“倾斜摄影+地面激光雷达”实景融合建模法 保证建模效率 提高模型精度-无人机三维实景建模-武汉纵横天地

利用传统的方式进行无人机数据采集因其航线固定、航高固定，无法灵活的控制飞行的高度和拍摄角度，对于兴趣地物无法进行精细测量，导致生成的三维模型在细节方面扭曲变形，达不到理想的效果。在城市中，由于建筑物的高度较高，建筑物之间的间距相对较小，航线固定的测量方法在城市数据获取中存在很大的不足，会出现无人机航拍的视域盲区。

因此，对无人机数据采集方法进行改进(图 2)：1)按照传统获取方式，设定航高 110m，设置航向重叠度为 75%，旁向重叠度为 65%，进行固定航线采集;2)调整无人机飞行高度以及摄像头拍摄角度，对兴趣区域进行手动拍摄。

▲图 2 航线自动拍摄与手动调整拍摄结合

2.2 地面激光雷达数据采集在进行实地激光数据获取时，首先是确定测区，然后根据测区的范围进行测站的布设。由于徕卡 BLK360 的扫描范围是 0.6～60m，而扫描点的距离越远，点云精度和测距精度则越低，因此为了获取高精度的数据，一个测站的实际扫描距离控制在 20~30m之间。为了方便点云的智能拼接，相邻测站之间需要有一定的重合度，保证相邻测站之间能够建立连接，如图 3 所示。

▲图 3 地面激光雷达测站

3 数据处理与精度评估

3.1 无人机影像处理与分析

由于航拍照片受到天气、光照等多方面的影响，航拍影像存在亮度不一致、照片不清晰等问题，从而导致后续影像匹配错误。因此，对航拍影像进行预处理，利用 Photoshop 对航拍影像的亮度、饱和度、对比度等多方面进行调整(图 4)。

▲图 4 无人机影像预处理 […] 湖北大疆无人机,测绘无人机,无人机三维实景建模-武汉纵横天地

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“倾斜摄影+地面激光雷达”实景融合建模法 保证建模效率 提高模型精度

时间: 2022-01-17 11:19:00
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来源：湖北大疆无人机
作者：纵横天地

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随着数字城市以及智慧城市的提出，城市模拟从二维发展到三维，对城市三维实景建模的要求越来越高。本文以中国科学院大学为研究区，结合无人机倾斜摄影的高效性和地面激光扫描的精确性，提出了以无人机倾斜摄影为主，地面激光雷达为辅的城市三维实景融合建模方法。在实验过程中，外业采用“规则航线自动拍摄为主，兴趣区手动拍摄为辅”的无人机影像获取策略;内业则利用“手动粗配准，ICP 算法精配准”的方法将地面雷达点云统一到无人机影像坐标系统中。实验结果表明，多源数据融合的方法既能够保证三维建模的效率，又能够修正无人机单独建模模型的地物扭曲、空洞等问题，提高模型的精度，优化城市三维模型。

1 技术路线

三维建模的基本原理是利用获取的数据生成点云数据，从而构建 TIN 三角网，最后对 TIN 三角网进行贴膜处理。倾斜摄影技术与地面激光雷达技术进行融合建模的本质是利用无人机影像生成的稀疏点云与激光雷达点云融合，最后生成更高精度的三维模型。其具体技术流程如图 1 所示。