基于ContextCapture无人机航测倾斜实景三维建模进行土方计算(艾三维分享)

2019年软 件2019, V ol. 40, No. 3作者简介: 曹潇雷(1993-)，男，硕士研究生，研究方向为地理信息技术与开发应用；董燕(1974-)，女，副教授，硕士，研究方向为GIS 开发与应用。

基于ContextCapture 的无人机倾斜影像建模方法研究曹潇雷1，董 燕2（昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093）摘 要: 随着无人机技术、倾斜摄影测量技术和三维建模技术的快速发展，无人机倾斜摄影测量技术已经广泛的应用于测绘领域。

无人机倾斜摄影测量技术实现三维建模已经成为一种趋势。

本文通过研究ContextCapture 软件实现快速建模的建模过程，对建模过程中存在的问题进行总结并提出合理化的建议，实现三维模型的高效快速，对推动全自动化快速建模的发展具有重要的意义。

关键词: ContextCapture ；无人机；倾斜摄影；建模方法中图分类号: TP391.41 文献标识码: A DOI ：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.03.042本文著录格式：曹潇雷，董燕. 基于ContextCapture 的无人机倾斜影像建模方法研究[J]. 软件，2019，40（3）：207-210Research on Modeling Method of UA V Inclination Image Based on ContextCaptureCAO Xiao-lei 1, DONG Yan 2(Faculty of Land and Resources Engineering Kunming University of Science and Technology. Kunming 650093)【Abstract 】: With the rapid development of drone technology, tilt photogrammetry technology and 3D modeling technology, UA V tilt photogrammetry technology has been widely used in surveying and mapping. It has become a trend to realize three-dimensional modeling of UA V tilt photogrammetry. This paper studies the modeling process of rapid modeling by studying ContextCapture software, summarize the problems in the modeling process and propose rationalization suggestions, efficient and Fast implementation of 3D Model, it is of great significance to promote the development of fully automated rapid modeling.【Key words 】: ContextCapture; UA V; Tilt photography; Modeling method0 引言无人机倾斜摄影测量技术是近几年发展应用起来的一项新的测量技术。

1、应用范围（1）矿产资源开发状况调查中的应用：矿产开采位置，占地范围、用地类型、固体废弃物堆积范围及体积等。

（2）矿产资源开发引发的灾害调查中的应用：包括地面沉陷范围、地裂缝长度、塌陷坑位置、山体陷裂（垮塌）范围、崩塌位置、滑坡位置及体积，河道淤塞长度（位置）及煤田（矸石堆自然、尾矿库）范围等。

（3）矿山生态环境信息调查中的应用：被损毁的土地范围、受损植被范围、水体污染范围、荒漠化范围、土地复垦及矿山环境治理效果，数字矿山等。

（4）地质矿山公园景观建模中的应用：地质公园、矿山公园在线三维景点介绍。

（5）其他方面的应用：区域地质调查、土壤调查，应急灾害治理等。

2、在矿山环境中应用优势（1）具有机动性、灵活性和安全性无需专用机场起降，适合再地形复杂以及南方丘陵、多云地区应用；能够在危险和恶劣环境下直接获取现场资料和数据。

（2）分辨率高、多角度分辨率达到2cm，成图比例尺达到1：500，可用于构建高精度数字地面模型及三维立体景观图的制作；可低空多角度获取矿区内损毁土地的纹理信息，弥补了普通航空摄影中的遮挡问题。

（3）性能优异可按预定航线再航高50米到1000米范围内自主飞行、拍摄，飞行高度控制精度达到10米。

（4）低成本传感器和飞行器使用成本远远低于其他航摄系统，一般单位和个人有能力负担；对数据处理设备要求不高，费用低。

3、应用案例①三维建模基础数据获取（DEM\DOM数据）（图一-图二）②全自动生成地形模型（图三）③自动生成矿区3D模型④三维建模可视化分析（旋转、局部放大、白板图、三角网、点云图、面积量算、距离量算、坡面量算、体积量算、空间点位坐标提取、手机随时浏览）（图三-图七）⑤在线三维景点介绍（图八）图一三维建模基本数据获取（DOM+等高线）图二三维建模基本数据获取（DEM）图三三维建模及任意角度观察图四三维建模及测量体积图五三维建模及量测倾角、距离图六三维建模及量测面图七手机随时浏览图八在线三维景点介绍延伸阅读一、无人机倾斜摄影三维建模技术介绍1、倾斜摄影测量技术倾斜摄影测量技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术。

