无人机倾斜摄影三维建模

　　倾斜摄影技术是近年发展起来的一项新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从不同倾斜角度采集影像，获取地表物体更为完整准确的信息，并建立地表三维模型，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。倾斜摄影目前在测绘领域的主要用途是快速建立精细地表三维模型。近几年来，无人机倾斜摄影三维建模技术和成果在测绘、国土、交通、公安等行业中的应用日渐增长。本书重点介绍了无人机倾斜摄影三维建模技术所涉及的无人机、倾斜摄影系统、三维建模软件，以及在倾斜影像三维建模、三维模型场景编辑、基于三维模型的智能测图和对象化处理等方面的技术和应用实践。

　　李京伟：1984年毕业于原武汉测绘学院航空摄影测量专业（现武汉大学），1999年获荷兰国际航空航天与地球观测学院（ITC）地理信息系统硕士学位。曾在国家测绘局、国家基础地理信息中心、航天科技集团航天量子公司、徕卡测量系统贸易（北京）有限公司、天地图有限公司等单位从事管理和研发工作。现任武汉航天远景科技股份有限公司首席架构师。主要工作方向是倾斜摄影三维模型的自动化建模、智能化处理、规模化作业、行业化应用。

目录
第1章 摄影的前世今生 001
1.1 现代摄影术的诞生 001
1.2 摄影胶片的出现 004
1.3 135相机的兴起 005
1.4 数码相机的发明 006
1.5 航空摄影的发展 008
1.6 关于倾斜摄影 010
第2章 适用于倾斜摄影的飞行器 013
2.1 有人驾驶飞机 013
2.1.1 运-5系列飞机 013
2.1.2 运-12系列飞机 014
2.1.3 “奖状”系列飞机 015
2.1.4 “空中国王”B200型飞机 015
2.1.5 赛斯纳208型飞机 016
2.1.6 皮拉图斯PC-6型飞机 017
2.1.7 其他类型的有人驾驶飞行器 017
2.2 有人驾驶飞机的局限性 017
2.3 多旋翼无人机的兴起 018
2.3.1 三轴三旋翼无人机 019
2.3.2 三轴六旋翼无人机 019
2.3.3 四轴四旋翼无人机 020
2.3.4 四轴八旋翼无人机 021
2.3.5 六轴六旋翼无人机 021
2.3.6 八轴八旋翼无人机 022
2.3.7 多旋翼无人机构成 022
2.4 多旋翼无人机的设计和选型要求 023
2.5 固定翼无人机在倾斜摄影中的应用 025
2.5.1 固定翼无人机倾斜摄影方法 025
2.5.2 适合倾斜摄影的固定翼无人机 027
2.6 倾斜摄影用无人机选型建议 030
2.7 无人机倾斜摄影作业效率分析 031
2.8 无人机分类 036
2.9 国内民用无人机行业现状简述 037
第3章 倾斜摄影系统 040
3.1 倾斜摄影相机的名称 040
3.2 早期的倾斜摄影相机 041
3.3 倾斜摄影重现生机 043
3.4 国外大型数码倾斜摄影系统的发展 044
3.4.1 Pictometry倾斜摄影系统 044
3.4.2 MIDAS倾斜摄影系统 045
3.4.3 RCD 30倾斜摄影系统 050
3.4.4 UltraCam Osprey倾斜数码航摄仪 053
3.4.5 Trimble AOS倾斜摄影系统 056
3.5 国内大型数码倾斜摄影系统的发展 058
3.5.1 SWDC-5系列数字航空倾斜摄影仪 059
3.5.2 AMC系列倾斜数码航摄仪 063
3.5.3 TOPDC-5倾斜数码航摄仪 063
3.6 国内轻型倾斜摄影系统的发展 064
3.7 倾斜摄影系统的传感器数量和倾斜角度 067
3.8 倾斜摄影飞行方法 069
3.8.1 标准航线敷设飞行 070
3.8.2 加密航线敷设飞行 071
3.8.3 双加密航线敷设飞行 072
3.8.4 十字交叉航线敷设飞行 072
第4章 倾斜摄影航线设计 073
4.1 倾斜摄影范围划定 073
4.2 飞行平台的选择 074
4.3 倾斜摄影系统的选择 075
4.3.1 相机数量和类型 075
4.3.2 相机倾斜角度 076
4.3.3 镜头焦距 076
4.3.4 快门速度 077
4.3.5 连续曝光周期 078
4.4 倾斜摄影航线敷设和飞行方法 079
4.4.1 标准航线飞行 079
4.4.2 加密航线飞行 081
4.4.3 双加密航线飞行 082
4.4.4 点状区域的航线设计 083
4.4.5 带状区域的航线设计 084
4.4.6 面状区域的航线设计 085
