一(yī / yì ／yí)、業務需求

      近年來(lái)，高分辨率衛星獲得了(le／liǎo)較快的(de)發展，其獲取的(de)圖像經過輻射校正後達到(dào)了(le／liǎo)相當高的(de)精度，結合衛星變軌或相機側擺等方式，同一(yī / yì ／yí)地(dì / de)域的(de)重訪周期大(dà)大(dà)縮短，非常有利于(yú)對目标場景的(de)三維精細化建模，并使利用高分辨率衛星影像制作三維地(dì / de)形及建築物建模成爲(wéi / wèi)可能。便于(yú)對全球範圍内地(dì / de)形地(dì / de)貌、地(dì / de)理環境和(hé / huò)相關自然與人(rén)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(le／liǎo)更多地(dì / de)使用價值和(hé / huò)空間。得益于(yú)高分辨率衛星數據源的(de)日益豐富，以(yǐ)及多源遙感衛星影像處理能力的(de)不(bù)斷增強，三維模型生産方面有着廣闊的(de)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(rén)工地(dì / de)物的(de)采集的(de)方式獲取影像的(de)建築物表面紋理。最後實現基于(yú)衛星影像的(de)三維建模。這(zhè)種模式可以(yǐ)爲(wéi / wèi)無法或很難獲取航飛數據的(de)區域提供三維建模方案。

二、方案描述

      利用高分辨率光學衛星影像進行重點目标及建築物精細化三維建模的(de)方法。以(yǐ)國(guó)内外主流高分辨率光學衛星影像數據爲(wéi / wèi)主要(yào / yāo)數據源，以(yǐ)DEM／ DOM、控制點數據等已有數據庫爲(wéi / wèi)控制通過平差得到(dào)影像位置，自動提取三維點雲，利用算法從點雲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(de)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(dào)的(de)衛星三維模型紋理對應性精度更有保證，紋理均爲(wéi / wèi)原始影像上(shàng)計算獲得，與其他(tā)地(dì / de)理信息數據信息或屬性數據可以(yǐ)更好的(de)疊加，使得多源數據發揮一(yī / yì ／yí)加一(yī / yì ／yí)大(dà)于(yú)二的(de)效能。與InSAR等數據及矢量數據疊加便于(yú)一(yī / yì ／yí)步實現平面/高程與趨勢屬性數據的(de)拟合，便于(yú)更真實的(de)呈現模拟效果，更好的(de)服務與相關行業。

三、服務模式

• 常規模式

      常規拍攝過程中采用計劃編程下單模式，提供的(de)衛星數據須經過輻射校正和(hé / huò)系統幾何校正，分辨率滿足優于(yú)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(de)原始影像數據，實時(shí)雲量判讀，準确性達到(dào)98%及以(yǐ)上(shàng)，提供統計報表。後期影像拼接色彩調整服務，影像在(zài)大(dà)範圍顔色和(hé / huò)色調顯示基本一(yī / yì ／yí)緻，圖像色相及亮度調整後，相鄰幅重疊區域，亮度相差低于(yú)10%，合理地(dì / de)選擇鑲嵌線，并進行羽化處理，鑲嵌後達到(dào)相鄰影像色調基本一(yī / yì ／yí)緻。原始影像質量整體精度一(yī / yì ／yí)緻、色調均勻、紋理清晰、反差适中、色彩自然過渡、水利要(yào / yāo)素突出(chū)。

      常規模式下三維實景建模系統采用全自動+人(rén)工幹預的(de)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産和(hé / huò)必要(yào / yāo)編輯，生産出(chū)滿足精度要(yào / yāo)求的(de)标準三維産品。

• 應急模式

      由于(yú)每顆衛星的(de)數據獲取能力和(hé / huò)特點的(de)不(bù)同，包括衛星搭載的(de)傳感器類型、側視能力、成像模式、分辨率、觀測波譜、有效地(dì / de)面視場、重訪周期等的(de)差異，使得用戶迫切需要(yào / yāo)一(yī / yì ／yí)套能夠分析在(zài)一(yī / yì ／yí)定時(shí)間周期内，實現對感興趣區域的(de)多星、多傳感器、多成像模式的(de)聯合成像解決方案，包括時(shí)效性及覆蓋能力的(de)分析等實際應用需求。這(zhè)種聯合成像解決方案不(bù)但能夠在(zài)航天器的(de)研發過程中，爲(wéi / wèi)有效載荷、單星及星座平台的(de)研發作論證支撐；特别是(shì)當地(dì / de)震、洪水等重大(dà)自然災害發生時(shí)，這(zhè)種聯合成像解決方案将更能夠滿足災害快速響應的(de)需要(yào / yāo)，充分發揮遙感技術在(zài)科學救災減災中的(de)重大(dà)作用。

      同時(shí)在(zài)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(dào)三維模型制作的(de)全過程，快速響應應急生産需求。

四、方案組成

• 數據采集

      爲(wéi / wèi)确保模型質量（包含模型的(de)結構完整度和(hé / huò)紋理提取等），采用的(de)數據需是(shì)亞米級分辨率傳感器且從不(bù)同角度拍攝的(de)影像。

• 數據處理系統

     1.基于(yú)Windows操作系統、基于(yú)圖形用戶界面，進行數據輸入輸出(chū)和(hé / huò)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.軟件計算過程無需人(rén)工幹預，所輸出(chū)的(de)三維格網模型能夠準确、精細地(dì / de)複原出(chū)建模主體的(de)真實細節構成，能輸出(chū)高分辨率的(de)帶有真實紋理的(de)三角網格模型；

     3.軟件能良好支持衛星遙感的(de)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(dì / de)面控制點數據等結合處理；

     4.支持人(rén)工修飾模型，并将人(rén)工修飾後的(de)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(shí)監控）；

     6.軟件支持主從式分布式運算，軟件在(zài)進行空三和(hé / huò)建模運算過程中不(bù)會影響和(hé / huò)中斷軟件主界面的(de)功能和(hé / huò)操作。

五、方案特點

     1.遙感影像覆蓋範圍廣、成本低而(ér)且較高的(de)分辨率所以(yǐ)能夠快速獲取精确的(de)數據。

     2.具有高度自動化的(de)流程：模塊通過平差得到(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(de)自動處理。

     3.高效率：1周-4周左右/一(yī / yì ／yí)個(gè)城市或者400km²（20公裏*20公裏）。

     4.數據處理對地(dì / de)面控制點依賴性低。僅需要(yào / yāo)極少的(de)地(dì / de)面控制點就(jiù)可滿足低分辨率實景三維模型的(de)生産需求。

     5.高精度:平差可調可控保證模型提取的(de)幾何基礎；模型相對精度約爲(wéi / wèi)5個(gè)像素，模型整體質量與獲取的(de)多角度影像相關，絕對精度與傳感器提供的(de)初始精度相關；利用控制點達到(dào)1.5-2m CE90 (即影像中90%以(yǐ)上(shàng)兩點之(zhī)間測得的(de)結果與實測值之(zhī)間的(de)誤差在(zài)1.5-2米以(yǐ)内)。

六、應用領域

      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(guó)土資源，地(dì / de)質勘探，礦産冶金等，覆蓋建築設計，工程與施工，文物保護，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：非城區三維模型

圖：非城區三維模型