基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算摘要：土方工程量计算是道路设计的重要内容之一，贯穿于项目整个生命周期，准确快速计算土方工程量对于节省项目总投资、合理分配项目资金具有重大意义。

倾斜摄影技术能快速采集数据，建立数字高程模型（DEM），将其与 BIM 技术结合能实现快速计算土方工程量。

基于此，本文将主要分析无人机倾斜摄影测量在土石方量算中的应用。

关键词：无人机；倾斜摄影；土石方量算1.无人机倾斜摄影测量的基本原理倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，它可以通过在同一飞行平台上搭载的多台传感器，同时在多个视角采集影像，与此同时，机载传感器也记录下 POS 数据，并配合像控点等位置信息，嵌入影像等地理信息，从而生产可以量测的实景三维模型及其附属产品，如正射影像（DOM）、数字表面模型（DSM），从而获取地面上的真实地物信息。

目前，倾斜摄影测量技术已经逐步替代传统测绘在数字地形图生产、土石方量算等生产实践中被广泛应用。

2.无人机倾斜摄影测量土方量计算方法2.1无人机倾斜摄影技术倾斜摄影测量技术通常包括影像预处理、区域网联合平差、多视影像匹配、DSM 生成、真正射纠正、三维建模等关键内容。

倾斜影像测量的关键技术：①多视影像联合平差。

多视影像不仅包含垂直摄影数据，还包括倾斜摄影数据，结合POS 系统提供的多视影像外方位元素，在影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，得到较好的同名点匹配结果。

②多视影像密集匹配。

多视影像密集匹配过程中应充分考虑冗余信息，快速准确获取多视影像上的同名点坐标，进而获取地物的三维信息。

多视影像密集匹配技术的快速应用依赖于近年来随着计算机视觉发展起来的多基元、多视影像匹配技术。

③数字表面模型生产。

数字表面模型生产的关键技术是首先应选择合适的影像匹配单元进行特征匹配，其在获取高密度的数字表面模型后进行滤波处理，并融合不同的匹配单元，从而形成统一的数字表面模型。

土石方工程量的核算往往是工程预算与结算中的争议与焦点，然而运用天星系列多镜头倾斜摄影测量系统的实景3D建模方法模拟土方石的开挖与回填，可以让施工方直观有效地开展土石方的挖运分析与运算，做到土方平衡计算的精确化与精细化，对项目成本管控发挥了重要作用。

倾斜摄影技术在土石方工程量中的计算思路需解决的问题：1. 如何从原始地貌提取出初始数据?2. 如何把航测数据转化为3D模型?3. 如何从3D模型得到土方工程量?解决方法：1. 利用倾斜摄影无人机航测及点云三维成像技术形成模型数据；2. 将影像资料通过软件处理达到模型原材料数据；3. 把数据导入Smart 3D软件之中实景三维模型；4. 在Smart 3D软件中，根据施工要求进行土石方工程量核算。

①从原始地貌提取初始数据天星系列多镜头倾斜摄影测量系统具有多视角高清影像采集、成本低、机动灵活等优点，是卫星遥感与无人机航空遥感的有力补充。

当多镜头倾斜摄影无人机飞行到适当高度以后，机载的倾斜摄影系统从多个视角向地面航摄，航拍路线采用重叠率60~80%(由地面高度决定)沿某一方向来回往返，呈带状按次序逐步覆盖全部场地，实现对地形逻辑有序的全覆盖航摄。

