近年來,高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后達到了相當高的精度,結合衛星變軌或相機側擺等方式,同一地域的重訪周期大大縮短,非常有利于對目標場景的三維精細化建模,并使利用高分辨率衛星影像制作三維地形及建筑物建模成為可能。便于對全球范圍內地形地貌、地理環境和相關自然與人文現象等信息進行采集、處理與應用。高分辨率衛星數據有了更多地使用價值和空間。得益于高分辨率衛星數據源的日益豐富,以及多源遙感衛星影像處理能力的不斷增強,三維模型生產方面有著廣闊的前景。
通過利用快速影像匹配技術,生成DOM自動或者半自動人工地物的采集的方式獲取影像的建筑物表面紋理。最后實現基于衛星影像的三維建模。這種模式可以為無法或很難獲取航飛數據的區域提供三維建模方案。
利用高分辨率光學衛星影像進行重點目標及建筑物精細化三維建模的方法。以國內外主流高分辨率光學衛星影像數據為主要數據源,以DEM/ DOM、控制點數據等已有數據庫為控制通過平差得到影像位置,自動提取三維點云,利用算法從點云提取三角面網格制作感興趣區域粗略高程模型,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。通過此方法得到的衛星三維模型紋理對應性精度更有保證,紋理均為原始影像上計算獲得,與其他地理信息數據信息或屬性數據可以更好的疊加,使得多源數據發揮一加一大于二的效能。與InSAR等數據及矢量數據疊加便于一步實現平面/高程與趨勢屬性數據的擬合,便于更真實的呈現模擬效果,更好的服務與相關行業。
常規拍攝過程中采用計劃編程下單模式,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、紅波段與近紅外波段等多光譜信息。對提供的原始影像數據,實時云量判讀,準確性達到98%及以上,提供統計報表。后期影像拼接色彩調整服務,影像在大范圍顏色和色調顯示基本一致,圖像色相及亮度調整后,相鄰幅重疊區域,亮度相差低于10%,合理地選擇鑲嵌線,并進行羽化處理,鑲嵌后達到相鄰影像色調基本一致。原始影像質量整體精度一致、色調均勻、紋理清晰、反差適中、色彩自然過渡、水利要素突出。
常規模式下三維實景建模系統采用全自動+人工干預的三維實景處理流程,利用集群優勢結合系統編輯作業模式對三維模型及單體化進行快速生產和必要編輯,生產出滿足精度要求的標準三維產品。
由于每顆衛星的數據獲取能力和特點的不同,包括衛星搭載的傳感器類型、側視能力、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套能夠分析在一定時間周期內,實現對感興趣區域的多星、多傳感器、多成像模式的聯合成像解決方案,包括時效性及覆蓋能力的分析等實際應用需求。這種聯合成像解決方案不但能夠在航天器的研發過程中,為有效載荷、單星及星座平臺的研發作論證支撐;特別是當地震、洪水等重大自然災害發生時,這種聯合成像解決方案將更能夠滿足災害快速響應的需要,充分發揮遙感技術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動三維實景處理流程,利用集群優勢完成從空三加密、影像匹配到三維模型制作的全過程,快速響應應急生產需求。
為確保模型質量(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且從不同角度拍攝的影像。
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.軟件計算過程無需人工干預,所輸出的三維格網模型能夠準確、精細地復原出建模主體的真實細節構成,能輸出高分辨率的帶有真實紋理的三角網格模型;
3.軟件能良好支持衛星遙感的數據處理,支持無GPS,完整/非完整GPS軌跡數據,及完整GPS/姿態角數據,地面控制點數據等結合處理;
4.支持人工修飾模型,并將人工修飾后的模型進行紋理自動映射;
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.軟件支持主從式分布式運算,軟件在進行空三和建模運算過程中不會影響和中斷軟件主界面的功能和操作。
1.遙感影像覆蓋范圍廣、成本低而且較高的分辨率所以能夠快速獲取精確的數據。
2.具有高度自動化的流程:模塊通過平差得到影像位置,實現提取三維點云、三角面網格提取及紋理化的自動處理。
3.高效率:1周-4周左右/一個城市或者400km2(20公里*20公里)。
4.數據處理對地面控制點依賴性低。僅需要極少的地面控制點就可滿足低分辨率實景三維模型的生產需求。
5.高精度:平差可調可控保證模型提取的幾何基礎;模型相對精度約為5個像素,模型整體質量與獲取的多角度影像相關,絕對精度與傳感器提供的初始精度相關;利用控制點達到1.5-2m CE90 (即影像中90%以上兩點之間測得的結果與實測值之間的誤差在1.5-2米以內)。
包括數字城市,城市規劃,交通管理,數字公安,消防救護,應急安防,防震減災,國土資源,地質勘探,礦產冶金等,覆蓋建筑設計,工程與施工,文物保護,文化遺產等各方面,應用前景非常廣闊。
圖:3D衛星三維模型(13景)
圖:衛星三維模型(11景)
圖:非城區三維模型
圖:非城區三維模型