摘要：三维建模技术在土地规划、灾害监测和国防测绘等 应用领域起到基础和核心作用，为需求分析和产品设计 提供依据。倾斜摄影测量技术的迅速发展大大推动了三维建模技术的进步。利用倾斜影像进行三维建模，具有数据采集效率高、人工干预少、建模速度快的特点，大大降低了时间和费用成本。同时，建立的三维模型精度高、纹理粘合度好，详细反映了地物表面的细节特征。

总之，利用倾斜影像进行三维建模能全方位、大范围感知复杂 场景，仅需少量的人工干预，就能实现逼真三维模型的构 建，从而获得地物精确的位置信息、空间相对关系和地物 表面的细节纹理。

1.三维实景建模的理论

1.1无人机倾斜摄影的优势

无人机倾斜模型三维建模的主要原理是分析多视角倾斜图像的姿态信息，根据倾斜图像中同名图像点计算出相应图形点的精确三维空间位置。倾斜三维模型重建的过程主要包括：根据原始图像、摄像机和图像描述文件的倾斜图像进行空中三角剖分，计算所有图像的外方位元素，利用多视点图像的密集匹配技术提取密集点云数据，利用多视点图像匹配技术提取稠密点云数据，对连通点云数据集进行稀释和采集，利用“否”方法生成规则三角形，建立多分辨率数字曲面模型（DSM）。从图像中提取最佳的纹理信息并映射到模型中。另外，无人机是一种由无线设备控制的无人机，成本低，空域有限，可以完成各种不适合载人飞机的航拍任务。由于无人机飞行高度较低，利用高分辨率真彩色倾斜相机的传感器图像可以提高模型的质量。本研究所使用的电动多旋翼无人机适用于100-300米高空的航拍任务，能够准确还原近地建筑物的细节，特别适用于局部关键目标的航拍建模任务。鉴于倾斜摄影数据建模需要65%以上的航向重叠，低空摄影将导致同一区域内摄影路径的多次增加。考虑到航空摄影的时间和成本，适合10平方公里以内的大型航空摄影和倾斜摄影。无人机在运行过程中受天气影响较小，能在6级风下正常飞行;飞行高度低于云层，不受云层高度影响;对空气能见度要求较低。本研究采用无人机倾斜摄影的方法。在低空飞行平台上安装多种航空传感器后，即可获得地面图像或扫描，采集点云数据。这些数据不仅可以用于正射影像、多光谱图像分析、数字测线等传统的二维制图，还可以用于现实世界的快速三维建模。一般情况下，无人机连续图像的重叠度应在60%以上。物体同一部位不同射击点之间的距离应小于15度。

2.基于Smart3D实景三维建模

2.1Smart3D简介

Smart3d是法国Acute3D公司开发的产品。它是一种基于GPU的快速建模产品。当图像质量满足要求时，可以快速、简单、自动地建模，无需人工干预。它还支持各种数据结果的输出，并与各种数据兼容。它不仅可以用于真实三维模型的构建，还可以用于文物保护、小零件、模具等三维模型的构建。

2.2Smart3D实景三维建模软件中优缺点分析

该软件具有四个建模优势。首先，快速，简单和自动。在前期，输入待处理的照片，设置参数，然后完成三维加密、三维建模重建、DOM、DSM生成等工作。其次，三维模型逼真。下图显示了smart3d建模的效果，其中350张照片和4pro是相机的精髓。三是支持多种三维数据格式。Osgb（open scene graph binary）是由smart3d组成的，JPG obj是一种国际标准的3D模型格式，大多数3D软件都支持这种格式。它最初是由alias wavefront开发的。第四。支持多种数据源，包括固定翼无人机、有人飞机、旋翼无人机，甚至手机数据都可用于建模

3.基于ContextCapture实景三维建模

Contextcapture（以前称为smart3d capture）是宾利公司设计的一款真正的建模软件。它是一个图像数据处理软件。作为为全球基础设施行业提供BIM解决方案的应用软件，宾利需要通过扫描、拍照等手段获得真实的模型。在解决基础设施问题的过程中，需要将真实模型转化为“电子模型”的应用需求。相比之下，contextcapture是最好的选择。

