無人機三維重建序列圖像

摘要隨著21世紀信息科技迅猛的發(fā)展，測繪行業(yè)從外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)處理到最終產(chǎn)品輸出都已經(jīng)逐漸開始邁入新的時代。近幾年來，無人機的迅速發(fā)展，使得無人機航測這一新的作業(yè)方式逐漸成為主流，更進一步加速了測繪作業(yè)產(chǎn)品從2D轉向3D的步伐。無人機航測與傳統(tǒng)的測量方式進行多角度對比，其具有精致靈活、作業(yè)完成效率高、快速精確、所需成本較低、運用領域普遍等特點，并且它所生成的產(chǎn)品除了傳統(tǒng)的DOM,DEM等產(chǎn)品，還有具有極高還原度的三維模型。這種三維模型可用于突發(fā)災害應急處理、旅游景點展示、國家大型基礎工程建設測量、數(shù)字化城市建設、民用電子三維地圖以及無人汽車的高精度導航地圖等等。本文基于人機航測的基礎知識和原理，利用無人機獲取的序列圖像完成無人機航測的基本處理生成測繪產(chǎn)品同時進行三維建模。本研究基于專業(yè)的無人機航測數(shù)據(jù)處理軟件Pix4D和Photoscan進行三維模型重建實驗分析，并進行兩者在數(shù)據(jù)處理、模型效果及精度進行對比分析。關鍵詞：無人機，三維重建，序列圖像

AbstractWiththerapiddevelopmentofinformationtechnologyinthe21stcentury,surveyingandmappingindustryhasgraduallyenteredanewerafromexternalmeasurement,internalprocessingtofinalproductoutput[1].Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofUAV,thenewoperationmodeofUAVaerialsurveyhasgraduallybecomethemainstream,whichhasfurtheracceleratedthepaceofsurveyingandmappingproductsfrom2Dto3D.Comparedwiththetraditionalmeasurementmethod,UAVaerialsurveyhasthecharacteristicsofexquisiteandflexible,highefficiencyofoperationcompletion,fastandaccurate,lowcost,commonapplicationfieldandsoon,andtheproductsitproducesareinadditiontothetraditionalDOM,.ProductssuchasDEM,aswellasproductswithAthree-dimensionalmodelwithveryhighreductiondegree[2].Thisthree-dimensionalmodelcanbeusedforemergencytreatmentofsuddendisasters,displayoftouristattractions,nationallarge-scaleinfrastructureengineeringsurvey,digitalcityconstruction,civilelectronicthree-dimensionalmapandhigh-precisionnavigationmapofunmannedvehicle,andsoon.Basedonthebasicknowledgeandprincipleofman-machineaerialsurvey,thispaperusesthesequenceimageobtainedbyUAVtocompletethebasicprocessingofUAVaerialsurveytogeneratesurveyingandmappingproductsandtocarryout3Dmodelingatthesametime.Inthispaper,basedontheprofessionalUAVaerialsurveydataprocessingsoftwarePix4DandPhotoscan,theexperimentalanalysisof3Dmodelreconstructioniscarriedout,andthedataprocessingandmodeleffectofthetwosoftwarearecarriedout.Andtheaccuracyiscomparedandanalyzed.Keywords:UAV,three-dimensionalreconstruction,sequenceimage

目錄1緒論11.1研究背景和意義11.1.1研究背景11.1.2研究意義21.2無人機航測技術的現(xiàn)狀21.2.1無人機的現(xiàn)狀21.2.2航測技術的現(xiàn)狀31.3研究內(nèi)容及論文結構32無人機航測原理52.1無人機航測的技術原理52.2無人機航測的作業(yè)流程52.3攝影測量學的定義62.4攝影測量學的基礎理論62.4.1攝影測量坐標系62.4.2方位元素72.4.3三大定向82.4.4共線方程92.5解析空中三角測量112.5.1原理、目的和意義112.5.2解析空中三角測量的方法113三維模型重建實驗143.1三維模型重建技術流程143.2無人機航拍測量作業(yè)143.2.1作業(yè)前準備143.2.2外業(yè)飛行作業(yè)步驟183.3軟件數(shù)據(jù)處理213.3.1基于Pix4D的三維建模213.3.2基于PhotoScan的三維建模283.4三維模型重建實驗精度分析343.4.1三維模型外觀對比343.4.2檢查點精度對比403.4.3實驗結果分析與討論414結論與展望42參考文獻43致謝45

