钟雷文

（福建省121 地质大队 福建龙岩 364021）

随着无人机摄影测量技术及相关软硬件的飞速发展，越发成熟的摄影测量技术的应用也越来越广泛［1］。而低空无人机倾斜摄影三维实景建模技术随着社会的进步而日渐强大，但是这种建模方式存在着一定的弊端，譬如数据量大、影像倾角大、存在摄影死角等问题，造成在建模中经常会发生数据处理运算慢、空中三角测量计算失败、修复模型困难、应用数据困难等问题［2］。因此，本文着重介绍基于大疆智图（DJI Terra）的三维建模效果与基于Context Capture 的三维建模效果的对比分析、模型精细化处理的方式总结，为同行提供参考依据。

1 低空无人机倾斜摄影

倾斜摄影技术是基于无人机上的多台传感器，正是因为这些传感器，无人机能够实现分别从航拍主体5 个不同的角度（即前、后、左、右、垂直）获取影像数据，从而能够得到航拍主体的4 张斜片、1 张正片［3］。

倾斜摄影测量的外业数据采集工作主要包括：①前期的技术准备，即对现场环境进行踏勘并收集已有的成果及图件；②根据规范要求起草航测设计书；③根据定稿的航测设计书，依次进行基础控制测量、像片控制测量、像片调绘、补充测量。

在本次校园航拍中，外业航拍历时6 h，共获取影像15 012张。

2 三维实景建模

2.1 基于DJI Terra 和Context Capture 的三维建模

2.1.1 基于DJI Terra 的三维实景建模

DJI Terra 是一款提供自主航线规划、飞行航拍、二维正射影像与三维模型重建的PC 应用软件。基于DJI Terra 的校园三维实景模型成果如图1 所示。

图1 基于DJI Terra 软件的建模成果

2.1.2 基于Context Capture 的三维实景建模

美国Bentley 公司出品的Context Capture 软件是一款目前被广泛使用的三维实景建模软件。基于Context Capture 校园三维实景模型成果如图2 所示。

图2 基于Context Capture 软件的建模成果

2.2 对比分析DJI Terra、Context Capture 两款软件的建模质量

本研究通过对两款建模软件关于部分重要区域建模效果的对比、分析，旨在为不同的作业场景提供不同的软件选择方案，形成建模软件选择上的指导意义。以下是对两款软件部分重要区域建模效果的对比分析过程。

采光玻璃建模质量对比：通过图3 的对比，Context Capture在处理采光玻璃时，由于玻璃的反光性导致建模成果存在阴影的问题，而DJI Terra 在建模时玻璃反光性对其产生的干扰性较小。

图3 采光玻璃处理对比

房屋立面建模质量对比：通过图4 对比，DJI Terra 在处理立面时其纹理出现拉花现象，而Context Capture 在处理立面时展示出的纹理较清晰，因此DJI Terra 在处理立面的效果较差于Context Capture。

图4 立面处理效果对比

水体建模质量对比：对于水体的处理，DJI Terra 处理后水体较为清晰，无污渍，且水面上的阴影呈现效果十分规则，而Context Capture 对水体处理后，整片水域有污渍，并且其树木的阴影部分和水面混为一体，显得杂乱无章，总体来说，DJI Terra的处理后的水体模型较优于Context Capture，如图5 所示。

图5 水体处理效果对比

处理道路上的移动物体效果对比：如图6 所示，DJI Terra只是简单地将移动物体进行道路置平，并没有自动抹去移动物体，而Context Capture 直接对移动物体进行了自动抹去的操作。抹去后，道路显得十分干净整洁，并且从对比图中可以看到Context Capture 还抹去了路面上的阴影，很好地展示出道路的模型，便于将三维模型应用于以后的道路测量工作，所以，Context Capture 对于移动物体的处理效果较优于DJI Terra。

图6 移动物体处理效果对比

2.3 归纳DJI Terra、Context Capture 的建模质量情况

综合分析比较两款软件建模质量，如表1 所示。

从表1 可见，DJI Terra 软件目前在细节处理方面会较优于Context Capture 软件。表1 仅供大家参考，在实际生产中，大家可以根据各自所需进行选择。例如：在实际生产中如果以玻璃面、绿化、水面为主体的项目，可以考虑选择利用DJI Terra进行建模；如果项目以立面测量、道路测量为主体的，可以考虑选择利用Context Capture 进行建模。

