随着智慧城市、数字城市建设的不断推进，城市三维建模技术成为讨论的热点[1]。传统的三维建模通常包括BIM、AutoCAD、3DSMax等软件，基于影像数据、平面图等进行人工建模，建设周期长、成本高、反差大[2]。无人机测绘技术发展迅速，利用倾斜摄影测量技术建立三维实景模型降低了三维建模成本，缩短了项目周期，成为三维建模的主要技术手段。三维模型作为城市规划、建设、管理和信息化的基础数据，极大地推动了城市化进程[3]。1无人机倾斜摄影测量技术无人机倾斜摄影测量打破了传统摄影测量方法只能从垂直角度获得正射影像的局限，可以同时获取前、后、左、右及正射5个方向的影像数据，通过POS系统与IMU的组合，实时记录载体的位置、姿态、速度等导航信息，再结合POS数据初步计算出外方位元素，结合传感器的成像模型，解算出每个像元的物方坐标，再经过相对定向和精确匹配，结合野外少量的控制点坐标，便可得到倾斜影像的空中三角测量成果[4]。根据影像信息分析地形间的几何位置关系及纹理特征进行三维重建，最终得到实景三维模型。2常用的三维建模软件ContextCapture、PhotoScan、Pix4Dmapper以及大疆智图是业界主流的三维建模平台。ContextCapture是Bentley旗下的一款可由简单的照片或点云自动生产详细三维实景模型的软件，具有较高兼容性。主要由Master（主控制台）、Engine（任务启动引擎）、Viewer（三维模型展示）等组成，通过导入需要处理的航摄像片，进行相应的参数设置后便可完成空三加密、三维建模重建、DOM、DSM生成等工作。Pix4Dmapper是一款专门用于测绘的软件，能够完成数据采集（pix4Dcapture）到DOM、DSM及三维模型生产，由移动端采集App+Web端展示+云计算+本地端处理及展示。PhotoScan是由Agisoft LLC研发的全自动生产三维模型的建模软件，操作简单，数据处理的容错率较低，易报错。大疆智图是DJI大疆推出的无人机航测软件，能将无人机采集的数据转为正射影像与三维模型，可以自主航线规划、飞行航拍，具有二维多光谱重建、激光雷达点云处理、精细化巡检等功能的PC应用软件。从硬件要求、模型精细度、处理时间等方面对比4款软件[5]，本文选择ContextCapture和大疆智图进行三维模型建模平台。3倾斜摄影测量三维建模的技术流程3.1无人机摄影测量技术3.1.1资料收集收集测图区域现有的地形图、影像资料确定项目成图精度、测区范围、坐标系统等基本信息，初步选定像控点的大概位置。3.1.2实地踏勘进行实地勘察观察周边环境，依据无人机的起降条件选择尽可能开阔的场地；远离人群、高大的建筑物、机场、军事管辖区及其他敏感区域；要求地面平整、进场条件较好、视野开阔、风向有利、距离作业区域较近。禁飞区需要进行航飞空域申请，选取合适的场地和飞行时间，制定航飞计划。3.1.3航线规划确定测区范围，利用谷歌或奥维地图导入KML范围线，编辑成最优航线。根据航空摄影测量相关规范、成图比例尺，设置航摄比例尺、航高、影像重叠度。航高的确定利用测图所需的比例尺确定地面分辨率，依据公式计算航高，再依据项目的要求、测区的地形和建筑物的高度确定最终设置的航高。1∶500对应分辨率不超过5 cm，1∶1 000对应分辨率8~10 cm，1∶2 000对应分辨率15~20 cm。航高计算公式：Hf=GSD∞ （1）式中：H——航高；f——相机焦距；GSD——地面分辨率；α——像元大小。根据地形复杂程度，确定影像的重叠度。传统摄影测量中，航向重叠度一般为60%~80%，最小不低于53%；旁向重叠度一般为15%~60%，最小不低于8%。无人机航测时，根据项目需求不同，通常分为：山地、密集建筑区航向重叠75%~85%，旁向重叠75%~85%；一般建筑区航向重叠65%~75%，旁向重叠65%~75%；系数建筑区、荒地航向重叠60%~70%，旁向重叠60%~70%。较高的重叠率可以提高像片连接点的次数，避免出现像片连接粗糙、连接点平差结构弱的缺陷。3.1.4像控点布设选择空旷、平坦明显地物点，选取标靶式像控点标记标定像控点。像控点尽量用平滑测量保证精度，并拍照记录下准确点位，便于内业刺点。一般情况下会多准备1~2个控制点，防止照片不清晰、被人挪动等原因导致点不可用的情况，导致内业步骤无法刺点。3.1.5航拍实施按照航摄飞行计划，天气晴朗、低空、无云雾的天气进行航摄相片的拍摄。飞控手应做到遥控器不离手，时刻注意无人机飞行状态，且不能对遥控器有误操作。另外需要对地面站进行监测，实时了解无人机飞行姿态与飞行轨迹。