一种倾斜摄影测绘的矢量化制图软件的研发应用

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源自：《地理空间信息》2018第8期

作者：杨忠祥

摘 要：介绍了一种基于倾斜摄影测绘的矢量化制图系统，包含制图模块、图层管理模块、数据格式转换模块等功能。该系统利用三维的倾斜摄影进行二维的矢量数据采集，直接进行图形编辑，并实现了模型“单体化”。

关键词：倾斜摄影测量;三维实景建;矢量化制图

倾斜摄影技术是国际测绘行业近些年发展起来的一项高新技术[1] 。倾斜摄影格式的建模相较于传统的建模方式拥有高真实、全要素的特性[2] ，其影像不仅能够真实地反映地物状况，还能经过采用先进的定位技术，嵌入精确的地理信息，运用户得到更高级、更为逼真的体验，极重地扩展了遥感影像的应用行业。同期，倾斜摄影测绘技术将使得日前昂贵的实景三维建模建设成本得以大大降低。传统平面数字地图或简单的三维城市地图都已然没法满足人们的需要，迫切需要更加逼真、精确的数字实景三模建模。

国内外学者在基于影像进行三维模型重建这一行业进行了海量科研[3,4] 。日前国内外比较流行的倾斜摄影自动建模软件，如法国Acute 3 D 机构的Smart 3 DCapture 软件[5] 。基于图形运算单元GPU 的快速三维场景运算软件，可运算生成基于真实影像的超高密度点云，它无需人工干涉，从简单连续的影像中生成逼真的三维场景模型。但当前的建模算法不可把建筑、树木等地物进行区分，构建出来的是一个连续的Tin 网。针对这般的数据，本身是没法选中单个建筑的，需要进行必定的处理才可实现“单体化”。针对大都数应用，需要能对建筑等地物进行单独的选中、赋予属性、查找属性。针对以上问题，本文研发了一种基于倾斜摄影测绘的矢量化制图系统，处理了日前模型“单体化”困难，为管理和决策供给技术支撑，并利于场景解译。

1 关键技术

1.1 倾斜摄影测绘

倾斜摄影技术是国际测绘遥感行业近年发展起来的一项高新技术，经过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同期从垂直、倾斜等区别方向采集影像[6] ，获取地面物体更为完整准确的信息。

1.2 建模技术路线

倾斜摄影测绘三维实景建模重点技术包含影像预处理、区域整体平差、空中三角测绘、倾斜影像密集匹配、TIN 格网构建、三维模型创建、自助纹理映射及实景三维模型等[7] 。倾斜摄影自动化生成的模型本质上是mesh 模型，自动化软件通常经过几何校正、联合平差等处理流程，可运算生成基于真实影像的超高密度点云，并以此生成基于真实影像纹理的高分辨率实景三维模型。基于倾斜摄影测绘数据的三维建模技术路线如图1。

图1 基于倾斜摄影测绘数据的三维建模技术路线图

2 基于倾斜摄影测绘的矢量化制图软件

2.1 数据源自

项目区位置于云南省中部，地势以山地为主。按照实景三维建模对原始倾斜影像数据的需求，影像地面分辨率为4.5 cm。为保准数据处理的精度，利用GPS 测绘像控点8 个，平面、高程中误差严格掌控在0.10 m内。为检测软件及模型精度，在项目区测绘了12 个检测点。

2.2 实景建模

本项目采用法国Acute 3D 机构的Smart 3 DCapture软件进行三维自动建模。数据处理流程：工程准备(数据预处理)、新建工程、导入数据、掌控点影像相关、空三处理、分区密集匹配、重建生成模型。

2.3 矢量化制图软件研发应用

本软件采用OpenGL 技术研发，是一套基于C++平台的应用程序接口，软件界面如图2。经过程序研发实现区别数据格式的读取和转换。支持OSGB 文件格式的倾斜模型，可直接生成.shape 和.dwg 数据格式，见图2。

图2 软件界面

图3 选取图层存储文件路径

经过鼠标点击墙角，可实时调节制图过程中因未能准确捉捕墙角而带来的人为误差，如图4 所示。

图4 定位误差修正前定位误差修正后

基于倾斜摄影测绘数据的数据采集，实现2、三维符号一致，且2、三维编辑在一个界面下同步进行，采集办法更直观，三维与二维可灵活切换，如图5、6所示。

图5 数据采集符号库及名叫作

图6 基于倾斜摄影测绘数据的矢量化绘图

3 精度评定

经过本软件采集的基于倾斜摄影测绘的地物特征点坐标与采用GPS-RTK 野外实测坐标进行抽样比对检测，检测点分布均匀，基本覆盖本测区范围。将实测坐标与软件采集坐标进行比较，按照规范需求检测该点是不是合格，最后统计出每一个检测点的坐标较差。由表1、2 可知，共抽查了12 个检测点在X、Y、Z 方向的标准偏差分别是0.068 8 m、0.067 2 m、0.088 3 m，完全能够满足1∶500 大比例尺数字化制图需求。经过软件直接采集数据与野外实测数据相比较，平面及高程精度均优于10 cm。

表1 软件采集地物特征点与实测平面精度统计表

表2 软件采集地物特征点高程与GPSRTK 实测高程精度统计表

4 结 语

倾斜摄影测绘是获取矢量数据的一个重要源自，随着无人机的发展、倾斜摄影的普及，真正射影像亦正逐步显现，加强了矢量化过程中的数据准确性。结合倾斜摄影测绘技术，采用OpenGL 技术研发矢量化制图软件，直接对建模进行可视化图形编辑操作，相比其他数据采集软件，在运用和图形编辑方面更直观、效率更高，平面与高程精度能满足1∶500 大比例尺制图需求。经过矢量化的方式将2、三维矢量数据与倾斜摄影测绘数据相结合，实现了模型的单体化。但因为项目区覆盖范围有限，软件应用并无完全覆盖所有地物类型，软件应用推广受到必定限制，仍需进行后续科研。

参考文献：略

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