He tian University of Urban Construction毕业设计题 目： 倾斜摄影测量在三维建模中的应用 学 院： 测绘工程学院专 业： 测绘工程姓 名： 原一哲学 号：指导老师：摘要机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展，它能够获取常规摄 影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息，在数字城市构建中具有重要的意义 本文应用机载倾斜摄影数据进行了三维建模和单斜片测量的应用研究与实验，初步实 验表明：倾斜摄影数据应用三维建模单斜片测量是可行的并且具有较好的应用前景关键词：倾斜摄影测量，三维建模，单斜片测量AbstractAirborne oblique photogrammetric system is the improvement of the traditional photogrammetric system ,which can get the facade texture and geometry information that cannot be obtained by conventional photography ,and it is of great significance in the construction of digital city .In this paper,the airborne oblique photogrammetry data were used for three dimensional modeling and single-oblique photo measure.Preliminary experiments showed the good application prospects.Key words:oblique photogrammetry ;three dimensional modeling;single-oblique photo measure.目录第一章引言011.1传统建立城市二维模型的方法021.2传统建立城市三维模型的弊端021.3倾斜摄影测量的技术特点021.4倾斜摄影测量的意义021.5线阵相机系统031.6倾斜摄影测量应用及前景04第二章基于倾斜摄影数据的三维测量技术2.1倾斜摄影测量关键技术072.1.1倾斜摄影测量的基本原理072.1.2倾斜影像的特点072.1.3倾斜影像测量的关键技术072.1.4倾斜摄影测量三维建模的目标及内容082.2三维建模技术092.3城市三维模型建立方法122.3.1城市基础信息搜集122.3.2建筑模型细部分析132.3.3模型纹理制作132.3.4模型归位与合并132.4单斜片测量技术142.5单斜片测量的思路14第三章总结3.1加载DOM DEM影像153.2计算斜片覆盖范围153.3斜片测量15参考文献17致谢18第一章 引言近年来国际地理信息领域将传统航空摄影技术和数字地面采集技术结合起来发 展了一种称为机载多角度倾斜摄影的高新技术，简称倾斜摄影技术。
通过在同一飞行 平台上搭载多台或多种传感器同时从多个角度采集地面影像从而克服了传统航空摄 影技术只能从垂直角度进行拍摄的局限性，能够更加真实地反映地物的实际情况，弥 补了正射影像的不足通过整合及矢量等数据进行基于影像的各种三维测量，基于人 眼视觉适合于观察倾斜透视像片的特点倾斜影像测量技术更适合于网络环境应用针 对倾斜摄影数据的特点人们进行了多方面的研究探讨传统的航空航天摄影测量技术主要针对地形地物顶部进行测量，对起伏明显的地 形，地物侧面的纹理和三维几何结构等信息获取一直十分有限，倾斜摄影测量因此成 为近年来国际上发展十分迅速的一项高新技术本文简要评述了几种典型的倾斜摄影 测量软硬件系统，分析了倾斜摄影测量的关键技术，总结提炼了倾斜摄影测量技术发 展的主要趋势和研究要点倾斜影像是指由一定倾斜角度的航摄相机所获取的影像倾斜摄影技术是国际测 绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器， 同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息常用 的影像数据主要来源于垂直角度或倾角很小的航空或卫星影像，这些影像大多只有地 物顶部的信息特征，缺乏地物侧面详细的轮廓及纹理信息，不利于全方位的模型重建 和场景感知。
并且，这些影像上建筑物容易产生墙面倾斜、屋顶位移和遮挡压盖等问 题，不利于后续的几何纠正和辐射处理2008年第21届ISPRS大会和2011年 第 53 届德国摄影测量周，倾斜摄影测量技术都是大会的主要议题之一新型多线面 阵、多角度数码相机的应用如ADS40/80、SWDC-5等为多视影像和大角度倾斜影像的 获取提供了可能；高性能倾斜摄影测量处理系统等的不断改进也使得倾斜影像的处理 更加便利多角度相机及处理系统 多角度相机世界上较早的倾斜摄影相机被认为是徕卡 公司 2000 年推出的 ADS40 三线阵数码相机，提供地物前视，正视和后 视 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、93个视角方向的影像外国的一些 先进公司专门研制了倾斜摄影用的多角度相机，可以同时获取一个地区多个角度的影 像；我国的四维远见公司也研制了自主知识产权的多角度相机1.1传统建立城市三维模型的方法传统建立城市三维模型的方法是，先要将需要建立模型的区域划分为若干个测 区，采用外业人员手工拍照的方法，结合正摄影像，得到建筑物的结构和纹理，然后 通过内业人员的处理，测区平面矢量图，屋顶矢量图等数据，建立白模，通过拍摄的 纹理分析模型的细部结构，最后将拍摄的纹理处理后贴在白模上。
