾斜攝影技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用空間可以得到進(jìn)一步拓展，使其作用能夠得到更好的發(fā)揮。

（3）采集建筑物側(cè)面紋理

通過對(duì)航空攝影大規(guī)模成圖特點(diǎn)的合理應(yīng)用，同時(shí)，在該基礎(chǔ)上，從傾斜影像批量提取，以及貼圖處理方式，能夠降低城市三維建模的具體成本。也正因?yàn)閮A斜攝影技術(shù)具以上特點(diǎn)，從而使該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛[2]。

2、傾斜攝影測(cè)量是三維建模期間獲取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵流程

傾斜攝影測(cè)量主要有地面飛控系統(tǒng)、無人機(jī)、控制測(cè)量共同構(gòu)成。飛控部分在具體作業(yè)過程中核心作用就是對(duì)無人機(jī)的飛行航線、高度等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)，還要做好對(duì)無人飛機(jī)進(jìn)行監(jiān)視控制，同時(shí)，還要做好數(shù)據(jù)通信等多項(xiàng)工作。通過對(duì)無人飛機(jī)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其主要由機(jī)載定位系統(tǒng)，以及多視相機(jī)構(gòu)成，控制測(cè)量主要集中在航測(cè)區(qū)域的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)，以及像控點(diǎn)的測(cè)量上[3]。利用無人機(jī)進(jìn)行航拍前，應(yīng)當(dāng)提前對(duì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察。

（1）依據(jù)現(xiàn)存的GPS控制點(diǎn)位，完成對(duì)布設(shè)像控點(diǎn)進(jìn)行合理布置，像控點(diǎn)位置和數(shù)量要依據(jù)實(shí)際測(cè)量過程的具體要求的測(cè)區(qū)范圍，以及精度情況，完成相應(yīng)的布設(shè)，確保具體布設(shè)內(nèi)容的合理性。

（2）依據(jù)申請(qǐng)的范圍和空間區(qū)域，對(duì)無人飛機(jī)的具體的飛行航線進(jìn)行合理規(guī)劃，確保實(shí)際作業(yè)期間的影像的旁向重疊、航向重疊、分辨率等各項(xiàng)內(nèi)容都符合實(shí)際作業(yè)要求。設(shè)計(jì)航線時(shí)，通常在旁向的重疊度約為30%，航向重疊度約為66%。針對(duì)模型的自動(dòng)生成，對(duì)于航向重疊和旁向重疊的要求都較高。

（3）在已知高精度點(diǎn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行基站加設(shè)，開機(jī)應(yīng)當(dāng)在無人機(jī)起飛的規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)，也要設(shè)置后無人機(jī)的降落時(shí)間，通過合理的設(shè)計(jì)，確保無人機(jī)起飛和降落的合理性。實(shí)際測(cè)量作業(yè)時(shí)，要對(duì)天線的具體高度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)要對(duì)基站的實(shí)際開機(jī)時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)記錄，并且要測(cè)量像控點(diǎn)。

（4）進(jìn)行無人機(jī)組裝，同時(shí)要對(duì)無人機(jī)中應(yīng)用的相機(jī)的具體參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，通過對(duì)無人機(jī)控制飛行，完成相應(yīng)的航拍作業(yè)，當(dāng)無人機(jī)飛行結(jié)束后，要對(duì)無人機(jī)的數(shù)據(jù)，以及基站中具體數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行拷貝存儲(chǔ)。

獲取的影像數(shù)據(jù)，與最終獲取的數(shù)據(jù)會(huì)受到相機(jī)鏡頭畸變的影響產(chǎn)生有一定誤差，以及無人機(jī)在飛行期間自然環(huán)境影響，這可能會(huì)導(dǎo)致最終的測(cè)量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一定誤差，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在具體作業(yè)過程中，如果相應(yīng)的工作人員沒有采取合理的方式對(duì)原始影像進(jìn)行預(yù)先處理，這將會(huì)對(duì)后期的成像成果的質(zhì)量和精度造成產(chǎn)生不良影響。對(duì)于影像數(shù)據(jù)的后續(xù)處理應(yīng)在依據(jù)攝影測(cè)量、計(jì)算機(jī)視覺等相關(guān)算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過程中，不需要通過人工的方式對(duì)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行干預(yù)。通過對(duì) AgisoftPhotoscan、Smart3D capture 等不同類型軟件的應(yīng)用，利用地面提前做好控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，完成多視角三維重建，完成對(duì)三維場(chǎng)景的還原。同時(shí)，通過對(duì)相關(guān)處理軟件的應(yīng)用，可以完成對(duì)三維模型面積、長(zhǎng)度、高度等各項(xiàng)內(nèi)容的準(zhǔn)確測(cè)量。