无人机航摄完成后，可通过电脑端查看无人机数据存储SD卡影像资料文件夹，文件夹内的影像通过编号有序排列，通过观察影像可以查看出上下左右相邻影像之间的重叠度范围。

并可通过文件夹查看到每张照片的经纬度、海拔高度、拍摄姿态(角度)等POS 信息，这是初始的关键信息。

②初始数据转化为3D模型Smart 3D处理软件对带有经纬度、海拔高度、拍摄姿态(角度)等POS信息的影像资料能处理成三维模型数据。

1. 对齐照片：Smart 3D会按照每张照片的经纬度、高度和角度还原出每个镜头的位置，如图示依序排列2. 建立密集云：Smart 3D将会计算每个点之间的关系，将每一个识别出来的点列入密集计算3. 生成网格：利用软件内部矢量函数关系算法，Smart 3D基于点云数据形成不规则三角网，构建成点线面的3D模型4. 生成纹理：Smart 3D将不同视角的深度图像匹配到同一坐标下，经过深度图像融合获得物体完整的几何模型，然后确定深度图像和纹理图像的映射关系，并定义复合权重进行纹理融合来获取整个纹理映射图，并进行模型的纹理映射，构建成具有真实感的三维模型。

基于ContextCapture倾斜摄影三维建模及其精度分析作者：李策来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2018年第9期摘要：随着“数字城市”的快速发展，三维建模被广泛地应用于城市建设和城市规划当中，倾斜摄影技术的出现推进了三维建模的快速发展。

论文对倾斜摄影的原理及关键技术进行了探讨，总结了ContextCapture 软件的建模流程，以山东青岛某倾斜摄影项目为实例，使用ContextCapture 进行三维建模，并对其精度进行分析。

Abstract：With the rapid development of "digital city", 3D modeling is widely used in the urban construction and urban planning. Theemergence of oblique photography technology promotes the rapid development of 3Dmodeling. In this paper, the theory and key technology ofoblique photography are discussed, and themodeling flowofContextCapture software is summarized. Taking an oblique photography project inQingdao,Shandongprovince as an example,Context Capture is used for 3Dmodeling and it sprecision is analyzed.关键词：倾斜摄影；三维建模；ContextCapture；精度分析Keywords：obliquephotography; 3Dmodeling;ContextCapture; precision analysis【中图分类号】P23 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）07-0195-021 引言传统的航空摄影主要获取测区的垂直视角的影像，对于地物的侧面信息却难以获取，倾斜摄影测量技术的出现打破了这一局限，它可以在一个平台上同时搭载多个不同角度的相机对地物进行摄影，可以获取地物丰富的侧面信息[1-2]。

基于ContextCapture 的倾斜摄影三维建模及精度评价分析(1.景宁畲族自治县城建测量队,丽水323500;2.浙江省测绘科学技术研究院,杭州311100)摘要:介绍了倾斜摄影三维建模的优点,研究了基于ContextCapture 软件生产三维模型的过程及关键技术。

结合杭州市某区域的倾斜摄影三维建模项目,归纳了实践生产中基于ContextCapture 软件进行三维建模的经验和应注意的事项,并用实测数据与模型量测数据进行对比分析,验证了倾斜摄影三维模型可以达到的精度。

关键词:倾斜摄影三维建模;ContextCapture ;精度评价叶鹏飞1,龚旭峥21引言倾斜摄影技术作为三维建模领域的一次重大技术革命,同时也打开了地理信息由二维地图通向实景三维的大门,与传统三维建模相比,倾斜摄影三维建模具有工期短、成本低、精度高等优点,目前已被广泛应用于测绘、国土安全、城市管理、智慧城市等领域[1]。

本文以倾斜摄影测量、计算机视觉等相关理论为技术支撑,结合实际工作项目,对基于ContextCapture 软件的倾斜摄影三维建模过程开展研究,通过分析实践生产中存在的关键技术点,探讨了提高倾斜摄影三维建模效率及精度的方法,并利用实测数据与模型量测数据进行对比分析,验证了倾斜摄影三维建模可以达到的精度。

2基于ContextCapture 的三维建模实现流程影像匹配、多视影像联合平差、多视影像密集匹配、点云构网及纹理映射等是倾斜摄影三维建模的核心技术。

法国的Acute3D 公司的ContextCapture 作为目前国内外市场上商业应用最成熟、最广泛的倾斜摄影三维建模软件,其三维建模实现流程如图1所示。

2.1影像匹配影像匹配是生成点云和三维模型的基础,其精度直接影响后续的流程,最终影响成果精度[2]。

影像匹配包括基于特征的、基于灰度的、基于模型的、基于变化区域的匹配等。

因为基于特征的影像匹配相较其他的匹配,匹配精度较高和适应力较强,是当前包括ContextCapture 在内的主流的倾斜摄影三维建模软件均采用此算法进行影像匹配。