緒論1.1研究背景和意義1.1.1研究背景這幾年來，隨著電子計算機軟硬件技術的陸續(xù)成熟，測繪儀器（水準儀、全站儀、RTK）的核心制造技術以及四大衛(wèi)星系統(tǒng)（美國的“GPS”、俄羅斯的“GLONASS”、歐洲的“Galileo”、中國的“BDS”）的衛(wèi)星不斷完善，測繪行業(yè)正在不斷往“數(shù)據(jù)化”、“現(xiàn)代化”、“全面化”發(fā)展，這也意味著以往被廣大測繪工作人群所詬病的外業(yè)測量方式即將發(fā)生改變。傳統(tǒng)的外業(yè)測量方式往往是一個小組扛著沉重的儀器出發(fā)，在烈日下暴曬工作一整天且作業(yè)效率低重復作業(yè)率高。而新時代全新的測量方式—航空攝影測量，則大大改善了傳統(tǒng)外業(yè)測量的缺點，它至少只需要兩個人、一臺飛機和定制的機載攝像頭，只需要短短的一兩個小時的飛行拍攝即可以回到室內(nèi)進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，大大減少外業(yè)工作時間且數(shù)據(jù)成果精度完全符合生產(chǎn)要求；但是，傳統(tǒng)的航空攝影測量受天氣條件以及飛機起飛環(huán)境條件限制較大，且其對于搭載專業(yè)攝像頭負責攝影的飛機要求相對較高導致測量作業(yè)成本較大，從而致使航空攝影測量在新時代的普遍率較低。但隨著近幾年國內(nèi)外無人機技術的成熟以及史無前例的無人機應用的火爆，眾多知名無人機廠商專門為測量所研發(fā)的無人機都基本可以滿足航空攝影測量的需求。這種以無人機作為空中攝影平臺的新型攝影測量也被稱為無人機航測。無人機，即是通過電磁波設備以及專業(yè)的軟件程序來進行控制操作的小型不可載人飛機。它自帶小巧靈活、應用方便、時效性強的特點。而無人機航測在無人機的基礎上與傳統(tǒng)測量相比，擁有靈敏機動、高效迅速、精度準確、所需成本低、應用范圍廣泛、作業(yè)周期短等優(yōu)勢。無人機航測技術是由空中攝影、地表控制站、內(nèi)部數(shù)據(jù)處理三個部分所組成的[3]?？罩袛z影部分主要包括飛機、高清數(shù)碼相機及全自動智能駕駛儀，用于完成在空中進行攝影測量的工作；現(xiàn)在市場上絕大多數(shù)行業(yè)級應用無人機已經(jīng)內(nèi)置自動駕駛儀的功能，且還能成為高清數(shù)碼相機的掛載平臺。地表控制站部分主要通過無人機遠端控制、地表運輸以及數(shù)據(jù)傳輸與接收所構成，它用于進行無人機遠程控制、接收信號等工作。內(nèi)部數(shù)據(jù)處理主要包含飛行路線計劃、影響精度檢查及數(shù)據(jù)解算軟件，用于完成外業(yè)飛行工作時航線定制和內(nèi)業(yè)工作時數(shù)據(jù)處理。1.1.2研究意義在如今科學技術迅速發(fā)展的時代，越來越多場景或行業(yè)需要用到精度不一的三維模型，如旅游觀光、重大災難應急處理、大型建筑物高精度施工、公路鐵路線路系統(tǒng)布設等等。這些場景絕大多數(shù)都有幾個共同點就是路途遙遠、現(xiàn)場環(huán)境情況復雜等，受成本和效率等因素所限幾乎不可能通過人力直接到現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)來進行建模；而無人機航測技術適用于多種地形環(huán)境的野外測量,且其具有反應能力迅速、時效性和性價比突出、外部限制因素較少、地表數(shù)據(jù)獲取較快、三維建模能力較強、人工勞動強度較低等諸多優(yōu)點。隨著無人機硬件價格的不斷下探，配套應用方案整合日趨成熟，越來越多的測繪工作單位開始使用無人機航測技術來接下一個又一個的三維建模項目；同時也加速了傳統(tǒng)測繪成果從二維轉向三維的步伐，使測繪成果更加多樣化和現(xiàn)代化，推進了測繪行業(yè)從數(shù)字測圖時代邁向大數(shù)據(jù)時代。在未來十年內(nèi)，無人機航測技術在測繪領域的應用將得到大大拓展并將逐步取代大部分常規(guī)的人工野外測量工作。因此，當今研究和探討通過無人機航測技術來進行三維建模的方向十分符合未來的發(fā)展需要。1.2無人機航測技術的現(xiàn)狀1.2.1無人機的現(xiàn)狀現(xiàn)今無人機主要分為消費級無人機和測繪無人機。消費級無人機是指普通民眾或政府單位只用于照片拍攝或視頻錄制的飛機；此類無人機比較輕巧且不會內(nèi)置RTK定位天線，其所搭載的鏡頭比較一般，價格較低。測繪無人機是指專門提供給測繪單位進行無人機航空攝影測量的飛機；此類無人機體積稍大且內(nèi)置RTK定位天線，其所搭載的鏡頭像素較高，價格相比消費級無人機較高。目前，法國的Parrot、我國的大疆以及美國的3DRobotics這三大品牌是在全球消費級無人機領域中最受歡迎的品牌；諸如大疆的精靈（Phantom）系列、3DRobotics的Solo系列、Parrot的Bebop系列等都是國內(nèi)外市場上銷量和評論相對不錯的消費級無人機。而在測繪無人機領域內(nèi)，除了上述所說的三大知名品牌外還有美國的Trimble、我國的中海達、南方測繪等老牌測繪儀器裝備制造廠家都推出了數(shù)款專門針對測繪行業(yè)所定制的無人機?，F(xiàn)有的無人機根據(jù)漿翼的不同可分作多旋翼、固定翼、復合翼這三種。多旋翼無人機是指有多個螺旋槳的飛行器，主要是通過改變螺旋槳上的電機的轉速，來使旋翼升力產(chǎn)生變化從而控制飛機，起飛降落方式為垂直上升和下降。固定翼無人機是指機翼固定在機身上且沒有螺旋槳的飛機，主要是通過空氣對機翼的作用力以及機翼自身的調(diào)節(jié)使升力產(chǎn)生變化而控制飛機，起飛降落方式一般為彈射起飛和降落傘降落。復合翼無人機是指同時擁有固定機翼和螺旋槳的飛機，起飛降落只通過螺旋槳工作來進行垂直起飛升降，飛行過程中只通過固定機翼來控制升力。多旋翼無人機相比固定翼無人機體積較小更易攜帶、價格較低、起飛降落場地條件要求低，但續(xù)航時間和飛行距離較短?，F(xiàn)絕大多數(shù)測繪單位都是使用多旋翼無人機作業(yè)為主，固定翼無人機則進行個別區(qū)域較大的工程作業(yè)；而復合翼無人機現(xiàn)還尚不成熟，能用于穩(wěn)定作業(yè)的飛機只有少數(shù)，目前還不足以在市場上適用于絕大多數(shù)的測繪場景。