Contextcapture可以使用各种数码相机捕获的图像数据轻松生成所需环境的高分辨率真实世界3D模型。为了让用户生成可用于导航的三维模型产品，这个真实的三维模型具有逼真的细节、清晰的边缘和精确的几何特征。根据您的工作需要，可以使用任何大小或分辨率创建所需的三维模型。三维模型采用数字照片纹理和坐标系，根据地理位置进行定位。这些模型产品是通过图像数据计算直接生成的.

4.基于pix4Dmapper实景三维建模

Pix4dmapper（原pix4uav）是瑞士pix4d公司开发的一款全自动无人机快速数据处理软件，集丰富的遥感图像处理、摄影测量和企业级空间信息技术于一体。它具有专业化、简单化、三高精度空间、一键式等优点。它支持多种传感器数据，包括可见光、近红外、热红外等多光谱数据。它可以综合处理多架次、多飞行状態的数据，快速、智能地完成三次空间加密。DSM、DOM数据生成，并能生成具有LAS格式纹理信息的彩色点云和三维模型。目前已广泛应用于航空测绘、灾害应急、安全执法、农林监测、水利防洪、电力巡线、海洋环境、高校科研等领域。

5.基于街景工厂实景三维建模

5.1街景工厂软件简介

街景工厂系统是Astrium公司2012年推出的全自动三维模型处理系统。它可以快速、自动地处理倾斜图像，无需人工干预，提取出高精度的真实场景三维模型。它代表了当今市场上先进的三维建模技术。

实景三维模型是利用倾斜摄影技术，通过图像空间的三次加密、图像校正、点云提取、三角网构建、纹理映射等处理，从地面和平面的不同角度获取图像。真三维模型是新一代测绘产品，包含多种地理信息，能细致还原城市形态，可广泛应用于城市规划、危机管理、国防、电信、应急保障、测绘等行业。

5.2三维模型生产技术路线

街景工厂数据的引入有别于传统的制图软件。首先，介绍了图像的位置和姿态信息，计算了图像的目标位置，并对图像进行了检测。然后引入图像的实体文件，将其转换为街景工厂的内部文件格式。引入图像信息时，首先在作业视图窗口中检查错误信息，然后根据错误信息检查图像。结果表明，该误差是由同一曝光点上五个视角的命名不同引起的。由于RCD30相机依次从五个角度曝光，当根据曝光时间排列图像名称时，五个角度的图像数据名称会不一致，导致图像引入错误。此时，更改图像名称以使五个视图图像名称一致。导入实体图像时，请检查jobview窗口中的错误信息，并对照错误信息检查图像。发现原始图像无法正常打开，导致导入图像时出错。在启动命令之前，请再次复制原始图像以使图像文件正常工作。

6.总结

本文简述了无人机倾斜摄影状态下几种三维建模软件的使用和分析，围绕四个三维建模软件在本次建模中的选择和运用，展开关于建模软件的讨论和研究。

基于contextcapture实景建模与应用技术，改变了测绘行业传统的运营模式，大大提高了测绘工作效率，节省了大量的野外工作时间，并将辅助设计工作从简单的平面图转化为三维模型，大大提高了直观三維测绘模型的设计和应用范围，能够满足不同的工程需要。倾斜摄影实时建模技术具有高效、高还原度和快速获取海量地理信息数据的特点。倾斜摄影正变得越来越成熟、发展和广泛应用。随着三维技术向高技术、数字化方向发展，它将成为未来测绘的核心技术和数字城市的数据库。但contextcapture软件的建模效果一般，空间能力较弱，数据量约为1.5W，整体效果略差于smart3d软件;

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作者简介：杜厚德，1988年4月8日出生，男，辽宁省大连市沙河口区，大学本科，专业：测绘工程。