基于无人机倾斜摄影测量在土石方测算中的应用摘要：在土石方工程勘察的实际工作中，以前使用的测绘技术在效率和精度上都存在着不足，不能满足实际的测绘作业需要。

因此，随着无人机的倾斜摄影相关测绘技术的不断进步和发展，它的实际应用范围也在不断地扩大，目前也被广泛地应用到工程测绘相关技术工作之中。

本论文重点论述了在无人机倾斜摄影作用下的土石方测量技术，以供同行们参考。

关键词：土石方工程；测绘技术；无人机；倾斜摄影引言：随着无人机倾斜摄影相关测绘技术的实际应用日益成熟，其在土石方工程勘察中的各种技术工作中的优势也越来越明显。

因此，在无人机倾斜摄影的基础上，对土石方工程测量技术进行全面的研究具有重要的现实意义。

1.无人机航空摄影测量技术的优势无人机航拍测量技术是将摄像机与高分辨率数码相机相结合，对空间数据进行大范围的采集，并将其以视频数据的形式展现，为土石方量的计算工作提供了可靠的参考。

1.1视角广无人机航拍测量技术具有垂直摄像与倾斜摄像两种功能，此时，即使没有专用的起降区域，也能支撑无人机的正常拍摄，工作人员可以获得立体的航拍视频，实现无人机的全景观察。

1.2灵活应用性高通过将可横拍、竖拍的高清晰度数字图像系统应用于无人机航拍测量，保证了在复杂地形条件下，地形图的绘制能够顺利完成。

相对于传统的航拍方法，无人机航拍测量具有预先规划好的测量路线，并可根据指示自动拍摄，便于测绘人员对地形进行全面、全面的把握。

1.3摄影反应速度快在利用无人机航拍测量技术进行土石方量的计算时，通常以低空飞行为主，这样可以更好地观察地形，获得准确的摄影数据。

在采用低空飞行的模式时，无人机设备的运行情况尽在控制人员的视野之内，可以更有效地控制无人机设备的起降和移动，在受到外部影响时可以及时提供对策，有利于保证无人机设备的完好。

2.关于无人机的倾斜摄影之下土石方相关测绘技术概述对于无人机倾斜拍摄，则是在传统航拍技术的基础上，以无人机为主体，通过安装各种传感器设备，从前后、侧面、垂直等不同方位，获得与地面地物有关的纹理信息。

基于无人机倾斜摄影的快速三维建模方法研究发表时间：2019-01-09T15:17:58.643Z 来源：《建筑模拟》2018年第30期作者：张鑫鑫[导读] 随着科技的不断进步，无人机技术、倾斜摄影技术以及三维建模技术也在快速发展。

张鑫鑫天津市测绘院天津市西青区 300381摘要：随着科技的不断进步，无人机技术、倾斜摄影技术以及三维建模技术也在快速发展。

目前，利用航摄影像进行空间变化监测的应用已经比较普遍，尤其在监测城市更新方面已经有成熟的技术方法，但是仍无法解决监测建筑物高度变化的问题。

而倾斜摄影三维建模支持三维浏览、量测，包含完整的空间信息，是真实世界的直观表达，在城市建设、工程监测等方面的应用愈加广泛，优势愈加明显。

本文就基于无人机倾斜摄影的快速三维建模方法展开探讨。

关键词：无人机；倾斜摄影；三维建模引言三维城市运用描述城市地上景观的三维模型来表达数字城市空间信息，是表达城市信息的重要载体，对城市规划、建设、管理和应急响应有着及其重要的作用，三维城市已经展现出其较高的经济价值和应用潜力。

传统的三维城市模型生产制作是结合遥感影像图和地形图，得到精确的、可靠性强的建筑物模型、道路模型及其他景观小品模型，将组成城市要件的各类三维模型集成为三维城市场景。

