倾斜摄影测量系统推荐方案2.0版

倾斜摄影测量系统推荐方案 Oblique Photogrammetric System Recommendations 广州中海达销售有限公司 （中海达集团旗下子公司）

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020-******** 186******** 目录 1 倾斜摄影概述 ................................................................................................... 3 1.1原理简述 .................................................................................................. 3 1.2系统应用流程 .......................................................................................... 4 1.3 系统组成 ................................................................................................. 5 2 倾斜摄影影像获取 ........................................................................................... 6 2.1概述 .......................................................................................................... 6 2.2飞行器简介 .............................................................................................. 6 2.3OS-M8飞机参数 ...................................................................................... 7 2.4传感器简介 .............................................................................................. 8 2.5相机参数 .................................................................................................. 8 2.6影像获取流程 .......................................................................................... 9 3 三维重建 ......................................................................................................... 11 3.1 概述 ....................................................................................................... 11 3.2 ContextCapture软件简介 ..................................................................... 11 3.3软件优势 ................................................................................................ 11 4 精细化单体建模 ............................................................................................. 14 4.1 概述 ....................................................................................................... 14 4.2 OSketch简介 ......................................................................................... 14 4.3 软件特点 ............................................................................................... 15 4.4 软件优势 ............................................................................................... 16 5 倾斜摄影三维测图 ......................................................................................... 19 5.1 概述 ....................................................................................................... 19 5.2软件简介 ..........................................

...................................................... 19 5.3软件特色 ................................................................................................ 19 5.4三维测图流程 ........................................................................................ 20 6 应用案例 ......................................................................................................... 22 6.1 城市三维建模 ....................................................................................... 22

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020-******** 186******** 6.2 矿山填挖方分析 ................................................................................... 23 6.3 数字景区三维展示 ............................................................................... 24 6.4 海岸线、海岛三维测量 ....................................................................... 24 7 系统配置清单 ................................................................................................. 27 7.1 OS-M8配置清单 ................................................................................... 27 7.2软件清单 ................................................................................................ 28 8 售后服务承诺 ................................................................................................. 29 8.1 交货验收 ............................................................................................... 29 8.2 售后服务 ............................................................................................... 29 8.3培训内容： ............................................................................................ 30

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020-******** 186******** 1 倾斜摄影概述 1.1原理简述 倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年来发展起来的一项高新技术，通过在同一平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像获取地面物体更为完善准确的信息。倾斜摄影测量同时具备如如下特点：（1）具有较高的分辨率和较大的视场角，（2）可以获取多个视点和视角的影像，从而得到更为详尽的侧面信息；（3）同一地物具有多重分辨率的影像。 图1 倾斜摄影示意图 常用的影像数据主要来源于垂直角度（或倾斜角度很小）的航空或卫星影像，这些影像大多只有地物顶部的信息特征，而缺乏侧面详细的轮廓和纹理信息，不利于全方位的模型重建和场景感知。这些信息是我们后期获取三维模型，模型单体化以及其他数字产品的来源。

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020-******** 186******** 图2 倾斜摄影原理 1.2系统应用流程 倾斜摄影技术日趋成熟，市场普及度也越来越高。但是，对于倾斜摄影测量技术的应用水平却有待提高。通过自主研发，以及搭配国内外一流平台，旨于不断完善倾斜摄影系统流程，提供全面的应用解决方案。根据市场需求，现有的系统流程可以作如下概括：

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020-******** 186******** 图3 倾斜摄影系统流程 1.3 系统组成 数据获取：OS-M8无人机倾斜摄影测量系统 三维重建：ContextCapture 精细化单体建模：OSketch 三维立体测图：EPS3D Survey

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020-******** 186******** 2 倾斜摄影影像获取 2.1概述 影像获取是整个系统流程的数据基础。一般使用中小型多旋翼无人机搭配倾斜相机，根据项目的实际需求，确定飞行的高度和轨迹，通过飞控平台和GPS来控制飞机进行影像数据的采集。中海达 OS-M8无人机测量系统主要由无人机平台、五镜头倾斜相机、三防地面站、地面电台以及遥控器等主要设备组成，如图所示： 图4 OS-M8测量系统 2.2飞行器简介 OS-M8是浙江中海达自主研发、生产的一款8旋翼无人机测量系统，支持智能航线飞行，可搭载各类特殊设备来满足客户的不同需求，航拍无人机机身采用专业级航空铝材质，节省出的重量可用于载重或延长航时，使用大功率无刷电机保证了飞行器的机动性，选取锂聚合物电池作为动力系统，便于飞行器系统维护和保养；而且强大的双冗余度控制系统能保证飞行器的安全可靠稳定。

