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基于無人(rén)機的傾斜攝影及三維影像建模方案

一(yī)、方案概述

  傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域新(xīn)興發展起來(lái)的一(yī)項高新(xīn)技術,融合了(le)傳統的航空攝影和近景測量技術,颠覆了(le)以往正射影像隻能(néng)從垂直角度拍攝的局限,通過在同一(yī)飛行平台上(shàng)搭載多台傳感器(qì),同時(shí)從垂直、前視(shì)、左視(shì)、右視(shì)與後視(shì)共5個(gè)不同的角度采集影像。其中,垂直攝影影像,可經過傳統航空攝影測量技術處理(lǐ),制作(zuò)4D(DEM、DOM、DLG與DRG)産品;前視(shì)、左視(shì)、右視(shì)與後視(shì)4個(gè)傾斜攝影影像,傾斜角度在15°~45°之間(jiān),可用于獲取地物側面豐富的紋理(lǐ)信息。
  通過高效自動化(huà)的三維建模技術,快(kuài)速構建具有準确地物地理(lǐ)位置信息的真三維空間(jiān)場(chǎng)景,直觀地掌握目标區域内地形地貌與所有建築物的細節特征,可為(wèi)電力和水利工程建設、地質災害應急指揮等提供現(xiàn)勢、詳盡、精确、逼真的空間(jiān)基礎地理(lǐ)信息數據支持和公共服務(wù)。


二、方案描述

       基于無人(rén)機的傾斜攝影及三維影像建模方案以大範圍、高精度、高清晰的方式全面感知複雜場(chǎng)景,通過高效的數據采集設備及專業的數據處理(lǐ)流程生(shēng)成的數據成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性,為(wèi)真實效果和測繪級精度提供保證。同時(shí)有效提升模型的生(shēng)産效率,采用人(rén)工建模方式一(yī)兩年才能(néng)完成的一(yī)個(gè)中小城市(shì)建模工作(zuò),通過傾斜攝影建模方式隻需要三至五個(gè)月(yuè)(yuè)時(shí)間(jiān)即可完成,大大降低(dī)了(le)三維模型數據采集的經濟代價和時(shí)間(jiān)代價。


三、方案組成

      基于無人(rén)機的傾斜攝影及三維影像建模方案由數據獲取系統、數據處理(lǐ)系統、數據應用系統3個(gè)系統構成。 

      數據獲取系統:MD4-100四旋翼無人(rén)機+5鏡頭傾斜攝影相機(代理(lǐ)産品)

      國内外傾斜攝影測量市(shì)場(chǎng),工藝設計及理(lǐ)念比較先進,搭載MD4-100四旋翼無人(rén)機的傾斜攝影相機是生(shēng)産效率高、生(shēng)産方式靈活、機動快(kuài)速的航攝相機,完全能(néng)夠滿足傾斜影像數據的快(kuài)速獲取。四旋翼無人(rén)飛行器(qì)是一(yī)種能(néng)夠垂直起降的多旋翼飛行器(qì)。系統采用模塊化(huà)多核設計,通過采集回來(lái)的陀螺儀、加速度計、GPS位置、方向傳感器(qì)、高度傳感器(qì)等信息進行姿态檢測和控制,采用四個(gè)無刷電機作(zuò)為(wèi)動力引擎,并通過四個(gè)高精電調進行速度控制,從而實現(xiàn)穩定飛行與自動駕駛飛行功能(néng),完成多種任務(wù)。四旋翼無人(rén)飛行器(qì)内設有黑匣子(zǐ),能(néng)記錄飛行器(qì)執行任務(wù)時(shí)的所有數據并實時(shí)下(xià)傳到地面控制站(zhàn)。四旋翼系統是由全碳纖維的機體(tǐ)機構、地面站(zhàn)系統及軟件、模塊化(huà)的機載設備、自動駕駛系統和其它外部設備構成。與無人(rén)機配套的是索尼2010萬像素APS-C畫幅數碼相機x5,20mmF2.8定焦鏡頭x5,可地面遙控或自動控制同時(shí)拍照,5部相機一(yī)鍵同時(shí)開機,一(yī)鍵同時(shí)讀取輸出照片數據,全碳纖維結構專用自穩雲台,用于無人(rén)機傾斜攝影和快(kuài)速三維建模。