1.2.2航測技術的現(xiàn)狀航空攝影測量指的是在航空器（飛機、直升機、飛艇、氣球、滑翔傘等）上用航攝儀器（目前大多數(shù)為數(shù)碼相機）對地面持續(xù)攝取影像，組合已有控制點進行測量，描繪出一幅擁有完整要素地形圖的流程。航空中拍攝的目的是為了獲取指定范圍內(nèi)、一定比例尺和重疊度的航空影像。近幾年來，航空攝影測量技術在常規(guī)大型基礎建設測量、應對大型突發(fā)自然災害、數(shù)字化城市建設、國土資源調(diào)查等工程上，已經(jīng)有了相當可觀的應用范圍。航空攝影測量技術在我國已經(jīng)經(jīng)歷了相當長一段時間的技術發(fā)展以及擁有較為豐富的技術經(jīng)驗積累[4]。而無人機結合航空攝影測量技術的可能，將會給測繪行業(yè)帶來一個全新的發(fā)展前景[5]。1.3研究內(nèi)容及論文結構本課題研究主要內(nèi)容是通過采用大疆多旋翼無人機和多鏡頭相機進行無人機序列圖像的采集，通過兩款專業(yè)建模軟件Pix4D和PhotoScan來進行數(shù)據(jù)處理最終生成該范圍的三維模型，并且對所生成的三維模型進行多角度的評價，諸如該三維模型外觀上與現(xiàn)實的對比、該三維模型上的某幾個檢查點與實際坐標進行精度對比等等。而通過這個三維模型重建的研究，首先可以深層次體驗和了解如何將無人機航空攝影的影像從實地采集到最后生成三維模型的一系列過程；其次通過使用不同的專業(yè)三維建模軟件進行作業(yè)，來對比出不同軟件的優(yōu)缺點以及所建模型的特點；最后通過該三維重建的研究，總結得出目前使用無人機序列圖像進行三維建模的可行程度以及未來的技術方向。本文的構成分為五大部分；第一部分介紹本文的研究背景、意義及國內(nèi)外無人機航空攝影測量技術研究現(xiàn)狀；第二部介紹無人機航測技術的原理和基礎理論；第三部分介紹該課題的實驗方法以及實驗結果；第四部分基于世界結果進行分析和討論；第五部分為致謝。

2無人機航測原理2.1無人機航測的技術原理無人機航測是主要以無人機為主體，集合航空拍攝、無人機遠端操作及圖像數(shù)據(jù)實時顯示等多種技術為一體。該技術是通過無人機、專業(yè)多鏡頭航拍相機、飛行路線規(guī)劃軟件、無人機飛行地面站控制軟件、機載圖像傳輸系統(tǒng)和定位系統(tǒng)等軟硬件的結合，獲取數(shù)量大及高精度的數(shù)字影像。通過無人機航飛所獲取的高清數(shù)字影像，再結合現(xiàn)有的專業(yè)級航測數(shù)據(jù)處理軟件進行內(nèi)業(yè)處理，最終生成測繪行業(yè)甚至其他行業(yè)所需的高精度的2D或3D地圖產(chǎn)品。2.2無人機航測的作業(yè)流程無人機航測的主要作業(yè)步驟為飛行路線提前規(guī)劃、像控點布設及測量、無人機外業(yè)飛行攝影、全數(shù)字空中三角測量、野外檢查點實測質量檢核。其中全數(shù)字空中三角測量更是在傳統(tǒng)的攝影測量基礎上所發(fā)展的一門全新數(shù)據(jù)解算方法。圖2.1無人機航測技術作業(yè)流程圖2.3攝影測量學的定義攝影測量學是利用高清攝影機攝取像片，通過采集像片來生成想要的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并根據(jù)這些產(chǎn)品來探討和確定所拍物體的大小、形狀、方位和相互關系的一門科學技術。結合現(xiàn)有的無人機航空攝影測量技術，通俗來說攝影測量學就是一門研究并實現(xiàn)將無人機上所拍攝的中心投影的航攝像片轉換成為正射投影的數(shù)據(jù)產(chǎn)品的科學與技術；其通過對無人機航拍影像使用專業(yè)的軟件進行一系列的數(shù)學和圖像處理后，實現(xiàn)在不接觸被攝物體的情況下量測得到其準確的空間三維坐標。從像片上像點的三維坐標到實際地面點的三維坐標這一系列過程經(jīng)歷了不同的攝影測量坐標系之間的數(shù)次轉換，并且在無人機航拍后像片處理過程中運用了數(shù)學方法實現(xiàn)像片像點和實地物點的一一對照，從而達到利用像片來對被攝物目標點進行準確三維坐標量測的目的。不同的攝影測量坐標系之間的轉換過程如下圖所示：圖2.2攝影測量坐標系轉換圖2.4攝影測量學的基礎理論2.4.1攝影測量坐標系在攝影測量作業(yè)中使用較為廣泛的坐標系有兩大類，它們分別是：1、像方坐標系：像平面坐標系、像空間坐標系、像空間輔助坐標系[6]。2、物方坐標系：地面攝影測量坐標系、地面測量坐標系。（1）像平面坐標系（O-xy）像平面坐標系是右手直角坐標系。在該坐標系中，通常將攝影方向與影像平面的交點稱為該坐標系的原點即影像的像主點，x軸是框標坐標系與航線方向一致的連線，y軸與x軸平面垂直，方向與框標坐標系的方向一致，其主要作用是用影像內(nèi)的平面直角坐標系來表示像片中像點的平面位置[7]。（2）像空間坐標系（S-xyz）為了將像點的平面坐標進行轉換得到空間三維坐標，需額外再建立一個能夠描述其位置的三維坐標系，該坐標系就是像空間坐標系。在這個坐標系中，每個像點的z坐標都等于-f，而x和y坐標也就是像點的像平面中的坐標，因此，像點的像空間坐標表示為（x，y，-f）[8]。像空間坐標系是通過像片所在的位置來決定它自己的位置。故每張像片上所假設的像空間坐標系是相互獨立互不干擾的。（3）像空間輔助坐標系（S-uvw）像空間輔助坐標系簡稱“像空輔”，是一種過渡的右手直角坐標系，它是用來表示像點在像方空間位置的，在像空間輔助坐標系中，坐標原點仍在攝影中心S上，X軸仍為航線方向，以航飛時與地面鉛垂的方向為Z軸[9]。（4）地面測量坐標系（T-XtY地面測量坐標系是用來表示所攝物體在空間內(nèi)的具體位置的左手坐標系，通常指地圖投影坐標系，也就是國家測圖所用的高斯-克呂格投影的平面直角坐標系和高程系，兩者組成的空間直角坐標系是符合左手定則的。通過攝影測量技術求得的地面點坐標最后都要以此坐標形式的成果展示給客戶。（5）地面攝影測量坐標系（D-XYZ）攝影測量坐標系是右手直角坐標系，它是在像空輔的基礎上建立起來的一種過渡坐標系，是物方空間選定的一種符合右手定則的空間直角坐標系。