通(tōng)用的占位符縮略圖

衛星遙感行業(yè) /

衛星影像實景三維建模技(jì)術(shù)解決方案

一(yī)、業(yè)務需求

      近年(nián)來,高(gāo)分辨率衛星獲得了較快的發展,其獲取的圖像經過輻射校正後達到(dào)了相(xiàng)當高(gāo)的精度,結合衛星變軌或相(xiàng)機(jī)側擺等方式,同一(yī)地域的重訪周期大大縮短,非常有利于對目标場景的三維精細化建模,并使利用高(gāo)分辨率衛星影像制作三維地形及建築物(wù)建模成為(wèi)可能(néng)。便于對全球範圍内地形地貌、地理環境和相(xiàng)關自(zì)然與人文現象等信息進行采集、處理與應用。高(gāo)分辨率衛星數據有了更多(duō)地使用價值和空間。得益于高(gāo)分辨率衛星數據源的日益豐富,以及多(duō)源遙感衛星影像處理能(néng)力的不斷增強,三維模型生(shēng)産方面有著(zhe)廣闊的前景。

      通(tōng)過利用快速影像匹配技(jì)術(shù),生(shēng)成DOM自(zì)動或者半自(zì)動人工(gōng)地物(wù)的采集的方式獲取影像的建築物(wù)表面紋理。最後實現基于衛星影像的三維建模。這種模式可以為(wèi)無法或很難獲取航飛(fēi)數據的區域提供三維建模方案。

二、方案描述

      利用高(gāo)分辨率光(guāng)學衛星影像進行重點目标及建築物(wù)精細化三維建模的方法。以國(guó)内外主流高(gāo)分辨率光(guāng)學衛星影像數據為(wèi)主要數據源,以DEM/ DOM、控制點數據等已有數據庫為(wèi)控制通(tōng)過平差得到(dào)影像位置,自(zì)動提取三維點雲,利用算(suàn)法從(cóng)點雲提取三角面網格制作感興趣區域粗略高(gāo)程模型,聯系區域對象的平坦程度,對三角網進行平整、簡化,進行紋理化。通(tōng)過此方法得到(dào)的衛星三維模型紋理對應性精度更有保證,紋理均為(wèi)原始影像上(shàng)計算(suàn)獲得,與其他地理信息數據信息或屬性數據可以更好的疊加,使得多(duō)源數據發揮一(yī)加一(yī)大于二的效能(néng)。與InSAR等數據及矢量數據疊加便于一(yī)步實現平面/高(gāo)程與趨勢屬性數據的拟合,便于更真實的呈現模拟效果,更好的服務與相(xiàng)關行業(yè)。

三、服務模式
  • 常規模式

      常規拍攝過程中采用計劃編程下(xià)單模式,提供的衛星數據須經過輻射校正和系統幾何校正,分辨率滿足優于1米,應包括全色波段、藍波段、綠波段、紅(hóng)波段與近紅(hóng)外波段等多(duō)光(guāng)譜信息。對提供的原始影像數據,實時雲量判讀(dú),準确性達到(dào)98%及以上(shàng),提供統計報(bào)表。後期影像拼接色彩調整服務,影像在大範圍顔色和色調顯示基本一(yī)緻,圖像色相(xiàng)及亮度調整後,相(xiàng)鄰幅重疊區域,亮度相(xiàng)差低(dī)于10%,合理地選擇鑲嵌線,并進行羽化處理,鑲嵌後達到(dào)相(xiàng)鄰影像色調基本一(yī)緻。原始影像質量整體精度一(yī)緻、色調均勻、紋理清晰、反差适中、色彩自(zì)然過渡、水(shuǐ)利要素突出。

      常規模式下(xià)三維實景建模系統采用全自(zì)動+人工(gōng)幹預的三維實景處理流程,利用集群優勢結合系統編輯作業(yè)模式對三維模型及單體化進行快速生(shēng)産和必要編輯,生(shēng)産出滿足精度要求的标準三維産品。