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020-******** 186******** 表1 OS-M8产品特点 产品特点 具备手动、增稳、自主等多种飞行模式，抗风性能好 专业级航空铝材料加工制造工艺，质量轻，抗冲击和抗疲劳性好 双星双控，双重保证精准稳定航行 抗电磁环境干扰能力强、系统电磁兼容性好 续航时间长 断桨保护，支持单桨和不相邻的双桨故障时可保证安全回航 2.3OS-M8飞机参数 表2 飞机参数 类型 八旋翼无人机 轴距直径 1280mm 飞机自重 7.1kg 材质 碳钎维，航空铝 飞控数量 双GPS双飞控 最大起飞重量 17kg 起飞场地要求 不小于3.5平方米 飞前

准备时间 小于5分钟 续航能力 负载35分钟 巡航速度 0-12m/s 降落场地要求 不小于4平方米 维护维修 模块化设计完全具备互换 作业高度 60m-350m 1：500航测面积 约0.3平方公里 1：1000航测面积 约0.6平方公里 海拔高度 不大于4500m 最大抗风能力 6级 天气限制 能见度不低于400米 控制半径 1-10公里

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020-******** 186******** 图5 OS-M8外观 2.4传感器简介 浙江中海达微型5镜头航摄仪外壳采用航空级工业铝材，热胀冷缩率小、强度与延展性的安全指标更高，更加有力的保障其内置多台传感器的使用安全。采用外部触屏设计，可视化操作，数字化信息显示，彻底摆脱指示灯的间歇性提示烦恼，采用一体化供电解决方案，有效保障作业时间。 2.5相机参数 表3 相机参数 重 量 2.1kg 尺寸 181*181*165毫米 总像素 大于1亿 供电方式 一体化供电 起飞模式 自主/手动 位置记录 机载pos 降落模式 手控/自主 安全配置 支持随机单桨损坏、双桨不相邻损坏 安全控制 双星双控、断桨保护、失控返航 悬停精度 垂直方向0.5m水平方向1.5m 最大上升速度 5m/s

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020-******** 186******** 快门触发 WM或电平信号，同时触发 镜头 选用定焦镜头，焦距小于35mm 存储 32GB*5 传感器尺寸 23.2mm*15.4mm 像元大小 2.4um 供电电压 11.2v CCD开机 单独可控和统一开机 电池检测 液晶屏显示并低电压灯光预警 姿态稳定 与机身一体化稳定，角度识别小于1度，调整范围±20度，调整时间小于1秒 影像分辨率 0.01～0.1m 工作环境 -10°C～40°C 图6 OS-M8倾斜相机 2.6影像获取流程 根据测区的地形、地貌条件，制定合理的航摄计划，选择最有利的飞行时机，利用先进的倾斜摄影测量技术对测区进行航空摄影，获取测区的最佳影像资料。

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020-******** 186******** 具体流程如下： 图7 倾斜影像获取流程

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020-******** 186******** 3 三维重建 3.1 概述 获取原始影像及POS数据之后，要先进行三维重建，才能得到三维场景数据，才能对数据进行后期的加工和利用。本方案中，选取的三维重建工具为ContextCapture，通过多视影像联合平差、多视影

像密集匹配以及真正射纠正，最终获得三维成果数据。 3.2 ContextCapture软件简介 ContextCapture软件是一款革命性的全自动三维建模软件，能够通过简单的二维影像生成真实的真实三维实景模型。集成了高性能摄影测量、计算机视觉与计算机和算法，在使用性、稳定性、计算性能、互操作性方面都能够满足工业质量要求。 图8 ContextCapture 3.3 软件优势 1）快速，简单，全自动 无需人工干预，无需依赖昂贵的激光点云扫描系统，仅利用影像，就可以实现从空三加密、多视影像密集匹配、三维模型以及其他地形要素的生成。

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020-******** 186******** 图9 操作界面简单明了 2）广泛的数据源兼容性 支持或接受各种硬件采集的各种原始数据，包括大型固定翼飞机，载人直升机，大中小型无人机，街景车，手持数码相机甚至手机。最新版本的软件支持将点云数据和视频数据作为原始数据辅助三维重建，可以进一步在将近地面三维模型刻画的更加详细、逼真，进一步提高三维模型的精度。 图10 支持多数据源 3）优化的数据格式输出 不仅支持自身s3c、3mx格式，还支持osgb、dae、obj等通用格式，这些格式可以方便地导入各种主流GIS应用平台，而且能生成超过20级金字塔级别的模型型精度等级，能够流畅应对本地访问或是基于互联网的远程访问浏览。