它是航帶網(wǎng)中一種統(tǒng)一的坐標系，用以表示諸模型點在構成航帶網(wǎng)后的統(tǒng)一坐標[10]。坐標軸通常分別與第一張像片（或第一個像對）的像空間輔助坐標系的各坐標軸平行。2.4.2方位元素像片的方位元素分為內(nèi)方位、外方位兩種。1、內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素用于確定攝像機的物鏡的后節(jié)點(即像方)與對應像片之間的相互地理位置。還可以利用它進行攝影光線束的還原。內(nèi)方位元素是由攝影中心到像片的垂距f和攝影機像方在像平面的正投影位于框標坐標系中的坐標值（x0，y0）這三個元素所構成。通過對相機檢校從而得到這些參數(shù)，一般情況下內(nèi)方位元素是已知的2、外方位元素外方位元素是用于確定攝影光線束在攝影時的空間位置和方向（姿態(tài)）的參數(shù)。外方位元素有6個參數(shù)，包括拍照中心S在某一空間直角坐標系中的3個線元素Xs、Ys、Zs和用來確定攝影光線束在空中的攝影瞬間姿態(tài)的3個角元素，如φ、ω、k角。這些外方位元素都是針對著某一個模型坐標系O-XYZ而定義的。2.4.3三大定向在攝影測量數(shù)據(jù)處理中常提及的三大定向分別是單幅影像的內(nèi)定向，兩幅影像間的相對定向，幾何模型的絕對定向。單幅影像的內(nèi)定向也稱為仿射變換，為了獲取影像中所需地物的空間位置信息，先確定其與物點相關聯(lián)的像點位置坐標。在以往攝影測量數(shù)據(jù)處理的過程中，單幅影像內(nèi)定向是把像片放到專業(yè)儀器的承片盤上度量，度量得到的像點坐標只是該專業(yè)儀器的坐標，還需通過相關公式對儀器坐標進行相似變換，才能獲得以像主點為坐標原點的像平面坐標，一般來說稱此變換過程為傳統(tǒng)攝影測量中的單幅影像內(nèi)定向。隨著計算機的技術發(fā)展，影像像點坐標通過數(shù)字方式進行量測，數(shù)字化掃描的影像一般在儀器上的位置是隨意擺置的，所量測的像點坐標也會相對應的發(fā)生坐標轉換，這也是單幅影像內(nèi)定向[12]。為了單幅影像內(nèi)定向的順利進行，必需先量測影像上框標點的掃描坐標亦或是儀器坐標，再依據(jù)框標的理論坐標，采取解析并計算的方式就可獲取所需影像的像點坐標。兩幅影像間的相對定向，一般可分為連續(xù)和單獨相對定向兩種。連續(xù)相對定向指通過根據(jù)水平的左像片，計算得到右像片在平面上相之于左像片的方位元素，然后將右像片的像對方位元素帶入下一對像對的左像片之中，如此往復循環(huán)下去，直到測完整條航帶。單獨像對相對定向是指以立體像對的基線為x軸，相對定向完成后，可以根據(jù)前方交會公式計算模型點坐標之后就可以根據(jù)控制點文件進行絕對定向。而所謂的前方交會是指利用像片的內(nèi)外方位元素以及像點坐標計算模型點的位置。幾何模型的絕對位置定向是通過外業(yè)控制點，確定像片由相對定向而建立的模型進行平移、旋轉以及縮放在相對于地面坐標系統(tǒng)的空間位置。2.4.4共線方程航攝照片所采用的投影是中心投影，傳統(tǒng)地圖所采用的投影是正射投影，這兩者是兩種差異較大的投影；通過攝影所得到的照片信息的處理，將航拍所得的中心投影的影像變成傳統(tǒng)的正射投影的地圖信息，因此急需研究像點與其相對應的物點構像方程式，即共線方程式。簡單來說就是在理想狀態(tài)下，航空拍攝瞬間像點、投影中心、物點剛好處于同一條直線上，把三點共線作為已知條件最終所表達的公式稱之為共線條件方程。其條件不僅是各種攝影測量方法的重要理論基礎，也是中心投影中構造圖像的相關基礎。共線方程的推導過程如下：假設點S為攝像機拍攝中心，在某一規(guī)定的物方空間坐標中它的坐標為（Xs，Ys，Zs），而點A為任一物體所在的物方點，它在物方空間坐標系中位置為（XA，YA，ZA）。點a為點A在影像中的構像，其相應的像空間坐標為（x，y，-f），而像空間輔助坐標為（X，Y，Z）[13]圖2.3中心投影構像關系則像點的像空輔與物點物方空間坐標之間的關系如下圖所示。圖2.4中心投影構像方程式圖在上式中：x，y為像點的像平面坐標；x0，y0，f為影像的內(nèi)方位元素；Xs，Ys，Zs為攝站點的物方空間坐標；XA，YA，ZA像空間坐標與像空間輔助坐標之間的關系如下圖所示。圖2.5像空間與像空間輔助坐標關系圖共線方程是攝影測量數(shù)據(jù)處理中重要程度最高的解析代數(shù)關系式，其在攝影測量領域中都得到廣泛的運用。比如說航拍像片模擬、單張影像空間的后方交會、多張影像空間的前方交會、數(shù)字投影的基礎、使用光束法進行平差的基礎數(shù)學模型以及利用DEM進行單一像片測圖并制作DOM等。2.5解析空中三角測量2.5.1原理、目的和意義解析空中三角測量指通過公式計算的方式，根據(jù)所拍像片中量測得到的像點坐標及少量的野外控制點，使用相對嚴密的帶最小二乘法定理的數(shù)學公式，在室內(nèi)進行控制點加密，用電子計算機解算未知點的平面位置和高程的測量方法[15]。解析空中三角測量的意圖是為測繪地形圖作業(yè)時提供帶有絕對定向的控制點及像片定向變量；測取一定區(qū)域內(nèi)界址點的一致的坐標；單元模型中對于眾多地面點三維坐標的解算；近景解析攝影測量及非地表形狀的攝影測量。大地測量學測量地面點三維坐標的方法具有悠久的歷史和重要的地位。然而，隨著計算機技術的成熟及攝影測量學學科的穩(wěn)定發(fā)展，通過使用攝影測量的方式來進行測量某點的高精度點位是可行的，這亦說明攝影測量將陸續(xù)得到有效的應用。甚至在一些困難的項目上，只有攝影測量才能使問題得到有效的解決?？偟膩碚f，使用解析空中三角測量的方法的目標有兩個：第一是在測繪地形圖中對攝影測量進行加密；第二是對于有高精度需求的項目對攝影測量進行加密，用于各種各樣的應用需求。對攝影測量進行加密的方法的意義在于：莫須觸碰被量測的物體或目標就可以獲取其所在位置和測定其形狀大小；可迅速地在較大區(qū)域內(nèi)同步進行像控點測量，從而節(jié)省外業(yè)工作的時間來提高作業(yè)效率；作業(yè)時不受視線問題所影響；進行攝影測量相關的平差時，測區(qū)范圍內(nèi)精度均勻分布，而且極少受區(qū)域形狀大小的影響。