1.2传统建立城市三维模型的弊端传统建立三维城市模型的弊端在于，外业人员工作量大，拍摄时间长，存在漏拍 等问题，导致内业人员只能靠猜测来分析部分建筑物的细部结构; 由于拍摄角度的原 因，内业人员往往看不清屋顶的细节，照片的拍摄顺序也不一定符合内业人员的观察 习惯，照片顺序凌乱，浪费了很多建模的时间，纹理拍摄的倾角不同，导致内业人员 制作纹理时遇到困难1.3倾斜摄影测量的技术特点相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察被制作建筑，更加真实地反 映地物的实际情况，极大地弥补了基于正射影像分析应用的不足，通过配套软件的应 用，可直接利用成果影像进行包括高度 长度 面积 角度 坡度等属性的量测，扩展了 倾斜摄影技术在行业中的应用， 针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模 成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效地降低城市三维建 模成本1.4倾斜摄影测量的意义倾斜摄影测量不仅能够真实地反应地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入 精确的地理信息，更丰富的影像信息，更高级的用户体验，极大地提高了航摄影像处 理的速度倾斜影像技术的应用，使目前高昂的三维城市建模成本大幅降低，大大提 高三维城市建模的速度。
1.5线阵相机系统三线阵 ADS40/80 相机系统可以获取高分辨率的影像，通过连续推扫式成像，其前 视和后视相机可以提供同一航带上地物的倾斜影像相机的前视倾角约为 28 度，后 视倾角约为 14 度，获取的多视影像可以较为清晰地反映出地物的侧面纹理特征此 类影像处理很复杂，需要伴随高精度的POS数据，生成多级影像产品，但前后视倾 角难以获取地物完整的侧面轮廓三线阵相机系统天宝 AOS 倾斜相机系统由 3 台大 幅面数码相机组成，一台下视获取垂直影像，另外两台获取倾斜角度在 30 度到 40 度之间的倾斜影像通过旋转型架构结构，实现前后左右倾斜和垂直五个方向的摄影 整个镜头在曝光一次后自动旋转 90 度，以此获取地物四个方向上的侧视影像 五 相机系统SWDC-5倾斜摄影相机由5台哈苏H3D相机组成，中间一台垂直摄影，其 余四台分别向四个方向进行倾斜摄影，其倾斜角在 40 度到 45 度之间，相机上方安 置有IMU导航系统，同时集成GPS定位系统，可以在曝光瞬间准确获取相机倾角 及外方位元素因此可以较为完整地获取地物侧面的轮廓和纹理信息其产品包含两 级影像：具有一般分辨率的“Community”级影像和基于其分割得到的较高分辨率的“Neighborhood”级影像。
倾斜影像处理系统伴随多角度相机的是倾斜影像处理系统 的快速发展美国公司推出的倾斜影像处理软件，能够较好地实现倾斜影像的定位量 测、轮廓提取、纹理聚类等处理功能法国Info terra公司的像素工厂Pixel Fac tory 作为新一代遥感影像自动化处理系统，Street Factory子系统可以对倾斜影像进行 精确的三维重建和快速的并行处理此外，徕卡公司的LPS工作站、AeroMap公司 的MultiVision系统、Intergraph公司的DMC系统等，都陆续开发了针对倾斜影 像的量测、匹配、提取、建模等模块 Pictometry 倾斜影像处理软件提供了倾斜影 像管理工具EFSElectronic Fieldstudy，可以结合地理信息数据，对影像进行量测、 定位、提取等操作，并对基于影像建立的模型做出一定的分析和可视化其产品目前 已在微软的Vir tual Ear th中得到应用St reet Fac tory系统St reet Fac tory系 统通过对获得的倾斜影像进行几何处理、多视匹配、三角网构建，提取出典型地物的 纹理特征，并对该纹理进行可视化处理，最终得到三维模型依托 PixelFactory 的 影像解译和并行处理能力，Street Factory仅依靠倾斜影像，无需LIDAR等辅助设 备，便 可以提供逼真的建模场景和智能的处理流程，构建不同层次细节度下的三角 网模型，在精度、自动化、适应性及简洁性等方面都有着一定的优势。
IHI1.6 倾斜倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，颠覆了以往正射 影像只能从垂直角度拍摄的局限其通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从 1个垂直4 个倾斜等5 个不同的角度采集影像，将用户引入到符合人眼视觉的真实 直观世界，倾斜摄影成为建设数据城市中三维城市生产的新的高效的技术手段倾斜摄影测量技术以大范围、 、高清晰的方式全面感知复杂场景，系统具备高 性能的协同并行处理能力，在新一代城市空间数据基础设施建设中有着巨大的发展潜 力随着我国城市化进程的快速推进，精细化的三维城市模型作为城市规划、建设、 管理和信息化的基础数据，得到了日益广泛的应用并逐渐成为城市空间数据框架的重 要内容然而，传统的航空和卫星遥感手段主要针对城市建筑顶部进行模型重建，而 对侧面的三维重建一直缺少有效的解决手段倾斜摄影技术的发展，可以有效解决这 一难题，将静态的，基于立体像对和点特征的传统摄影测量技术推向了一个新的高度， 即动态的，基于多视影像和对象特征的实时摄影测量技术因此，诸如高分辨率 DSM、 逼真的真正射影像和精细的三维城市模型等倾斜摄影测量产品需求尤为迫切，而发展 基于多平台多传感器的倾斜影像自动化、智能化的处理技术，已经成为新一代数字摄 影测量的主导。
该技术可广泛应用于测绘，国土安全，城市管理等领域机载多角度倾斜摄影测 量系统是新一代摄影测量系统，其主要内容包括倾斜摄影数据获取技术和相应的数据 处理技术，该系统数据获取部分一般由5个数码相机组成，包括1个垂直摄影相机和 4个倾斜摄影相机，系统还可将摄影相机与机载GPS接收机（高精度IMU进行高度集 成摄影相机用来提供影像信息，而GPSIMU则分别提供位置和状态信息通过在系 统。