这种方法适合于普通精度的三维城市建模，但是对于高精度、高仿真、大区域的建模，传统方法势必需要投入更多的作业人员，其建模速度、效率以及时效难以满足三维城市的应用。

1无人机倾斜摄影测量发展现状在国外，无人机通常会加载高精POS，后期数据处理自动化程度高，但购买费用较高。

在国内，早期的无人机倾斜摄影测量技术主要用汽油机动力固定翼无人机搭载非专业航测相机进行，例如利用佳能5D等进行航拍，主要用于DEM、DOM以及区域范围DLG的生产。

随着无人机技术迅猛发展，电动固定翼、多旋翼以及动力三角翼等新型低空飞行器逐渐应用于测绘行业。

倾斜摄影测量系统在国外发展较早，例如天宝公司的AOS系统等，主要基于大飞机采用专业的航空倾斜相机进行航拍，获取地面多视角的影像信息。

·63·基于ContextCapture 的无人机倾斜摄影测量数据的三维建模卢银宏1，郝本明2，李 俊2（1.江苏省城乡建设职业学院， 江苏 常州 213147；2.速度时空信息科技股份有限公司，江苏 南京 210000）摘 要：随着无人机技术的飞速发展，利用无人机进行倾斜摄影测量已经成为测绘的一种重要手段。

ContextCapture 软件建模是处理无人机倾斜摄影测量影像的一种重要方法。

本文通过一系列实验总结了一套高效的适合于实际生产操作的技术方案，并将它运用于实际生产中。

关键词：ContextCapture ；无人机；倾斜摄影；三维建模中图分类号：P283 文献标志码：B 文章编号：1006-2890（2019）10-0063-023D Modeling of UAV Tilt Photogrammetry Data Based on ContextcaptureLu Yinhong 1，Hao Benming 2，Li Jun 2（1. Jiangsu Urban and Rural Construction College， Changzhou，Jiangsu 213147；2. Speed China Technology Co.，Ltd.， Nanjing， Jiangsu 210000）Abstract： With the rapid development of technology， the use of unmanned aerial vehicle uav for oblique photography measurement hasbecome an important means of surveying and mapping using ContextCapture software modeling is processing uav photogrammetry image of the tilt is an important method in this paper， through a series of experiments summarized a set of effective technical solution is suitable for the practical production operation， and apply it to practical production。

倾斜摄影测量是国际测绘领域近些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，生成高分辨率的、带有逼真纹理贴图的三维模型，这种模型效果逼真、要素全面、测量精度高，在城市规划、城市建设、五水共治等方面的应用具有巨大前景。

实景建模软件ContextCapture三维辅助规划决策系统通过构建高精度与高真实感的实景三维模型，将可量测影像与信息管理系统结合，支持工作流程的优化，为城市规划提供具有先进性、实用性和经济性的科学解决方案，为规划工作提供重要的辅助支撑。

空间计算与分析在三维辅助规划决策系统中，空间分析是指通过对实景三维模型中空间数据的提取和操控，获得其潜在信息，并通过空间计算与分析实现一些特定功能，例如视域分析、室内定位与浏览、规划分析、市政审核和日照分析等。

动态日照分析：随着检测建筑的变化同步刷新日照时数，实现动态日照的效果。

控高分析：查看超出控高标准数值的建筑，方便规划工作人员查看和判断建筑高度是否合理。

规划方案评估作为城市规划管理的核心内容，该规划项目平台实现了对报审规划案的自动化分析、测算及评估评测功能，通过相关指标参数调整及电子化立体图形调整等操作来确定规划案是否可以审批通过。

方案对比：该功能模块可实现多个规划方案的对比评估，采用多窗口模式和联动模式，多屏比对不同的规划方案、现状和规划效果。

不动产管理不动产是规划管理信息化发展的要求，也是建立“智慧城市”空间信息系统的基础，本系统在实景三维模型的基础上实现各类不动产规划指标的自动计算和统计。

户型图查询：能根据需要查看小区内建筑物的户型图，方便管理者进行查看户型尺寸信息、阳光朝向、承重墙位置等信息，能轻松直观地了解户型格局。

广州君和艾三维专注BIM咨询|软件出售|BIM平台研发|建模出图|BIM培训|工程动画。