2.5.2解析空中三角測量的方法根據(jù)像片上的像點坐標(或單元立體模型上點的坐標)同地面點坐標的解析關系或每兩條同名光線共面的解析關系，構成攝影測量網(wǎng)的空中三角測量[16]。而平差計算和構建攝影測量網(wǎng)等工作基本都是通過計算機來協(xié)助完成。現(xiàn)有的建網(wǎng)方法有多種，但最常用的是光線束法、航帶法以及獨立模型法。當這3種建網(wǎng)方法在只有一條航帶上使用時，則稱為單一航帶的解析空中三角測量；這3種建網(wǎng)方法也可以通過把多條航帶進行連接，形成一個指定區(qū)域后進行集體的平差，這種技術方式亦可稱為區(qū)域網(wǎng)空中三角測量，又稱區(qū)域網(wǎng)平差。使用區(qū)域網(wǎng)平差的方法即能夠最大程度的減輕測量人員外業(yè)測量的工作強度以及提高作業(yè)效率，同時該方法也具備內(nèi)部精度平均分配的好處，所以區(qū)域網(wǎng)平差的方法在廣大攝影測量作業(yè)中應用場景最廣。航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量，該方法與模擬法空中三角測量新建一個單航帶的進程十分相似，簡單來說即通過計算相關模型點的坐標以及像片的相對定向參數(shù)先建立一個三維模型，然后根據(jù)鄰近三維模型之間存在的公共連接點來進行三維模型之間的連接計算，最后建立具有統(tǒng)一比例尺的航帶三維模型。通過這種方法使每一條航線都單獨地生成相對應的航帶三維模型。每一個航帶三維模型都要分別大致整平并一起放入到相同的三維坐標系中，最后在該坐標系下對所有航帶三維模型進行全體平差運算。因此各航帶都要列出其相對應的改正公式（非線性，二次或者三次的多項式），參照最小二乘法的準則來進行整體平差的計算，求出每一條航帶的所需的改正參數(shù)（非線性）[17]。在此計算過程中不僅需要考慮令鄰近航帶之間所存在的同名點的實測坐標相等，還需要令控制點所在的內(nèi)業(yè)標記坐標與外業(yè)作業(yè)測量坐標一致，進而最終獲取到全區(qū)域網(wǎng)完整的加密點的三維坐標。獨立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量，首先是通過由每一條航帶內(nèi)互相鄰近的航拍影片建成一個三維模型作為基礎單元，該獨立三維模型在單元內(nèi)不作任何修改及糾正。每一個獨立的三維模型都可以通過用立體測圖儀或解析法來建立。獨立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量實際上即是把所有的獨立的三維模型統(tǒng)統(tǒng)納入到集體的平差運算當中。在這個過程中，每一個獨立的三維模型只須作旋轉、平移等操作，然后把每一個控制點和加密點在模型中獲取的三維坐標作為觀測變量，使鄰近像片的獨立三維模型所存在的所有同名點三維坐標保持一致，模型中控制點的三維坐標與外業(yè)測量的三維坐標一致。在實際操作中，一般都是將加密點的高程和平面坐標分別進行解算，這樣子可以最大程度削減計算機的工作量和所需的存儲空間。光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量，是以三點共線（像點、地面點以及投影中心點）作為基本解算條件，把單張像片作為解算的一個單元，憑借鄰近像片之間公共部分的點以及實測控制點，將每張像片上所形成的光束圈連成一個公共區(qū)域進行集體平差，最終獲取到加密點三維坐標的方法。通過每張像片上像點的三維坐標觀測值就可以羅列出相對應的兩個誤差方程式，根據(jù)最小二乘的準則進行平差解算，得到每張像片上對應的6個外方位元素，分別為像片旋轉矩陣中的3個定向角度以及攝影中心的三維坐標的3個分量，最后求得所有加密點的三維坐標?？偟膩砜矗綆Хㄓ嬎闼俾矢咔曳奖?，對計算機內(nèi)存容量要求也不高，但在運算過程中它有可能忽略掉少許系統(tǒng)誤差，因此航帶法整體計算精度不高。光線束法是基于共線方程的基礎上優(yōu)化所得，因此它平差的邏輯更為嚴謹，加密后所得的點位精度也是最好的，但由于該方法涉及的未知數(shù)數(shù)量太多，計算過程漫長且繁雜，對計算機硬件要求相對較高。

3三維模型重建實驗3.1三維模型重建技術流程通過無人機航拍的影像來制作三維模型的技術流程可分為兩大部分，第一部分是無人機航拍測量作業(yè)，第二部分是軟件數(shù)據(jù)處理。（1）無人機航拍測量作業(yè)作業(yè)前準備工作：設備準備、作業(yè)測區(qū)確定、布設定量的像控點和檢查點等。外業(yè)作業(yè)步驟：架設基站、航線規(guī)劃、起飛前檢查、開始飛行、飛行結束、導出數(shù)據(jù)等。（2）軟件數(shù)據(jù)處理作業(yè)數(shù)據(jù)的整理：剔除成像質量不及格的影像、照片位置信息（POS信息）生成、編寫控制點信息文件等。軟件數(shù)據(jù)解算步驟：新建項目、導入測區(qū)影像、標記控制點并載入控制點信息、解析空中三角測量、點云及三角網(wǎng)格生成、三維模型輸出等。圖3.1三維模型重建技術流程圖3.2無人機航拍測量作業(yè)3.2.1作業(yè)前準備1、軟硬件設備準備（1）軟件準備DJIGSPRO地面站應用程序（無人機飛行作業(yè)任務管理的ipad端應用程序）、中海達比遜傾斜數(shù)據(jù)管理軟件SkyMonitor（無人機外業(yè)飛行監(jiān)控及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)下載一體化的電腦端軟件）。（2）硬件準備大疆經(jīng)緯M600PRO六旋翼無人機及遙控器各一個、ipad平板電腦一個、筆記本電腦一臺、中海達天恒科技T5PRO五鏡頭相機一個、中海達Ubase系列GNSS接收機兩臺（一臺作為飛行時的地面基準站，一臺用于測量控制點及檢查點）、對中桿一個、三腳架一個、基座一個、工業(yè)噴漆若干瓶、卷尺一個。