 數據處理(lǐ)系統:Smart3Dcapture三維建模處理(lǐ)軟件(代理(lǐ)産品,但(dàn)也(yě)可選擇國産自主産品)

       以傾斜影像為(wèi)主要數據源,利用法國的Smart3DCapture實現(xiàn)智能(néng)化(huà)三維模型構建。Smart3DCapture是一(yī)套經過25年研發的、基于圖形運算(suàn)單元GPU的快(kuài)速三維場(chǎng)景運算(suàn)軟件,它能(néng)無需人(rén)工幹預地從簡單連續影像中生(shēng)成最逼真的實景真三維場(chǎng)景模型。無需依賴昂貴且低(dī)效率的激光點雲掃描系統或POS定位系統,僅僅依靠簡單連續的二維影像,就(jiù)能(néng)還原出最真實的實景真三維模型。不同于傳統技術僅僅依靠高程生(shēng)成的缺少側面等結構的2.5維模型,Smart3DCapture ™可運算(suàn)生(shēng)成基于真實影像的超高密度點雲,并以此生(shēng)成基于真實影像位紋理(lǐ)的高分(fēn)辨率實景真三維模型,對真實場(chǎng)景在原始影像分(fēn)辨率下(xià)的全要素級别的還原達到了(le)無限接近真實的極緻。


 數據應用系統:AtlasGloble二三維一(yī)體(tǐ)化(huà)展示系統(自主産品)

       ATLASGloble平台上(shàng)對三維實景數據進行展示及管理(lǐ),實現(xiàn)三維數據可視(shì)化(huà)漫遊,多源數據融合及空間(jiān)查詢統計分(fēn)析等。愛特拉斯科技自主研發具有完全自主産權的二三維一(yī)體(tǐ)化(huà)展示系統産品,重點攻克“空間(jiān)分(fēn)析多維性、業務(wù)模型時(shí)态性、事(shì)件仿真虛拟性”相融合的技術,真正實現(xiàn)了(le)“物聯網前端感知、應用時(shí)态分(fēn)析、管理(lǐ)虛拟仿真、多維GIS空間(jiān)分(fēn)析”一(yī)體(tǐ)化(huà)的GIS可視(shì)化(huà)應用創新(xīn)模式,真正将三維的發展帶入了(le)多維GIS時(shí)代。





四、方案特點

>>MD4-1000四旋翼無人(rén)機的傾斜攝影相機是生(shēng)産效率高、生(shēng)産方式靈活、機動快(kuài)速的航攝相機,完全能(néng)夠滿足傾斜影像數據的快(kuài)速獲取;

>>法國Acute3D公司Smart3DCapture實現(xiàn)智能(néng)化(huà)三維模型構建,它能(néng)無需人(rén)工幹預地從簡單連續影像中生(shēng)成最逼真的實景真三維場(chǎng)景模型;

>>AtlasGloble二三維一(yī)體(tǐ)化(huà)展示系統對海量、多源、多尺度的三維空間(jiān)數據,進行無級、無縫、全空間(jiān)的三維可視(shì)化(huà)浏覽,以及三維場(chǎng)景下(xià)的查詢定位、漫遊飛行、空間(jiān)分(fēn)析等應用操作(zuò)。


五、應用領域

       随着計算(suàn)機處理(lǐ)能(néng)力大幅提升,傾斜攝影測量加速普及, 在房(fáng)産、國土(tǔ)、城管、智慧城市(shì)、規劃、水利、能(néng)源開采等行業領域的應用有更大的發展。