3、傾斜攝影測(cè)量三維建模期間處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1密集匹配和空三解算

傾斜攝像測(cè)量過程中，將處理影像的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，同時(shí)，在該過程中可以進(jìn)行POS數(shù)據(jù)添加，完成對(duì)多視影像的合理匹配，通過對(duì)POS數(shù)據(jù)的應(yīng)用，能夠獲取到原始影響外范圍元素的粗略值，然后采取相應(yīng)的算法進(jìn)行應(yīng)用，將一些容易出現(xiàn)失誤的匹配點(diǎn)剔除，然后重新匹配，保證最終匹配結(jié)果的精準(zhǔn)性與合理性。

空三解算指的是影像間精確幾個(gè)拓?fù)潢P(guān)系重建的具體過程。依據(jù)地面布設(shè)像控點(diǎn)，將共線方程最為基礎(chǔ)，采取光束法區(qū)域網(wǎng)平差。

3.2 并行計(jì)算多節(jié)點(diǎn)

所謂并行計(jì)算，就是將對(duì)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行適當(dāng)分解程多個(gè)并行子任務(wù)，然后將各項(xiàng)子任務(wù)都分配給并行處理計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，通過對(duì)節(jié)點(diǎn)上的處理器的應(yīng)用，使處理器可以相互協(xié)同，從而完成對(duì)并行子任務(wù)解算，加快計(jì)算速率。并行計(jì)算系統(tǒng)由以下三部分構(gòu)成，分別為并行機(jī)、并行算法、并行編程。并行機(jī)是并行計(jì)算的基礎(chǔ)。利用網(wǎng)絡(luò)將并行機(jī)串聯(lián)起來，在并行機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)影像數(shù)據(jù)的同步、訪問、共享，并行算法通過并行編程環(huán)境，完成編制程序并行計(jì)算，從而獲取到最終的計(jì)算結(jié)果。

在實(shí)際作業(yè)過程中，影像數(shù)據(jù)密集匹配和控三解算可以在任何一臺(tái)并行機(jī)上完成。在構(gòu)建模型期間，可以將模型分為多個(gè)瓦塊。通過對(duì)并行算法和程序的應(yīng)用，通過對(duì)維互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，完成相應(yīng)的串聯(lián)，進(jìn)而通過對(duì)并行機(jī)的應(yīng)用，并行計(jì)算瓦塊。通過并行計(jì)算，可以大幅度提升三維模型的計(jì)算，以及生產(chǎn)速度，同時(shí)也有效的降低了三維模型地基計(jì)算機(jī)中各項(xiàng)硬件在實(shí)際配置方面的需求。

3.3 LOD可視化分析

傾斜攝影測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜工作，該項(xiàng)工作的具體開展， 需要CPU和GPU兩者相互協(xié)調(diào)完成，在實(shí)際分析中，模型繪制、紋理映射、場(chǎng)景渲染等各項(xiàng)工作開展都要通過對(duì)GPU的效率和性能完成。GPU本身具有小緩存多核、快速高效并行計(jì)算能力，因此，為了更好地使用GPU數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使GPU的高效渲染和處理能力得到充分發(fā)揮，避免實(shí)際作業(yè)期間，帶寬和硬件數(shù)據(jù)發(fā)生沖突。

在LOD可視化分析期間，可以將傾斜攝影測(cè)量作業(yè)最終生產(chǎn)的模型數(shù)據(jù)分塊分級(jí)處理，針對(duì)形成的瓦塊數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建成八叉樹或四叉樹的空間索引模型，通過對(duì)該模型的應(yīng)用，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容讀取效率能夠得到進(jìn)一步提升，通過該方式，有效減少，數(shù)據(jù)I/O操作，提高對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容地調(diào)度和繪制。

結(jié)語(yǔ)：

傾斜攝影測(cè)量三維建模期間處理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)從密集匹配和空三解算、 并行計(jì)算多節(jié)點(diǎn)、LOD的可視化分析結(jié)構(gòu)方面入手，完成相應(yīng)的分析工作，保證數(shù)據(jù)處理的合理性，確保最終三維建模工作的順利進(jìn)行，促及三維建模在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓宇.基于旋翼無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的城市三維實(shí)景建模研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2019，42（04）：175-178.

[2]郭嵐，王春濤，趙元?jiǎng)?wù).無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在農(nóng)村地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2019，42（04）：216-218.

[3]王佳龍.無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在城市三維建模中的應(yīng)用探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（07）：96.