圖3.2大疆經(jīng)緯M600PRO六旋翼無人機圖3.3中海達天恒科技T5PRO五鏡頭相機圖3.4中海達Ubase系列GNSS接收機圖3.5M600PRO遙控器+ipad平板電腦+DJIGSPRO地面站應用程序圖3.6中海達比遜傾斜數(shù)據(jù)管理軟件SkyMonitor2、作業(yè)測區(qū)確定使用GoogleEarth軟件在線預覽實景影像圖，并通過綜合考慮后勾畫出最佳目標飛行區(qū)域，導出并保存成KML格式文件。同時根據(jù)測區(qū)大小和形狀，提前確定所要布設像控點和檢查點的有效位置，并在地圖軟件（奧維互動地圖軟件、高德地圖、百度地圖等）上標識出來以便于進行外業(yè)像控點和檢查點的布設。3、布設像控點及檢查點（1）像控點布設本測區(qū)一共規(guī)劃布設像控點3個。像控點用紅色噴漆噴涂，點的尺寸規(guī)格為長寬為70cm*70cm的L型標記。使用中海達Ubase系列GNSS接收機，選擇移動站作業(yè)模式和手簿差分的數(shù)據(jù)鏈模式，通過使用千尋網(wǎng)絡CORS賬號連接千尋位置服務器進行測量；將對中桿垂直置于像控點上并保持水平不動，使對中桿圓水準氣泡居中并使用手簿進行平滑采集10次，記錄數(shù)據(jù)并保存為對應點的國家2000坐標系下的坐標。圖3.7像控點現(xiàn)場圖表3.1像控點坐標像控點名稱北坐標（m）東坐標（m）高程（m）kzd12542425.730434849.1145.098kzd62542354.889434921.4196.088kzd72542372.122435022.5736.677注：外業(yè)測量中一共測量了10個像控點，但是在測區(qū)范圍內(nèi)且有效的像控點只有kzd1、kzd6、kzd7三個。（2）檢查點布設本測區(qū)一共規(guī)劃布設檢查點4個。由于布設檢查點的目的是用于檢查所生成的三維模型的位置精度如何并用于對比兩款三維建模軟件的精度，故無須再額外標記檢查點，利用測區(qū)內(nèi)馬路上已有的道路標記即可。使用中海達Ubase系列GNSS接收機，選擇移動站作業(yè)模式和手簿差分的數(shù)據(jù)鏈模式，通過使用千尋網(wǎng)絡CORS賬號連接千尋位置服務器進行測量；將對中桿垂直置于像控點上并保持水平不動，使對中桿圓水準氣泡居中并使用手簿進行平滑采集10次，記錄數(shù)據(jù)并保存為對應點的國家2000坐標系下的坐標。圖3.8檢查點現(xiàn)場圖表3.2檢查點坐標檢查點名稱北坐標（m）東坐標（m）高程（m）jcd32542357.902435043.7296.866jcd42542402.407434938.5565.665jcd52542432.640434866.3795.245jcd62542464.848434882.0535.316注：外業(yè)測量中一共測量了6個檢查點，但是在測區(qū)范圍內(nèi)且有效的檢查點只有jcd3、jcd4、jcd5、jcd6四個。3.2.2外業(yè)飛行作業(yè)步驟在嚴格完成飛行作業(yè)前的各項準備后，即可攜帶相關設備到實地按以下步驟有序的進行飛行作業(yè)。1、基準站架設將中海達Ubase系列GNSS接收機架設在三腳架上，將三腳架置于某一空曠的地方，并且進行嚴格的對中整平，保持三腳架穩(wěn)定且不晃動。選擇移動站模式和手簿差分數(shù)據(jù)鏈，用手簿對基準站坐標進行平滑采集測量。測量完畢后，將儀器切換至靜態(tài)采集模式進行持續(xù)的數(shù)據(jù)采集。2、相機掛載將M600PRO無人機下端的云臺固定架拆卸且裝上掛載板，通過掛載板上的鎖扣將相機置于掛載板的下方。將相機電源線、信號快門線、圖傳信號線等線路在飛機和相機之間找到相應的孔位連接上。3、航線規(guī)劃將已經(jīng)規(guī)劃好的飛行區(qū)域KML格式文件導入DJIGSPRO軟件中，打開軟件選擇攝影測量2D的作業(yè)模式，確定了該測區(qū)最大高度后，輸入飛行高度為190m，飛行速度為8m/s，完成動作為自動返航，返航高度為190m，選擇等距拍照模式；在相機參數(shù)設置中，像片比例為3:2，白平衡為晴天，畸變糾正功能打開，航向與旁向重疊率均選為80%，邊距設為0m。圖3.9航線規(guī)劃示意圖4、飛機端準備安裝6塊無人機槳葉及電池并開機，再開啟相機電源；操控遙控器進行相機試拍，若聽到咔嚓一聲，即表明相機試拍成功，相機功能正常。5、電腦端準備打開中海達比遜傾斜數(shù)據(jù)管理軟件SkyMonitor，輸入相機自帶的電臺編號和基準站儀器的機身編號來進行連接監(jiān)控。設置好相機參數(shù)及基準站參數(shù)后，打開飛機返航點刷新功能（飛機刷新現(xiàn)有位置作為返航點）并等候約90s，若軟件提示返航點刷新成功即可準備起飛。6、起飛前檢查確認天氣狀況是否良好（無下雨和霧霾且風力等級小于5級），對飛機槳葉、電池、相機掛載的穩(wěn)固性進行檢查，并最終確認飛機起飛環(huán)境無干擾且安全后即可確認起飛。7、開始飛行確認所有設備功能正常、連接狀態(tài)良好、無人為或氣候條件影響后，在DJIGSPRO軟件界面中點擊右上角飛機狀按鍵，確認若干項提醒后，即可開始一鍵起飛，全程自動化作業(yè)。8、飛行結束當作業(yè)完成后，飛機會自動返航并自動降落至返航點附近。9、數(shù)據(jù)下載在中海達比遜傾斜數(shù)據(jù)管理軟件SkyMonitor上，在數(shù)據(jù)歸集界面下載基準站和移動站（即無人機）在靜態(tài)模式所采集的數(shù)據(jù)文件以及相機所拍攝的照片。10、數(shù)據(jù)解算將電腦拿到室內(nèi)并接上電源，根據(jù)剛剛所下載的靜態(tài)數(shù)據(jù)文件和照片，在中海達比遜傾斜數(shù)據(jù)管理軟件SkyMonitor上打開PPK解算界面進行數(shù)據(jù)導入、參數(shù)設置后最終生成所有拍攝照片的位置信息文件（即POS信息）。圖3.10照片POS信息3.3軟件數(shù)據(jù)處理當控制點信息、檢查點信息、照片及其照片位置信息都全部獲取并整理好后，即可開始內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理從而獲取最終的三維模型。