倾斜摄影三维建模技术在建筑施工中的应用

倾斜摄影三维建模技术在建筑施工中的应用

聂义坤

中建八局华南分公司设计研究院 广东省 广州市 510000

摘要：随着科学技术的发展，我国的倾斜摄影三维建模技术有了很大进展，并在建筑施工中得到了广泛的应用。为摆脱航空器仅能通过垂直拍摄获取地物顶部信息的局限性，倾斜摄影测量技术应运而生，同时取得了快速发展，可以通过三维建筑建模获取全面地物信息，在工程测量、地形图测绘等领域获得了较好应用前景。本文首先分析实景三维建模关键技术流程，其次探讨倾斜摄影三维建模技术在施工中的具体应用，最后就倾斜摄影测量技术发展展望进行研究，以供参考。

关键词：倾斜摄影三维建模技术；建筑工程施工；应用要点

引言

目前，不动产登记管理系统基本采用传统二维地图进行管理，难以对三维空间不动产信息进行精细化的空间管理。随着现代科技的不断发展，人们对于不动产登记技术的要求越来越高。而倾斜摄影三维建模技术因其高效、快速的优势，在不动产调查登记中得到了广泛的应用。

1实景三维建模关键技术流程

倾斜摄影技术进行三维建模的处理软件为Con‐text Capture Center，它是利用地物的垂直与倾斜影像以及地面控制点，构建的基于真实影像纹理的高分辨率三维模型。其构建过程主要可分为五个步骤:①确定目标区域的坐标位置、成图要求等，根据需求选择合适的机型及航线规划，运用搭载多台传感器和感应器的无人机进行外业影像数据采集；②运用ContextCapture等倾斜影像自动化处理系统，进行倾斜影像空三加密、影像点云匹配、模型三角网构建优化和模型纹理映射，自动生成三维实景模型成果；③在倾斜影像空三加密成果或倾斜三维模型成果的基础上，基于透视成像原理，采用无人机交互的方式采集模型轮廓线，通过纹理自动映射，实现精细化，高分辨率三维单体模型的迅速构建；④将成果信息输出对应格式，利用DPmodeler、MeshLab等软件对倾斜三维实景模型进行踏平删除悬浮物，修复无人机无法捕捉到的区域进行修图贴像等编辑操作处理；⑤运用Lumion、3Dmax、Unity、UE5等渲染展示类软件融合Revit、SketchUp、Blender等三维建模软件所构建的BIM模型，在三维平台中，将三维实景模型输出的成果和三维软件构建的单体模型的成果进行叠加显示，其效果几乎百分百还原现场情况。从总体上来看，倾斜摄影测量技术在测绘信息行业应用流程大致相同，即包含倾斜摄影和三维建模两个阶段，但用于大比例尺测图、工程测量、城市三维建模等不同领域，需要结合实际需求把握影像采集、建模等细节，通过优化技术流程取得理想的应用效果。

2倾斜摄影三维建模技术在施工中的具体应用

2.1数据采集

在数据准备阶段需做好作业准备，利用三维激光扫描技术及倾斜摄影测量技术展开测量，此过程中，三维激光扫描技术需进行扫描站布设及点云数据收集，对数据进行测量及采集，而倾斜摄影测量技术则需通过纹理图像采集方式对数据进行测量及采集。测量工作结束后，需将测量数据通过外业工作的方式进行检查，如果数据不合格，则重新返回点云数据收集及纹理图像采集阶段，如果数据合格则可展开下一步。数据合格后，将数据导出并进行备份，结束工作。