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020-******** 186******** 图11 多种输出格式 4）逼真的三维场景 生成的三维场景不同于传统技术仅仅依靠高程生成的缺少侧面信息的2.5维模型，软件可以生成高密度接近真实场景的点运，在此基础上，生成不规则三角网和基于真实影像纹理的高分辨率实景三维模型，对真实场景在原始影像分辨率下的全要素级别的还原无限接近。 图12 三维场景

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020-******** 186******** 4 精细化单体建模 4.1 概述 三维重建之后，获取到三维场景，还无法对单个模型进行属性的编辑，也不能对其进行空间分析和利用。需要通过专业的工具对三维场景进行单体化和修饰，使其具有更广阔的应用方向。 图13 OSketch建模流程 4.2 OSketch简介 OSketch软件是浙江中海达自主研发的倾斜摄影测量精细建模软件，可集成多种倾斜摄影测量影像和空三成果，实现高效率、高

精度的城市精细三维模型建模。为用户提供了一系列交互简洁方便的三维建筑物几何精细快速建模、建筑物语义自动提取 、复杂纹理自动融合、纹理自动映射、智能曲面纹理编辑、自动模型质量控制等专业化、高质量的软件产品及服务。

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020-******** 186******** 图14 OSketch建模界面 4.3 软件特点 1) 高精度多细节层次建筑物单体化模型（LOD1，LOD2，LOD3）快速构建 用户可以构建自己的LOD3几何部件模型库，将常用的垃圾桶、路灯、窗户等部件放入本地模型库中，方便用于其他工程。这个部件可自动构建拓扑和消除重叠面，提高建模效率，减小数据冗余。 图15 几何细节层次与语义层次 2) 建筑物单体化模型最优化纹理自动提取 从倾斜摄影数据源头解决问题，挑选影像中无遮挡最优纹理映射。基于GPU计算，自动生成建筑物无遮挡精细纹理，解决人工干干预程度高的问题。 3) 建筑物复杂纹理自动融合 传统建模软件进行纹理映射时，贴图不完整、分布于多个影像文件中，导致每张纹理单独存放，造成大的数据冗余。OSketch软件将多张纹理打包成单张纹理，重新计算纹理映射信息，提高海量数据的加载效率，降低存储索所占空间。

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020-******** 186******** 图16 压缩纹理 4.4 软件优势 1) 新建工程无需数据格式转换、生成影像金字塔等复杂操作； 新建工程所需三维模型为通用的osgb格式，不需要经过格式转换，可以直接加载。空三加密成果中的无畸变影像可以直接加载到工程中，提高我们建模的精度。 图17 新建工程 2) 基于Sketchup强大的编辑平台，简单易学； Sketchup软件是目前主流的三维建模软件之一，几乎所有的编辑操作具有快件方式，用户也可以根据自己的建模习惯自定义快捷方式。

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020-******** 186******** 图18 简洁界面 3) 无畸变影像和三维模型交互建模； 在工程中，无畸变影像和三维模型可以同时加载也可以选择隐藏。模型轮廓可以用无畸变影像来控制，也可以以三维模型为依据。 图19 影像和三维模型联合建模 4) 一键纹理自动映射； 贴纹理时只需要点击“纹理映射”按钮，软件会自动映射每个面所对应的真实纹理，相对于传统的建模方式，纹理更加真实。

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020-******** 186******** 图20 自动纹理映射（阴阳面对比） 5) 多格式精细模型输出。 精细模型的输出格式有obj、dae等通用格式，也可以通过简单操作，转换成osgb格式。 图21 导出界面

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020-******** 186******** 5 倾斜摄影三维测图 5.1 概述 三维立体测图是倾斜摄影数据成果又一应用方向，三维重建获得的三维模型，带有丰富的、具有精度保障的空间及属性信息。这些数据都可以通过专业软件进行采集、提取，成果可直接用于测图并入库。本方案中采用EPS3D Survey三维测图平台。 5.2软件简介 EPS3D Survey三维测图系统，是基于自主版权的EPS地理信息工作站研发的产品。提供基于正射影像（DOM）、实景三维模型（osgb、dae、obj、dsm等）、倾斜影像（jpg）、点云数据(地面激光扫描、机载Lidar、测量车、无人机等)的二三维采集编辑工具，支持大数据浏览以及高效采编库一体化，直接对接不动产、地理国情等专业应用解决方案。 图22 EPS3D Survey测图面板 5.3软件特色 针对倾斜摄影进行的定制开发，基础模块依托于强大的EPS平台。独有的实体符号化技术，能直接在一个平台上完成测图、编辑、入库所有测图步骤。