本次三維模型重建的實驗使用了兩款建模軟件進行數(shù)據(jù)處理并最終生成三維模型，分別是Pix4D和PhotoScan。3.3.1基于Pix4D的三維建模1、軟件簡介Pix4Dmapper是瑞士Pix4D公司旗下的一款軟件產(chǎn)品，它是目前航測數(shù)據(jù)處理市場上僅有的智能、高效、高精度的一款優(yōu)秀無人機影像數(shù)據(jù)處理軟件。零基礎或非專業(yè)人士，亦可通過它將大規(guī)模的無人機影像制作成高精度的正射影像和3D模型。Pix4Dmapper的出現(xiàn)讓攝影測量邁入一個嶄新的時代；在這個時代里，航測影像處理的整個過程將自動化，專業(yè)化，簡單化，使無人機成為專業(yè)化高精度的測量設備成為了可能。通過簡單步驟化的操作，無需相關知識，操控飛機的人就能夠處理和查看結果，并把結果發(fā)送給客戶或數(shù)據(jù)處理部門，大大降低了操作無人機進行攝影測量的技術門檻。Pix4Dmapper能通過軟件自動進行空中三角測量計算獲取原始影像的絕對定向所需參數(shù)。而且它能自動根據(jù)所建工程項目生成對應的精度報告反饋，可以迅速且高效的評估所生成結果的質量情況；報告中還附帶了仔細的的空三、所布設像控點的點位精度。Pix4Dmapper只憑所拍影像中自帶的定位信息，就可全程自動化操作，莫須人工進行數(shù)據(jù)交互處理。2、數(shù)據(jù)處理步驟（1）新建工程打開Pix4Dmapper，點擊新項目，在所彈出來的消息框中設置該項目的屬性，輸入該項目名字，并設置存儲路徑，然后點擊下一步。圖3.11新建項目（2）導入照片點擊添加圖像，找到照片所存放的路徑并選擇加入的影像。照片和該項目可以不存放在同一個路徑之下，但是存放照片的路徑不能包含中文（即文件夾和磁盤名字不能帶中文）。照片完成后，可以查看導入數(shù)量是否正確，若正確則可點擊下一步；若不正確點擊清除列表再重新選擇照片。圖3.12添加圖像（3）設置圖像屬性圖像坐標系：設置照片POS信息所在坐標系，默認的POS信息所在坐標系為WGS84經(jīng)緯度坐標系，故此處不用修改。地理定位及精度：用于導入照片所對應的POS信息。點擊“從文件中”的按鈕，選導入對應照片的POS信息；當全部照片都有對應的POS信息時，地理定位圖像后的兩個數(shù)字將會一致。相機型號：用于設置相機具體參數(shù)。一般軟件都能夠根據(jù)所導入的照片屬性來識別影像相機模型。確認完各項信息輸入無錯漏后，點擊下一步。圖3.13設置圖像屬性（4）輸出產(chǎn)品及坐標系設置因為本次實驗是要生成三維模型，故在處理選項模板這里選擇3D模型，然后點擊下一步。圖3.14處理模板選擇點擊高級坐標系選項，再點擊已知坐標系，點擊從列表，在這里選擇三維模型所自帶的坐標系。因為本次實驗所用的控制點及檢查點坐標均為國家2000坐標系，故輸出的模型坐標系也要選擇CGCS2000；且廣州處于中央子午線為東經(jīng)114度的3度帶內(nèi)。確認無誤后，最后點擊結束則該項目設置完成，下一步可以標記控制點。圖3.15輸出坐標系的選擇（5）標記控制點打開控制點編輯器，點擊導入像控點，將本次實驗所用的三個像控點信息導入并選擇正確的格式；然后選擇平面編輯器，在多張照片上標記出像控點的位置（一般一個像控點在3-4張照片標記即可）。圖3.16標記控制點（6）數(shù)據(jù)處理在標記完控制點后，打開本地處理窗口，點擊開始。軟件則開始自動化的空三測量計算、點云的匹配及生成、三角網(wǎng)格的生成、紋理的生成直至最后生成三維模型。其中軟件在完成處理后會自動生成質量報告，以便查看各個像控點精度，本次處理各像控點精度都滿足要求。圖3.17本地處理窗口圖3.18像控點精度報告圖3.19三維模型輸出圖3.3.2基于PhotoScan的三維建模1、軟件簡介PhotoScan是來自俄羅斯的AgisoftLLC公司旗下的一款三維建模軟件產(chǎn)品，它是一個在已有影像的基礎上采用半人工半自動模式的生成高精度三維模型的優(yōu)異三維實景建模軟件。它的出現(xiàn)無疑是給廣大需要三維建模的人群提供了一個新的優(yōu)秀選擇。使用PhotoScan時不需要設置任何初始參數(shù)，也不需要對相機參數(shù)進行檢驗，它在已有的多維視角三維重建技術的基礎下研發(fā)出全新的方法。PhotoScan可以在沒有任何控制點的情況下對照片進行處理，而如果輸入了精確的控制點坐標則可以生成具有準確坐標的高精度三維模型。它所用的照片對拍攝位置無硬性要求，所以無論是數(shù)碼相機攝影還是無人機航拍的照片均可以在PhotoScan上使用。PhotoScan整個數(shù)據(jù)處理的過程都是全自動化的，包括內(nèi)定向、三維建模等等。PhotoScan也可以生成高清的真正射影像（如果有準確控制點的情況下精度可達5cm以內(nèi)）及帶真實顏色紋理的數(shù)字高程模型。PhotoScan具有一系列自動化的數(shù)據(jù)處理及解算流程，所以非相關用戶亦可以通過在一臺電腦上一次性處理大區(qū)域多架次的航拍影像，生成高精度還原度高的三維模型。2、數(shù)據(jù)處理步驟（1）新建工程由于photoscan一打開就已經(jīng)默認新建一個工程了，所以只需要直接選擇路徑保存文件格式為psx的項目即可。圖3.20新建工程（2）導入照片在軟件的菜單欄中點擊工作流程，再點擊添加照片，選擇照片所在路徑將照片全部導入即可。圖3.21導入照片（3）對齊照片照片導入完成后，在工作流程中單擊對齊照片。在彈出的消息框中，選擇精度為中，其余為默認選項（精度越高，軟件所需的處理時間越久）。圖3.22對齊照片（4）添加控制點在軟件左下角從工作區(qū)切換到參考界面，先選擇一張帶有控制點的照片（控制點在此照片上須清晰可見全，且居于照片的中心位置附近），在照片預覽窗口中放大找到控制點的位置右鍵添加標記，然后在標記窗口處對所標記的點輸入正確的控制點點名和坐標。一個控制點只需在一張照片上標記即可，且一張照片可以標記多個控制點；某個控制點標記完成后，其他照片將會同步顯示該標記（若該控制點在其他照片上出現(xiàn)）。