2.2倾斜影像预处理

每日飞行任务完毕后，在次日之前将外业获取的倾斜数据处理成标准格式，检查是否存在问题，并决定次日是否补飞。具体操作规程包括：将相机连接至计算机，输出“DCIM”（影像文件）与txt（POS信息）文件；检查相机五镜头（前、后、左、右、下）影像的同步曝光状态，去除单点多次曝光影像；将航线轨迹图文件（kml）与POS文件（txt）叠加，检查倾斜影像与POS信息的点位对应情况，去掉无POS点对应的起降自动拍摄影像；原始影像航摄漏洞检查，使用航摄漏洞检查软件对航摄飞行影像数据进行航摄空白区漏洞检查，通过检查，决定是否进行航摄补拍；影像匀光匀色处理，使用专门软件对数字图像进行图像处理，通过处理，消除成像条件（天气条件、光照条件、硬件条件等）对数字影像的各类影响；将（前、后、左、右、下）镜头的原始影像，按照命名规则修改名称。照片命名规则为“相机镜头的方向首字母+年份（2位）+月日（4位）+架次（2位）+0001”组成，例如“B221114030001.JPG”代表2022年11月14日第三架次后视镜头的第一张相片。

2.3模型构建

对获取的数据进行检查，应确认拍摄的照片清晰，同时数量足够。发现照片模糊、过暗等情况需及时补拍，针对少数照片色彩亮度低等情况利用Photoshop软件完成匀色处理。利用野外控制点进行空三测量，对控制点进行加密，通过ContextCapture软件进行加密点高程、位置分析，提供绝对定向控制点。利用软件自动建模，将像片单束光线当成平差单元进行建模，利用共线方程完成平差运算，对外方位元素进行解算，获得加密点地面坐标，生成空三测量结果。运用密集匹配技术完成同名点匹配，可以准确获取地物信息，做好模型细节处理。对海量特征点进行提取，完成密集点云构建，并进行滤波提高数据精度。

2.4实景与BIM模型融合

将实景模型与BIM模型按原比例融合在一起，使施工规划建筑预演在成品之前能直观演示竣工后的建筑工程，它对工程规划和细部调整起到了重要作用，能解决施工规划与大场景的协调问题，倾斜摄影能够指导现场对周边环境进行监测，从而降低建筑工地的扬灰、粉尘等，其定位精确，可对施工场地布设和线路规划进行模拟，遴选出最佳的施工方案，达到可视化施工建筑成品在场景环境中的仿真效果。

3倾斜摄影测量技术发展展望

根据技术应用现状可知，想要取得更好的发展前景，需要保证测量数据的精确性。目前数据精确性问题集中在比例尺方面，受影像光照、色彩信息差异性等因素限制容易产生偏差。为解决这一问题，需要在软硬件方面进行改进，获得更强的影像信息提取和处理能力。一方面，可以加强5G等技术运用将互联网地图升级为三维地图，通过不断丰富三维模型数据提高技术精度。针对屋檐、树下遮挡等区域建模容易出现拉花、扭曲等情况，需通过约束建模或贴近补拍等方式提升模型输出质量。在基础上，加强大数据、云计算等各种先进技术的运用，研制出功能更强大的数据处理软件，凭借强大运算力不断提高三维模型精度。另一方面，以无人机为载体进行影像数据采集，需要持续研发稳定性更高的航拍平台，同时延长无人机航拍时间，减小影像光照和色彩差异性等因素带来的影响。此外，应完善内业数据处理规范，制定科学的三维建模外业摄影技术标准，全方位提高数据采集质量和效率，降低后期数据处理难度。伴随着相关技术的发展，深入挖掘倾斜摄影测量技术的应用价值，能够使技术逐步向军事、民用等各个领域迁移，完成相应测量软件开发，以便抓住时代机遇为测量行业带来的技术大变革。

结语

随着科学技术的发展，倾斜摄影三维建模技术在施工中的应用也在不断的更迭换代，它本就是一种新型的高新技术，是经过了人们不断钻研，修改，完善后可长期发展的一项技术，它能有效降低施工成本、改善施工效果，提高施工测量精准度，更是利用自动识别技术收集建筑的二维矢量，通过BIM构建的三维模型，提高建筑施工的科学性和可靠性，倾斜摄影三维建模技术随着时代的迅速发展，在未来的建筑工程施工、测量、运营维护中发挥的作用也将越来越大。

参考文献

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