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3D REAL SCENE MODELING
三维实景建模
什么是三维实景建模？概括性来讲三维实景建模，它其实是一种运用数码相机或激光扫描仪对现有场景进行多角度环视拍摄，然后利用三维实景建模软件进行处理生成的一种三维虚拟展示技术。三维实景建模在浏览中可以对模型进行放大、缩小、移动、多角度观看等操作，并且可以查看三维实景模型中的物体的参数（长，宽，高，面积，体积）与实景的数据信息一致。三维实景建模可心用于场地规划、面积测量，土方量计算，另外与实景模型进度分析软件对接可以对工程项目的施工进度分析，实景模型虚拟空间运维管理等。
内业三维建模原理
数据检查
主要检查航空摄影的飞行质量以及航拍影像质量，如实际影像重叠度、像片倾角和旋角、航线弯曲度，摄区覆盖范围、影像的清晰度、像点位移等。如果检查内容不满足内业规范和作业任务要求，则应根据实际情况重新拟定飞行计划进行局部区域补飞或重飞。
空三加密
空三是空中三角测量的简称。相机输出成像时的位置和姿态都是有误差的，倾斜摄像测量的空中三角测量计算，目的是自动估算每个相机属性信息及每个像片的位置和角元素信息，准确地掌握每个输入影像组（每个相机获得的像片组成一个单独的影像组）的属性及每个像片的姿态信息，用来执行三维重建。
第一步：找出每张像片有特征的点——特征点提取
? 像片中颜色或纹理变化剧烈的点称之为特征点
? 一般用像素值本身及其周围像素关系来描述特征点
第二步：将不同像片中相同的特征点关联起来——特征点匹配
? 将不同照片特征信息一致的特征点关联
? 需保证同一特征点能被不同像片拍到（有重叠度）
? 提取算法需能在不同亮度、不同尺度、不同角度等情况下，都能关联特征点
? 匹配的特征点数量会低于第一步提取的特征点数量
第三步：根据匹配结果调整相机位置姿态——区域网平差
? 根据初始带误差的相机位置和姿态，匹配的特征点空间中不能相交
? 平差就是通过调整相机内参、成像时位置和姿态，让特征点在三维空间中相交的误差最小
? 调整时会以初始位置和姿态做参考，在设定的范围内做调整（大疆智图中的初始POS精度）
? 特征点被越多的照片观测到，参考信息越多，平差可靠性就会越强
实景三维模型建立
密集匹配
以空三调整过相机位置和姿态的照片作为输出，进行逐像素匹配，生成稠密化的三维点云。
构三角网
将三维点云，以某种规则（如狄利克雷三角网）构建三角网，构网时需保证三角形足够平滑，三角形之间不交叉。
纹理映射
找到拍摄到三角面片的照片，通过一定的规则选出最佳拍摄角度，给三角面片赋色 。
基于原始影像及空三成果，即可使用大疆智图内业处理软件生成三维模型及派生数据，包括DOM、DSM、密集点云、三维模型数据（osgb、obj等格式）的数据。
大疆智图软件处理流程
实景模型生产流程图
第一步：点击新建任务——可见光选项——任务名称命名
启动 DJI Terra 软件并登录后，点击左下角新建任务，选择【可见光重建】
第二步：添加相片——空中三角测量（有相控点需要进行刺点平差计算）
? 可通过以下两种方式添加原始影像：
1）点击【图片】图标，从计算机中选择影像进行数据添加，可 Ctrl+A 全选所有照片进行导入。
2）点击【文件夹】图标，从计算机中选择影像所在文件夹，进行数据添加；若文件夹下有子文件夹，会自动添加所有的子文件夹下的影像。
? 选择指定范围影像
若需要保留或删减指定范围内的影像，可在影像管理界面进行如下操作：
1） 添加区域边界点
点击【编辑】图标，使用鼠标左键在地图上添加边界点以绘制框选区域。如果事先设置了 KML 范围，也可点击【导入KML文件】图标来导入 KML 文件，文件中所包含的点将作为边界点形成框选区域。
2） 编辑边界点
使用鼠标左键点击边界点将其选中，按住鼠标左键并拖动可调整边界点位置，在边界线上点击鼠标左键可插入新的边界点。点击 删除当前选中的边界点，点击【删除】图标，删除所有边界点。
3） 选定区域后，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择删除框内或框外照片。
完成操作后，点击返回重建页面。
? 空三参数设置
1. 场景
不同的场景对应不同的匹配算法，可根据拍摄方式的不同选择合适的场景。其中，
普通场景：适用于绝大多数场景，包括倾斜摄影和正射拍摄的数据。
环绕普通场景：适用于环绕拍摄的场景，主要针对细小垂直物体的重建，如基站、铁塔、风力发电机等。
电力线普通场景：适用于可见光相机（如 P4R）采用垂直电线的Z字型拍摄电力线的场景。
2. 高级设置
1） 特征点密度
高：单张影像提取较多的特征点，适用于对成果精度和效果要求较高的场景。
低：单张影像提取较少的特征点，适用于需要快速出图等场景。
2） 被摄地物距离
如果使用的是集群计算，则此处可以看到【被摄地物距离】设置项，表示采集数据时，相机与被摄地物的的距离，如有多个不同距离，则取最短距离。此参数用于指导空三分块，被摄地物距离越大，空三解算越慢。
3） XML 格式
可选择输出XML格式即 ContextCapture Blocks Exchange，坐标系建议与二、三维重建坐标系保持一致。
? 空中三角测量——像控点刺点（无像控点可忽略）
像控点是在影像上能够清楚的辨别，且具有明显特征和地理坐标的地面标识点。可以通过 GPS、RTK、全站仪等测量技术，获取像控点的地理坐标。然后通过软件刺像控点的方式将像控点与拍摄到该点的照片关联起来。