3.2数据预处理主要检查照片是否完整，检查POS数据与影像数据个数是否一致，重命名建立两者之间的对应关系；检查航飞是否出现相对漏洞或绝对漏洞，对于漏洞区域要按照原先的设计参数进行补摄；对影像进行图像增强、匀光匀色、去畸变等处理；检查影像的重叠度和姿态，生成航飞质量检查报告，查看航飞成果是否合格。3.3三维模型构建空中三角测量是通过提取影像中的同名像控点进行匹配点连接，将像控点坐标与POS数据进行联合平差，计算出外方位元素。构建不规则三角网，生成初步的三维模型，同时根据空三解算出的影像位置信息和三维模型空间位置信息，实现目标纹理的自动映射，最终输出基于真实自然纹理的高分辨率实景三维模型[6]。4工程应用4.1获取遥感影像数据本测区以浙江省某办公楼为例，坐标系为2000国家大地坐标系（CGCS2000）。采用经纬M300RTK无人飞行器结合大疆禅思p1镜头进行航摄影像的拍摄。飞行器参数如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.T001表1飞行器参数指标参数指标参数飞行高度/m≤7 000GNSSGPS+GLONASS+BeiDou+Galileo飞行轴距/mm895飞行时间/min≤55飞行速度/（m/s）23可抗风速/（m/s）15大疆禅思p1镜头参数如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.T002表2大疆禅思p1镜头参数指标参数指标参数像元尺寸/μm4.4等效焦距/mm35有效像素/pix4 500万ISO范围100~25 600图像分辨率/dpi72底片宽度/pix8 192×5 460平面精度/cm3高程精度/cm5将地面的分辨率设置为3 cm，相机像元尺寸为0.004 4 mm，相机焦距设置为35 mm。设置航向重叠率80%，旁向重叠率70%，旁向重叠率（倾斜）60%，航向重叠率（倾斜）70%。拍摄五组影像数据，共计193张影像。4.2实景三维模型以办公楼倾斜摄影获取的遥感影像为数据，利用Context Capture软件历经5.47 h建立三维模型；大疆智图历经38 min建立三维模型，同Context Capture三维模型截取相同角度；对比发现CC三维模型与大疆智图三维模型区别不大，大疆智图颜色稍暗。CC建模、大疆智图办公楼侧面如图1、图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.F001图1CC建模办公楼侧面10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.F002图2大疆智图办公楼侧面CC建模、大疆智图建模如图3、图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.F003图3CC建模10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.F004图4大疆智图建模4.3精度评定为了验证两种三维模型的精度，选取了办公楼楼顶10个检查点，采用GPS-RTK技术外业量测检查点的平面坐标利用CASS3D导入Context Capture三维模型xml文件和大疆智图xml文件，利用CASS3D查询指定点坐标的功能，分别量测检查点的平面点坐标进行。CC影像检查点ΔX最大值为-0.038 1 m，ΔY最大值为-0.027 1 m，计算平面误差最大值为0.035 m；大疆智图影像检查点ΔX最大值为-0.026 7 m，ΔY最大值为-0.026 1 m，平面中误差最大值为0.030 m。根据《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形图航空摄影测量内业规范》（GB/T 7930—2008）规范要求，1∶500平地、丘陵地平面位置中误差应≤0.2 m[7]。检查点分布如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.012.F005图5检查点分布5结语本文采用经纬M300RTK无人飞行器结合大疆禅思p1镜头进行某办公楼航摄影像的拍摄，利用Context Capture三维建模软件和大疆智图三维建模软件分别建立模型，精度均符合规范要求。Context Capture建模软件和大疆智图三维建模均可实现城市三维模型的建立。但是在实际操作过程中，由于地形的复杂性，建模会出现细节部分不完善、少部分纹理丢失、拉花等现象，如果要得到精细三维模型还需要进一步修模。