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020-******** 186******** 表4 EPS3D Survey特色功能 数据库实时动态更新信息映射技术实体对象符号化技术模板定制技术多源海量空间数据集成技术支持自主二次开发海量三维数据高速浏览、编辑DEM+三维模型；二三维高效联动测图真正意义实现裸眼三维测量精度高，符合测图要求“图属库”一体化 三维测图系统基于EPS地理信息工作站基础研发产品，系统同一平台，共享平台采、编、处理、质检等功能。 具备以数据库为核心，构建图形与属性共存的数据存储结构，融图形与属性于一体; 具备GIS（信息）与CAD（制图）在数据层面上的统一；具备投影设置、坐标换算、拓扑处理、自动接边、数据转换等工具；提供基于三维模型独特快捷房屋绘制、模型提取、地物采集等专用功能。支持DOM与DEM叠加生成实景三维模型支持透视投影与正射投影切换支持自动提取高程点、自动生成等高线专业项目定制 系统提供直接对接不动产、常规测绘、三维建模等专业应用解决方案，基于三

维测图系统，遵循专业标准要求，直接采编的符合要求信息化成果数据，成果数据可直接入专业数据库。强大的基础平台多源数据协同作业强大的三维可视化功能 5.4三维测图流程 原始影像经过三维重建之后，得到DOM和三维模型。在EPS3D Survey中经过简单的格式转换，即可加载二三维数据。在软件中，可以快速的进行模型浏览和数据采集，并同步编辑属性。最后的成果可以直接入库，也可导出成行业主流测图软件支持的格式。

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020-******** 186******** 图23 EPS3D Survey测图流程

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020-******** 186******** 6 应用案例 6.1 城市三维建模 随着经济和生活水平的日益提高，人们愈来愈关注城市建设的数字化和智能化。三维建模作为和“数字城市”和“智慧城市”地理空间框架建设工程的一个重要组成部分，模型数据成果能较好从多角度体现城市的立体景观，直观且真实地还原城市风貌，为城市的规划、建设，以及民众生活带来便利。OSketch软件自动单体化建模软件，为城市三维建模提供了高效且精准的解决方案。 图24 城市三维场景

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020-******** 186******** 图25 城市建筑精细化单体模型 6.2 矿山填挖方分析 不论是正在生产建设中的矿山还是要废弃的矿山，由于自然条件复杂、作业环境较差，加之人们对矿山灾害客观规律的认识还不够全面、深入，有时麻痹大意和违章作业、违章指挥，这就造成发生某些灾害的可能。摄影测量技术为及时有效的观测矿山及其周围一定范围内地势地貌变化，估计填挖方工作量和作业时间提供了快速获取资料的解决方案。数字摄影测量技术能够快速的获取矿山的影像资料，经过专业的摄影测量软件，最终获得矿山4D产品或者三维模型，并且保证这些资料的时效性，为决策者提供有效的决策依据。 图24 数据采集

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020-******** 186******** 图25 模型构造 图26 对比分析 6.3 数字景区三维展示 现代社会经济的不断发展，人们生活水平不断提高，旅游风景区逐渐受到人们的关注。旅游区风景秀丽，景色怡人，给人们提供了休闲

. 娱乐的好场所。但旅游区的安全隐患也给人们带来了一丝忧虑。特别是假期时间由于旅游人员流量大、车流量多，所以为旅游区内安全防范带来很大难度。当前的安全管理工作全部由旅游区管理人员完成，人员配备及工作量无法在短时间解决。为给每一位旅游者提供一个美好的休闲娱乐环境。最好的办法就是景区的数字化。不同与传统的二维景区地图，利用倾斜摄影测量技术，可以对景区所有区域进行三维重建。并且对景区中的地物进行模型单体化，单体化之后的地物可以附加属性。在遇到突发状况时，景区管理人员可以快速的了解事发地周围的配套设施和地势地貌状况。

