覃凯　孔丽云

摘要：随着无人机飞行技术的飞速发展，国产无人机的日益普及使得无人机航拍应用不再是高门槛行业。当前，利用无人机拍摄后再进行三维实景建模在许多行业得到了广泛地应用。本文依托ContextCapture软件平台，总结了在旧城改造项目中进行三维实景建模的应用实践，并分析了产生过程中遇到的问题，提出了解决的思路。

关键词：ContextCapture  无人机倾斜摄影  三维实景建模  旧城改造

1 引言

随着国产无人机的日益普及，航拍不再是高门槛行业，无人机的应用在各行各业也得到了广泛普及。无人机在城市管理、农业林业、电力、抢险救灾、警用、军用等领域用途非常广泛。近年来，无人机倾斜摄影技术在许多专业领域也得到了快速地发展。在旧城改造中，利用无人机对项目范围拍摄后进行三维实景建模，利用3D模型进行项目全方位实景展示、进行地籍和建筑测量，成为了新兴的技术手段，这对于旧城改造项目决策、数据测绘、证据保全等都提供了高效的解决方案。本文依托ContextCapture软件平台，总结分析了3个旧城改造项目三维实景建模的应用实践，并分析了产生过程中遇到的问题，提出了解决的思路。

2 三维实景建模在旧城改造中的应用需求

三维实景建模在旧城改造中有着广泛地应用需求，主要体现在以下几个方面：

一是项目决策阶段文案展示的需要。旧城改造作为民心工程，在决策阶段项目“改哪里”、“怎么改”往往需要全方位进行论证。传统的改造建议文案通过图文方式展现不够直观、不全面，往往需要补充说明甚至需要多次现场走访，效率低。如旧城改造项目做了三维实景建模，就可以全方位展示项目实景状况，弥补了传统方式的不足。二是测绘需要。旧城改造项目的地块面积、总建筑面积都需要测绘，利用3D模型进行测绘，大大提高了效率;三是固定证据的需要。在旧城改造项目中进行三维实景建模，固定房屋证据后，在实施改造过程中，可以很容易对比出哪些房屋是突击抢建的违法建筑。

3 ContextCapture三维建模技术实现过程

采用ContextCapture三维建模前，需要做好航拍摄影分区、布设控制点、规划好航拍线路后，全覆盖地进行航拍。拍照时，要保证照片重叠率，一般不低于75%。随后即可利用ContextCapture三维建模软件按照创建工程、空中三角测量、生成密集点云、 构建TIN模型 、纹理切片映射，生成三维模型场景及发布三维成果等步骤。

4 旧城改造项目三维实景建模案例

本文以柳州市桂泰旧改、齿轮廠旧改、燎原旧改等3个旧城改造项目为例，用大疆精灵PHANTOM 4 PRO无人机对项目进行45度倾斜摄影，航高一般为120米，相片横向、纵向都保证75%-80%的重叠率。3个项目规模不等，最小68亩，最大801亩。航拍完成后，用三种不同配置的计算机进行建模运算，每个项目建模时进行不同的设置。燎原旧改项目由于项目规模大、航拍相片数多，第一次建模（即任务1）时，由于未筛选剔除航拍相片，部分运行任务失败导致3D模型不完整，产生了空洞。随后又筛选剔除了重叠率过高的相片，再次进行建模（即任务2），顺利完成了建模（项目概况及三维建模概况详见表一、表二）。

5 ContextCapture三维建模应用总结与分析

5.1保证合适的相片重叠率。用无人机等进行拍照时，首先要对项目进行均匀拍照，确保相片较高达到的重叠率，一般要求重叠率在75%左右，否则容易产生空洞。齿轮厂旧改项目部分区域的相片重叠率不足导致出现了空洞效果（如图1）。3个项目4个建模任务中，3D模型效果出现空洞的都是因为相片重叠率不高导致的。当然了，出现空洞后，我们也可以后期修复，但也需耗费大量时间。其次相片重叠率无需过高，否则容易因相片数量过大导致建模运行时间过长甚至部分任务运算失败。燎原旧改任务1就是因为未筛选剔除重叠率过高的相片，相片总数达到了1881张，加上建模时未正确设置，出现14个失败任务，建模运算耗时达157小时。而燎原旧改任务2筛选剔除重叠率过高的相片，将1881张相片筛选出1052张相片进行建模，进行正确的设置后，耗时20小时完成建模。

5.2正确设置ContextCapture参数。在ContextCapture进行建模时，如不进行正确的设置，会导致部分任务甚至全部任务失败。ContextCapture参数设置这里重点介绍切块模式设置。一般来说，如建模项目不进行切块，计算机内存总量无法满足运算要求，因此需进行切块设置，切成若干瓦片后进行运算。切块设置分自适应切块、规则平面切块、规则立体切块，设置一般要求切块后，单任务预计使用内存不能超过计算机物理内存。任务运算时，实际单任务内存需求量有可能大于设置提示所需预计使用内存，建议预留约一半的内存空间。不推荐自适应切块，该设置容易导致任务失败。燎原旧改任务1设置时采用规则平面切块，预计使用内存13GB，出现2个任务卡死，人工取消后还有12个任务失败并提示内存空间不足，建模总耗时达157小时，建模完成后3D模型不完整出现了空洞（如图2）。

5.3选择较高配置的计算机进行建模

从表一、表二的数据来看，桂泰旧改项目规模不大，相片数772张，但由于使用了较低配置的计算机（i3-4130+16GB RAM），虽没有失败任务但耗时较长;而燎原旧改任务2项目规模较大，相片数1052张，使用了较高配置的计算机（i5-7500+32GB RAM）后，建模耗时才20小时。我们通过对比不难发现，计算机配置对建模运算效率起决定作用，配置低的建模耗时长甚至会导致任务失败。一般来说，对于项目规模不大的建模，配置需一块专业显卡，推荐i5以上cpu，16G以上内存;项目规模大的，推荐使用工作站建模。没有条件使用较高配置计算机的，也可以通过多台计算机联网集群处理，提高运行效率。总的来说，建模需要高配置计算机，配置越高越好。

6 结束语

通过本文的总结，我们不难发现，无人机拍摄+三维实景建模已不再是专业领域的专享技术。只要我们掌握一些无人机拍摄的技巧，再加上熟练使用ContextCapture等建模软件，我们就可以很容易进行三维实景建模。我们相信，随着技术的发展，三维实景建模技术会在各行各业得到越来越广泛地应用。

参考文献

[1] 汪承义，陈静波，孟瑜，陈建胜等.新型航空遥感数据处理技术[M].北京：化学工业出版社，2016.

[2] 宋雪莲，阮玺睿，马茹菲，张文，张威，丁磊磊，雷霞，谢彩云，陈伟，王志伟，叶美金等.基于ContextCapture的无人机倾斜摄影测量三维建模.科技经济导刊.2018，26（21）：7-8.

作者简介

覃凯，男，壮，广西百色，1979.04，工程师，计算机应用、旧城改造。

孔丽云，女，汉，广东清远，1981.01，副教授、工程师，软件测试及数据库应用。