4.5 飞行参数计算示例 086
4.6 倾斜摄影分区划分原则 089
4.6.1 无人机类型及续航里程 089
4.6.2 影像地面分辨率与三维建模处理系统的性能 089
4.6.3 航摄分区划分示例 090
第5章 倾斜影像三维建模计算 097
5.1 倾斜影像三维建模的理论基础 097
5.2 倾斜影像三维建模的基本流程 098
5.3 倾斜影像三维建模软件简介 099
5.3.1 ContextCapture 099
5.3.2 PhotoMesh 100
5.3.3 PhotoScan 102
5.3.4 Pix4D 104
5.3.5 Altizure 105
5.3.6 Virtuoso3D 106
5.3.7 Mirauge3D 107
5.3.8 Pixel Factory Neo 107
5.3.9 其他相关产品 110
5.4 倾斜影像三维建模成果格式 110
5.4.1 OSGB 110
5.4.2 OBJ 111
5.4.3 S3C 111
5.4.4 3DML 111
5.5 实景三维建模软件的选择 111
第6章 三维模型缺陷分析与对策 113
6.1 倾斜摄影三维模型存在的缺陷 113
6.2 水面空洞缺陷及修复 114
6.3 镜面反射缺陷及修复 116
6.4 透明玻璃缺陷及修复 118
6.5 均匀材质缺陷及修复 119
6.6 镂空物体缺陷及修复 122
6.7 建筑物密集缺陷及修复 125
6.8 建筑物凸凹缺陷及修复 127
6.9 细小结构体缺陷及修复 131
6.10 树叶的相似性导致的树木模型纹理模糊 133
6.11 影像地面分辨率低导致的模型缺陷与对策 136
6.12 影像覆盖率低导致的模型缺陷与对策 138
6.13 扁平竖立物体导致的模型缺陷与修复 139
6.14 物体移动导致的模型缺陷与修复 141
6.15 严密遮盖导致的模型缺陷与对策 142
6.16 气象因素导致的模型缺陷与对策 143
6.17 时间因素导致的模型缺陷与对策 144
6.18 季节因素导致的模型缺陷与对策 145
6.19 分块建模导致的模型缺陷与对策 147
6.20 模型缺陷产生的主要原因 149
第7章 常用坐标系统和三维模型绝对定向 150
7.1 大地坐标系 150
7.1.1 地球椭球的定义 150
7.1.2 常用坐标系统简述 151
7.1.3 1954北京坐标系 152
7.1.4 1980西安坐标系 153
7.1.5 新1954北京坐标系 154
7.1.6 2000国家大地坐标系 154
7.1.7 WGS-84坐标系 155
7.1.8 独立坐标系 155
7.2 高程系统 156
7.2.1 正高系统 156
7.2.2 正常高系统 156
7.2.3 大地高程系统 156
7.2.4 力高系统 157
7.2.5 地球位数 157
7.2.6 1985国家高程基准 157
7.3 地图投影 158
7.3.1 高斯-克吕格投影 160
7.3.2 通用横轴墨卡托投影 163
7.3.3 高斯-克吕格投影与UTM投影的坐标换算 165
7.4 经常使用的坐标系统 165
7.5 地球曲率对三维模型的影响 166
7.6 倾斜摄影三维模型的绝对定向 168
7.6.1 绝对定向之前定向 169
7.6.2 绝对定向之后定向 169
第8章 基于三维模型的测绘产品生产 170
8.1 新6D产品的定义 170
8.2 新6D产品的生产流程 171
8.3 生产技术设计 172
8.4 倾斜摄影飞行 173
8.5 倾斜摄影三维建模 173
8.6 外业控制点测量 174
8.7 三维模型产品及生产流程 175
8.8 数字表面模型产品介绍及生产流程 177
8.9 数字高程模型产品介绍及生产流程 178
8.10 真正数字正射影像图产品介绍及生产流程 181
8.11 数字线划地图产品介绍及生产流程 182
8.12 数字对象化模型产品介绍及生产流程 185
第9章 无人机倾斜摄影项目实施 187
9.1 项目实施的主要流程 187
9.2 案例项目基本情况 188
9.3 案例项目实施主要流程 189
9.3.1 确认项目要求 189
9.3.2 收集整理分析资料 190
9.3.3 编写项目实施计划书 190
9.3.4 编写技术设计书 191
9.3.5 倾斜摄影飞行 192
9.3.6 外业控制点测量 192
9.3.7 倾斜影像三维建模 192
9.3.8 测绘产品生产 192
9.3.9 编写总结报告 193
9.3.10 成果交付 193