像控点分为控制点和检查点，控制点用于优化空三的精度，可提升模型精度，也可实现地方坐标系或85 高程系统的转换。检查点用于检查空三的精度，可通过检查点来定量对精度做评价。
像控点导入
1）先选择像控点的坐标系统及高程系。如果 POS 高程为椭球高，像控点高程为85高，或者像控点使用的是地方坐标系，则应将坐标系选择为“任意坐标系”。
2） 在像控点列表，点击【导入像控点文件】按钮，将像控点文件导入。
像控点编辑
1）选中任一像控点，在照片库右方开启【仅展示带控制点的】选项，点击照片库中包含此像控点的某张影像，左侧区域将出现刺点视图，其上的蓝色准星表示所选像控点投影到此影像中的预测位置。建议在一个测区使用至少 5 个分布均匀的控制点，单个控制点的刺点影像不少于 8 张（若为五镜头的数据，建议每个镜头的刺点影像不少于 5 张），影像位置尽可能分散，且刺点点位避开影像边缘。
2）针对特殊的坐标系或使用了85海拔高系统，刺点流程：空三——导入像控点文件——像控点坐标系统选择为已知坐标系——刺点——将坐标系调整为任意坐标系——优化。
针对已知坐标系，且高程系统与无人机数据采集时一致，刺点流程：空三——导入像控点文件——像控点坐标系统选择为已知坐标系——刺点——打开影像 POS 约束——优化。
所有像控点刺点完成后，点击【优化】或者【空三】按钮，进行空三优化解算，完成后将生成空三报告，左侧区域的空三也将更新为优化后结果。空三报告中重点关注控制点或检查点的误差及整体误差，如误差过大，则精度不合格，需要对误差较大的点重新刺点或增加像控点数量。
第三步：二三维实景模型生产
二维重建
1. 选择重建分辨率：高为原始分辨率，中为原始分辨率的 1/2，低为原始分辨率的 1/3。
2. 选择建图场景：无论是城市还是农村，测绘作业都应选择城市场景。农田场景和果树场景是适配大疆农业植保机使用的。
3. 兴趣区域：空三完成后，点击高级设置的【兴趣区域】，进入兴趣区域编辑页面。选择兴趣区域进行建模，只生成兴趣区域内的建模成果，可以节省建模时间，提高效率。
4. 输出坐标系：刺了像控点，则输出坐标系一定要与像控点坐标系保持一致。
5. 分幅输出：当原始影像数据过大时，生产的二维 DOM/DSM TIF 图数据量较大，导入第三方软件时可能出现无法加载或加载较慢时，此时建议使用分幅输出功能，将一个大的 tif 规则的裁切成若干个小的 tif 文件。
三维重建
1. 选择重建分辨率：高为原始分辨率，中为原始分辨率的 1/2，低为原始分辨率的 1/4。
2. 选择合适的建图场景
普通：适用于绝大多数场景，包括倾斜拍摄和正射拍摄的场景。
环绕：适用于环绕拍摄的场景，主要针对细小垂直物体的重建，如基站、铁塔、风力发电机等。
电力线：适用于可见光拍摄电力线且只想要重建电力线点云的场景。注意电力线场景只生成点云，不生成三维模型。且电力线场景仅电力版和集群版功能开放
3. 兴趣区域：空三完成年后，点击高级设置的【兴趣区域】，进入兴趣区域编辑页面。选择兴趣区域进行建模，只生成兴趣区域内的建模成果，可以节省建模时间，提高效率。
4. 输出坐标系：刺了像控点，则输出坐标系一定要与像控点坐标系保持一致。
5. 成果格式 ：
点云格式
1. PNTS 格式：默认生成以在 Terra 显示
2. LAS 格式：ASPRS LASer，三维点云格式，V1.2 版本格式
3. S3MB 格式：超图 LOD 点云格式
4. PLY 格式：非 LOD 点云格式
5. PCD 格式：非 LOD 点云格式
模型格式
1. B3DM 格式：默认生成以在 Terra 显示
2. OSGB 格式：LOD 模型格式
3. PLY 格式：非 LOD 模型格式
4. OBJ 格式：非 LOD 模型格式
5. S3MB 格式：超图 LOD 模型格式
6. I3S 格式：LOD 模型格式
成果输出
DOM
数字正射影像图（Digital Orthophoto Map），简称DOM，是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，同时具有地图几何精度和影像特征的图像。
实景三维模型(osgb、obj等格式）
实景三维是客观真实反映现实世界的三维模型,具有单体化、实体化、结构化、语义化的特点,通过融合模型三维、倾斜三维、全景三维,形成可空间量算和综合分析的模型，是一种泛三维，集多种模型优点于一体的三维数据成果。通过三维模型的方式在电脑上进行数字化展现，核心点就是“三维”与“真实”。理想情况下，在电脑里看到的模型应该跟真实世界完全一样，比如一跟电线杆、一棵树、一栋房子，看起来是一模一样的。
内业数据采集
实景三维模型生产完成后，应使用像控点和检查点对模型精度进行检查。地形地籍图数据采集主要采用清华山维EPS 5.0、cass3D等专业软件，按照三维实景模型进行采集生产。对于按照三维实景模型采集不准或与实地不符的地形地物，采用全站仪或GPS RTK测定地形地籍要素的坐标和高程，对于部分隐蔽点则采取皮尺或手持激光测距仪丈量边长，用边长交会方法求得其坐标，也可采用方向交会法测定地物点的位置。
采集的地形图要素应包括如下内容：各级控制点、居民地和垣栅、工矿建（构）筑物及其他设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等各种地物、地貌、以及地理名称注记等。
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