  • 應急模式

      由于每顆衛星的數據獲取能(néng)力和特點的不同,包括衛星搭載的傳感器(qì)類型、側視能(néng)力、成像模式、分辨率、觀測波譜、有效地面視場、重訪周期等的差異,使得用戶迫切需要一(yī)套能(néng)夠分析在一(yī)定時間周期内,實現對感興趣區域的多(duō)星、多(duō)傳感器(qì)、多(duō)成像模式的聯合成像解決方案,包括時效性及覆蓋能(néng)力的分析等實際應用需求。這種聯合成像解決方案不但能(néng)夠在航天器(qì)的研發過程中,為(wèi)有效載荷、單星及星座平台的研發作論證支撐;特别是當地震、洪水(shuǐ)等重大自(zì)然災害發生(shēng)時,這種聯合成像解決方案将更能(néng)夠滿足災害快速響應的需要,充分發揮遙感技(jì)術(shù)在科學救災減災中的重大作用。

      同時在處理過程中三維實景處理系統采用全自(zì)動三維實景處理流程,利用集群優勢完成從(cóng)空三加密、影像匹配到(dào)三維模型制作的全過程,快速響應應急生(shēng)産需求。

四、方案組成
  • 數據采集

      為(wèi)确保模型質量(包含模型的結構完整度和紋理提取等),采用的數據需是亞米級分辨率傳感器(qì)且從(cóng)不同角度拍攝的影像。

  • 數據處理系統

     1.基于Windows操作系統、基于圖形用戶界面,進行數據輸入輸出和整個(gè)處理流程管理, 任務管理至少包括創建任務、提交任務、任務處理進度監控、處理結果可視化等;

     2.軟件(jiàn)計算(suàn)過程無需人工(gōng)幹預,所輸出的三維格網模型能(néng)夠準确、精細地複原出建模主體的真實細節構成,能(néng)輸出高(gāo)分辨率的帶有真實紋理的三角網格模型;

     3.軟件(jiàn)能(néng)良好支持衛星遙感的數據處理,支持無GPS,完整/非完整GPS軌迹數據,及完整GPS/姿态角數據,地面控制點數據等結合處理;

     4.支持人工(gōng)修飾模型,并将人工(gōng)修飾後的模型進行紋理自(zì)動映射;

     5.任務序列管理與監控(支持任務序列調度管理,支持任務處理進度實時監控);

     6.軟件(jiàn)支持主從(cóng)式分布式運算(suàn),軟件(jiàn)在進行空三和建模運算(suàn)過程中不會(huì)影響和中斷軟件(jiàn)主界面的功能(néng)和操作。

五、方案特點

     1.遙感影像覆蓋範圍廣、成本低(dī)而且較高(gāo)的分辨率所以能(néng)夠快速獲取精确的數據。

     2.具有高(gāo)度自(zì)動化的流程:模塊通(tōng)過平差得到(dào)影像位置,實現提取三維點雲、三角面網格提取及紋理化的自(zì)動處理。

     3.高(gāo)效率:1周-4周左右/一(yī)個(gè)城(chéng)市(shì)或者400km²(20公裡(lǐ)*20公裡(lǐ))。

     4.數據處理對地面控制點依賴性低(dī)。僅需要極少的地面控制點就(jiù)可滿足低(dī)分辨率實景三維模型的生(shēng)産需求。

     5.高(gāo)精度:平差可調可控保證模型提取的幾何基礎;模型相(xiàng)對精度約為(wèi)5個(gè)像素,模型整體質量與獲取的多(duō)角度影像相(xiàng)關,絕對精度與傳感器(qì)提供的初始精度相(xiàng)關;利用控制點達到(dào)1.5-2m CE90 (即影像中90%以上(shàng)兩點之間測得的結果與實測值之間的誤差在1.5-2米以内)。

六、應用領域

      包括數字城(chéng)市(shì),城(chéng)市(shì)規劃,交通(tōng)管理,數字公安,消防救護,應急安防,防震減災,國(guó)土(tǔ)資源,地質勘探,礦産冶金等,覆蓋建築設計,工(gōng)程與施工(gōng),文物(wù)保護,文化遺産等各方面,應用前景非常廣闊。

七、模型展示

圖:3D衛星三維模型(13景)

圖:衛星三維模型(11景)

圖:非城(chéng)區三維模型

圖:非城(chéng)區三維模型