表1 DJI Terra 与Context Capture 建模成果对比情况

3 三维模型的精修

3.1 模型精修方法的研究

3.1.1 研究的目的及方法

本研究基于两款修模软件：模方（是一款对实景三维模型联动Photoshop 进行编辑处理的工具，可以依据分瓦片的OSGB 数据，对分瓦片的OBJ 数据进行编辑、修补操作，本次研究使用V2.1.3 版本的模方）、Meshmixer（是由Autodesk 公司研发的一款能够用于制作CAD/3D 模型的软件，具有着十分强大的编辑三维网格的工具，帮助用户轻松构造3D 模型［4］。Meshmixer 识别OBJ、STL、PLY、ASC、AMF 的文件类型，本次研究使用V2.9.4 版本的Meshmixer）对校园三维实景模型进行修模，并针对这两款软件的修模效果进行对比、讨论与分析，得出这两款修模软件在进行单体化修模时各自存在的优缺点，并总结出这两款软件在不同的应用场景中的适用情况，为同行根据现场的作业场景提前选择相应的修模软件提供参考。

3.1.2 对比分析修模软件模方、Meshmixer 的精修效果

针对两款修模软件对水体的修复及其成果对比，得出以下结论：如图7 所示，模方修复的水体效果较优，调色均匀且存在自动水纹，模型形象逼真，而Meshmixer 处理的水体，颜色分布不均匀、存在白斑。通过对比，模方对于水体的修复效果较优。

图7 水体精修效果对比

如图8 所示，模方在对墙面的修复处理效果较优，表现为墙面平整、棱角光滑且色彩自然，而Meshmixer 在对墙体的修复中墙面整体虽然平整，但是墙体纹理不清晰，修补墙面颜色与周围不一致。因此，相对于Meshmixer 软件，模方软件对于墙面的修复成果较优。

图8 墙体精修效果对比

如图9 所示，模方软件对于处理道路的功能较优于Meshmixer 软件，模方软件很好地去除了路面的杂物，而Meshmixer软件在对道路进行修复时，仅简单地对道路进行了压平处理，道路上的杂物纹理依旧清晰可见。

图9 道路精修效果对比

通过图10 的对比，发现模方、Meshmixer 软件在处理悬浮物件的效果是不相上下的。值得一提的是，模方在处理悬浮物件时需要自行选中再对其做删除处理，这种方法会引起小物件删不全等问题，而Meshmixer 在处理悬浮物件时可以采取分析工具，能够将模型中的所有悬浮小物件自动识别出来手动选择删除。利用Meshmixer 对悬浮小物件的删除，可实现操作简单、快速，处理完整的功能。

图10 悬浮物体精修效果对比

3.2 归纳模方、Meshmixer 的修模质量情况

针对模方、Meshmixer 两款修模软件的修模质量对比，得出以下结论：①模方软件在对于水体修复、墙体修复、道路修复时较有优势；②若修模主体为水体、墙面、道路的，建议直接使用模方进行修模处理；③Meshmixer 软件适用于悬浮小物件的删除、道路平整等工作。针对两款修模软件的修模质量对比情况如表2 所示。

表2 模方与Meshmixer 修模效果对比情况

4 结论

通过对两款建模软件即DJI Terra 与Context Capture、两款修模软件即模方与Meshmixer 的生产效果进行对比，发现对于不同的作业场景，软件选择的合适与否将对后期的作业效果、作业效率有直接的影响。所以，无论是针对什么软件，在项目开展时，应就软件的选择方案上做深入调研，以便为项目提供高质量、高效率的产品。

5 展望

本文以龙岩学院为研究区，通过采集校园的影像数据，结合低空无人机倾斜摄影三维实景建模技术以及三维模型的精修技术，形成了校园精细化模型。并分别总结了两款建模软件DJI Terra、Context Capture，两款修模软件模方、Meshmixer 的建模、修模效果，为同行对建模、修模软件的选择提供了一定的参考依据。相信随着5G 技术、物联网技术的发展，无人机倾斜摄影技术、建模技术、修模技术的有机融合系统会有飞跃性的发展。