浅析中海达3DSurvey三维建模在水利测量中的应用

浅析中海达3DSurvey三维建模在水利测量中的应用

黄光

浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

摘要：传统的工程测量方式是比较繁琐的操作程序，如地形图测量、土方量计算测量、道路测量、水利水电测量、地籍测量等，需要大量人力、物力。近年，无人机摄影测量技术得到了快速发展，无人机摄影测量的诸多优势特点，并结合相关实践经验，分别从摄影外业控制测量，以及摄影内业处理技术等方面。对无人机测绘数据进行关键的处理及其应用进行了深入研究，主要围绕无人机平台选型、传感器集成、数据获取、数据处理、倾斜摄影测量等。本文对无人机或其他航空器，野外拍摄的二维影像和空间数据，通过中海达3DSurvey建模软件，建立专业的三维模型进行处理，突破传统工程测绘方式，展现新的功能领域。简化了地形图测量、土方量计算、道路测量等方面的应用方法。

关键词：中海达3DSurvey软件；三维建模、应用；优势；

一、引言

传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等。同时对交通、矿山、建筑、水利等工程建设的各个阶段建设需求，对施工现场进行的勘测，通过利用现代的测量理论及测量仪器对项目工程进行的数据测量。测量内容主要以断面测量、土方测量以及地形测量为主。传统的工程测量使用到的仪器主要有测距仪、水准仪、经纬仪以及全站仪、静态GPS、动态RTK。

二、3DSurvey三维工程测量建模与应用

1、3DSurvey是专为工程测量定制的一款三维工程测量建模软件，它颠覆了传统工程测量方式。通过该软件，可以将通过无人机和其他航空设备获取的二维影像和空间数据来建立专业的三维模型。使用3DSurvey进行影像处理，得到点云、DOM、DSM等产品。

图3（DOM）

2、无人机影像数据处理，包括影像匀色与裁边、重叠度、拼接影像图、生成正射影像、空三加密、产品生产等。中海达3DSurvey提供摄影测量处理（空三测量、定位定向、模型重建）、三维建模和数据分析（三维勘测产生的摄影测量点云和第三方源数据如las、LiDAR、CAD等）的功能。可直接快速进行点云自动化分类。

图4（自动化分类）

3、无人飞行器遥感影像处理的辅助数据源，提取地形图点坐标作为的外业控制点，进行单模型绝对定向和光束法空中三角测量及依比例尺的地形图。3DSurvey测量数据建模，能快速做成数字线划图（DLG），对工程项目规划设计阶段，起到前期工作的参考科学依据，降低了野外实地踏勘、选址。

图5（DLG建模成像图）

4、中海达3DSurvey软件能够以简单快捷的方式创建正射影像（DOM）、数字表面模型（DSM）、计算体积和存储管理，实现工程测量中断面测量、土方和等高线计算，并且3Dsurvey基于点云可自动提取横纵断面，并最终生成综合报告，该报告将把所有的工作成果以一种紧凑、醒目的方式呈现出来。

图6（断面线）

图7（横断面图）

三、传统测量方式与3DSurvey测量的差异

1、传统土方量测量方式，是通过横断面法或通过在生成的DSM模型上，手动提取高程特征点，然后根据方格网法或者DTM法实现体积计算。且需大量人工干预，效率低下，因为视差的缘故不能保证所有高程点的准确性。但是3DSurvey可基于DSM自动进行体积计算，并可叠加多期数据进行计算、对比和分析。省去了以往繁琐的操作，极大的提高了土方量计算的效率。

图8（体积计算建模）

2、生成等高线建立DTM模型，传统测量是野外作业，把整个山体地貌按高程起伏变化，采集碎部点，人员投入大，工期长、作业劳动力度大。3DSurvey通过不限定的飞行平台，搭载正射相机采集影像数据，利用专业靶标进行相片控制测量。能快速生成施工现场的等高线。所有成果均可导出成DXF和文档报告。

图9（等高线建模）

图10（生成等高线）

四、3DSurvey软件应用的优势

1、不限定飞行平台，降低成本。从旋翼到固定翼，都可以满足该软件的作业条件，实现测量任务。

2、独特的控制点标靶，该软件自带像控标靶，能够精确的识别面状标靶的特征点，从而保证成图精度。自动提取像控标靶

3、核心空三算法。剖面计算只需要将目标区域绘制出来，计算的剖面线会在二维和三维的点云以及DOM上显示。

4、自动实现所有计算、分析功能。使用两个时间点测量的建筑工地点云，可以观察到地形的重塑过程。

5、单精确的土石方计算，该软件在计算土石方时只需选定区域，即可自动计算土石方，既提高了高程精度效率也解放了人力。

6、基于两次连续测量的体积计算，支持测量两次连续测量之间的体积差异，是在施工现场进行监测的理想选择。

7、3DSurvey软件可直接作为无人机航空影像数据后处理软件，进行空三加密，生成DSM和正射影像等产品。

五、结束语

本文简单叙述了二维影像和空间数据，建立专业的三维模型，数据处理及方法应用。制作成正射影像（DOM）、数字线划图（DLG）、数字地表模型DSM产品。同时对3DSurvey软件的一些浅析操作技术手段与传统测量方式不同及优势进行分析。

参考文献

[1]王聪华，无人飞行器低空遥感影像数据处理方法[J]，中国优秀硕士论文，2006.

[2]中海达软件3DSurvey软件帮助文档及相关文件，2017.

[3]王佩军，徐亚明.摄影测量学（测绘工程专业）.武汉大学出版社.：2016年05月

[4]孙家抦.遥感原理与应用.武汉大学出版社，2013-06-01