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020-******** 186******** 图27 数字景区三维展示 6.4 海岸线、海岛三维测量 海岸带地形测量通常采用人工地面测量的方法，但在人和船只难以到达的陡崖、泥滩、红树林密集区或靠人工测量要花费较长时间的岛礁，采用传统方法不能满足及时获取准确信息的需求。无人机具有灵活机动、飞行成本低等特点，可作为一种及时获取海岸带基础地理信息的有效手段。利用倾斜摄影测量技术，可快速获取测区中任意一点的多视影像，经过区域网联合平差和密集匹配，得到测区的点云数据，最终经过纹理映射得到整个测区的三维模型和各种4D（DLG、DEM、DSM、DOM）数字产品。在海岛测量中，可以迅速地获取原始影像数据，并自动提取高程点，生成等高线；为岛礁地形测量提供快捷、准确的测量方式。这些产品的本身可作为基础地理信息，由此也可进一步延伸到海岛或海岸带上的附属设施，如建筑物、灯塔、停机坪等的单体化。为海岸线测量、海岛的数字化测绘、岛礁智能测量提供数据支撑。

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020-******** 186******** 图28 海岸线三维地形测绘 图29 海岛地形测量

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020-******** 186******** 7 系统配置清单 7.1 OS-M8配置清单 表5 OS-M8配置清单 序号 名称 型号 单位 数量 备注 1 工业级八旋翼无人机 OS-M8 台 1 2 可视五相立体倾斜摄影吊仓 JH-QX-1000 台 1 3 机载差分 UAV-BX380 套 1 4 军用级三防地面工作站 CF-20 台 1 5 其它附件 双路6S充电站 台 1 6 TaTuu电池 块 6 22000mAH 7 JH定制专用桨 支 8 18寸 8 派力肯安全箱

个 1 9 XT09电台 台 1 10 电台充电器 个 1

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020-******** 186******** 11 万用表 台 1 12 工具盒 个 2 13 快拆桨垫 个 16 14 螺母、转接柱、压母 套 4 3X8 15 圆头螺钉 个 12 3X6 16 圆头螺钉 个 8 17 亚拓螺丝刀 套 1 18 套筒 个 2 总价 7.2软件清单 表6 倾斜摄影测量系统软件清单 产品名称 概述 价格（万元） Context Capture 全自动生成高分辨率真三维模型的自动化建模软件。 OSketch 模型修饰、单体化编辑、自动贴图、模型输出。 EPS 三维立体测图、垂直影像测图

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020-******** 186******** 8 售后服务承诺 8.1 交货验收 交付地点：客户指定的交货地点，在指定地点完成货物交付，货物交付相关一切费用由我公司承担。 交付时间：销售合同生效后10工作日内由我公司组织、安排将本合同项下的产品交至甲方指定地点。 设备交付标准：保证所提供之产品为合格产品，符合国家或行业有关质量标准。 设备验收：客户应在我公司将产品送抵指定地点后的3个工作日内组织验收，验收合格后，我方即完成交付义务。甲方逾期不组织验收的，视为产品已交付。 签收方式：公章签收。 验收依据： 1)按合同配置清单内容清点、核对，对应数量、品牌型号准确无误，外观良好。 2)无人机技术指标及功能验收。 8.2 售后服务 保修制度：对售出的无人机倾斜摄影测量系统硬件部分的主机保修一年、配套附件保修半年。超过保修期的，需要提供产品维修或上门服务的，将收取一定费用。 服务响应时间：服务请求如不涉及产品改动或硬件损坏，在上班时间我们将在8小时内提供解决方案。逢双休日及法定节假日在24小时内提供解决方案。 服务有限保证：本公司对产品提供的售后服务只限于产品应用方面的技术支持，对于产品在应用过程中引起的非因产品内在质量瑕疵所造成的损失，不承担责任。 培训计划：我公司对售出的产品提供一次免费培训服务，重复培训酌情收取

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020-******** 186******** 费用。培训服务在验收工作完成后即时展开，培训时间为3-4日历天，甲方受训人员掌握仪器各项操作及注意事项并签订《培训确认书》后视为培训结束。 8.3培训内容： a、【八轴航测无人机】起飞前安

全检查事项 b、【八轴航测无人机】日常使用注意事项 c、【Futaba T8FG】遥控器通道设置与使用 d、ZERO-TECH软件使用【地面站】 e、无人机航线规划【航线计算与安全注意事项】 f、倾斜摄影航摄仪【五拼相机】使用与注意事项 g、倾斜摄影模型数据生产【自动建模软件】 h、倾斜摄影航片与POS数据整理 i、无人机基础操作【无人机操作零基础客户】