实景三维建模原理及优缺点

随着“实景三维中国”建设计划的推进，大规模、大范围、高精细的实景三维生产需求日益增长，实景三维建模方法在商业软件迅速发展的背景下也百花齐放。

什么是三维实景建模？概括性来讲三维实景建模，它其实是一种运用数码相机或激光扫描仪对现有场景进行多角度环视拍摄，然后利用三维实景建模软件进行处理生成的一种三维虚拟展示技术。三维实景建模在浏览中可以对模型进行放大、缩小、移动、多角度观看等操作，并且可以查看三维实景模型中的物体的参数（长，宽，高，面积，体积）与实景的数据信息一致，误差值最高1%。三维实景建模可心用于场地规划、面积测量，土方量计算，另外与实景模型进度分析软件对接可以对工程项目的施工进度分析，实景模型虚拟空间运维管理等。

    具体来讲，实景三维倾斜建模是指采用倾斜摄影技术制作的实景三维模型，也可以拆分为两个概念来解释：一个是倾斜摄影，一个是实景三维。

    一般来说，摄影都是正向摄影。而倾斜摄影，顾名思义就是拍摄时，相机与拍摄物体有个倾斜角度，这就叫倾斜摄影。

    三维实景建模（倾斜摄影技术）是多年来国际摄影测量领域逐渐发展起来的一项高新技术，相对于传统航测采集的垂直摄影数据，该技术通过新增多个不同角度镜头，从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理数据，可同时获得同一位置多个不同角度的、具有高分辨率的三维影像。今天，我们就从原理和特点上系统了解三大建模方法。

     一、人工建模

     1 人工建模获取数据：利用 GNSS-RTK 或全站仪

    建模软件：利用 3DSMax、Skyline、Sketch Up等传统的三维建模软件人工建模。

    方法原理：利用平面信息的基础上建立没有纹理的三维模型。模型中的纹理需要人工拍照后贴到三维模型上。

    方法弊端：工作量大，费时费力，生产成本高，效率低下。

    2 传统遥感技术、卫星和航空摄影测量技术方法原理：利用快速影像匹配技术，生成DOM需要手动或者半自动人工地物的采集的方式获取影像的建筑物表面纹理。最后实现基于高分辨影像的三维建模。

    方法优势：遥感影像覆盖范围广、成本低而且较高的分辨率所以能够快速获取精确的数据。

    方法弊端：这种方式三维建模存在遮挡问题严重，建筑立面纹理数据获取成本较高，内业贴图费时费力。

    二、倾斜摄影测量

    1 原理：倾斜摄影测量它是同一台无人机上搭载着五镜头相机从垂直、倾斜等多角度采集影像数据、获取完整准确的纹理数据和定位信息。

    2 技术优势：高分辨率、获取丰富的地物纹理信息、高效自动化的三维模型生产、逼真的三维空间场景。

    3 缺点：倾斜摄影技术采用可见光进行测量，对天气要求较高，并且对密集植被下的地形无能为力，对细小物体的建模能力不足。

    4 适用场景：倾斜摄影可以获取具有真实纹理的三维数据，适合做大范围三维建模、一些对精度要求稍低的三维工程测量应用。

    三、激光雷达测量

    1 原理：激光雷达系统包括激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。

   激光雷达测量特点：

   ①具有穿透植被的能力；

   ②获取的高精度点云数据测量精度高，适合做高精度地形测量与工程勘测、以及对精度要求很高的工程测量应用；

   ③但不能获取被测物体颜色纹理，内业贴图，工作量巨大；且激光雷达设备价格较为昂贵。

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