最后點擊優(yōu)化圖片對齊方式，對添加完控制點的圖像進行優(yōu)化。圖3.23添加標記（5）生成點云在工作流程中點擊生成密集點云，在所彈出的消息框中，質量一樣選擇中，其余為默認選項。（精度越高，軟件所需的處理時間越長；且這一步軟件計算量相當大，十分耗時）。圖3.24設置生成點云參數(shù)圖3.25密集點云圖3.26密集點云屬性（6）生成網(wǎng)格在工作流程中點擊生成網(wǎng)格，在彈出的提示框中，面數(shù)選擇中，其余為默認選項。（面數(shù)越多，軟件所需的處理時間越長；且這一步軟件計算量相當大，十分耗時）。圖3.27設置生成網(wǎng)格參數(shù)圖3.28網(wǎng)格屬性（7）生成紋理網(wǎng)格生成完畢后，大致的三維模型已經(jīng)成形，但還缺少照片所映射的紋理。在工作流程中點擊生成紋理，在彈出的提示框中，按照默認選項進行。當紋理生成完畢后，整個帶有真實坐標的三維模型則生成完畢。圖3.29生成紋理圖3.30紋理屬性圖3.31三維模型輸出圖3.4三維模型重建實驗精度分析3.4.1三維模型外觀對比（1）地物實景圖圖3.32大樓正面圖圖3.33大樓側面圖圖3.34大樓背面圖圖3.35大樓俯視圖（2）Pix4D三維模型圖圖3.36Pix4D三維模型正面圖圖3.37Pix4D三維模型側面圖圖3.38Pix4D三維模型背面圖圖3.39Pix4D三維模型俯視圖從外觀上4個方向綜合來看，Pix4D所生成的三維模型還原大樓的細節(jié)都還不錯，具備一定的立體感，具體的門、窗、陽臺的線條都能勾勒出來；但模型正面的大樓之間出現(xiàn)多余的連接狀物體，與大樓實際輪廓具有較大差異，且背面涂抹區(qū)域較大。（3）PhotoScan三維模型圖圖3.40PhotoScan三維模型正面圖圖3.41PhotoScan三維模型側面圖圖3.42PhotoScan三維模型背面圖圖3.43PhotoScan三維模型俯視圖從外觀上4個方向綜合來看，PhotoScan所生成的三維模型能還原出大樓的整體輪廓，模型背面整體還原的不錯；但具體的門、窗、陽臺不具備線條感，模型正面處更是帶有一大片涂抹區(qū)域，整體立體感不強。3.4.2檢查點精度對比本次實驗使用了jcd3、jcd4、jcd5、jcd6一共4個檢查點進行三維模型的點位精度比較。詳細坐標及點位誤差如下表3.3所示。表3.3檢查點點位精度分析表類別點名X坐標（m）Y坐標（m）Z坐標（m）X殘差（m）Y殘差（m）Z殘差（m）外業(yè)檢查點測量jcd3435043.7292542357.9026.866———jcd4434938.5562542402.4075.665———jcd5434866.3792542432.6405.245———jcd6434882.0532542464.8485.316———Pix4D三維模型jcd3435043.5402542358.0306.990-0.1890.1280.124jcd4434938.5102542402.4405.830-0.0460.0330.165jcd5434866.3702542432.5505.300-0.009-0.0900.055jcd6434882.0502542464.7705.490-0.003-0.0780.186PhotoScan三維模型jcd3435043.3082542357.9845.948-0.4210.082-0.918jcd4434938.4962542402.3395.447-0.060-0.068-0.218jcd5434866.5052542432.6665.1550.1260.026-0.090jcd6434882.3132542464.8564.9570.2600.008-0.359從精度分析表上觀察得知，Pix4D生成的三維模型比PhotoScan生成的精度更佳且更穩(wěn)定。兩款軟件所生成的三維模型主要都在高程精度上出現(xiàn)較大的偏差，且會出現(xiàn)個別點偏離較嚴重，但是Pix4D生成的三維模型整體點位偏差更小。3.4.3實驗結果分析與討論本次實驗結果可以從數(shù)據(jù)處理、模型外觀、檢查點精度三方面來分析。從數(shù)據(jù)處理流程來分看，兩款軟件的特點都十分明顯。Pix4D數(shù)據(jù)處理時間約為一天，整體步驟和所要設置的參數(shù)稍多，且對于標記控制點的要求更高，結果生成之后也擁有詳細的精度報告。PhotoScan數(shù)據(jù)處理時間約為8小時，整體步驟和所要設置的參數(shù)略少，標記控制點的過程相對簡單。從外觀上來看，兩款軟件生成的三維模型各有優(yōu)缺點。Pix4D生成的三維模型基本上能還原出大樓正面、側面、頂部的一些廣告牌、門窗、陽臺等細節(jié)；但整個模型的輪廓還原度較差，甚至在兩個大樓的模型之間出現(xiàn)連接物，而實景中兩個大樓是獨立無任何連接的公共設施。PhotoScan生成的三維模型基本上能還原出大樓的整體輪廓，大樓背面的層數(shù)、門窗、陽臺等也能觀察出來；但其模型總體的細節(jié)紋理還原的很差，其模型的正面更是直接被軟件涂抹掉，模型總體顯示出來的立體感不夠強烈。從檢查點精度分析來看，Pix4D生成的三維模型具備更高的點位精度。Pix4D生成的三維模型中4個檢查點坐標的殘差沒有一項是超過20cm的；而PhotoScan生成的三維模型中4個檢查點坐標的殘差則有5項超過20cm，其中還有一項誤差達到92cm之大。兩款軟件所生成的三維模型中，精度誤差主要集中在高程處，而平面坐標排除個別點的浮動，基本上都能符合1:2000的大比例尺數(shù)字測圖的精度要求?？偟膩碚f，Pix4D生成的三維模型精度會較好且穩(wěn)定性更佳，更加適合用于無人機航測的生產(chǎn)使用。

4結論與展望隨著測繪裝備制造技術的愈加成熟以及測繪工作者的專業(yè)化程度提高，越來越多的工作單位開始使用無人機進行常規(guī)的測量工作。而隨著無人機航測應用領域的拓寬及其相比傳統(tǒng)測量自帶的諸多優(yōu)點，使用無人機航測技術進行三維模型重建的新方向受到測繪行業(yè)的強烈關注，它也使得測繪行業(yè)所需的成果需求也逐漸從2D轉移到3D。綜合測繪行業(yè)的發(fā)展，本文對無人機進行三維模型重建的實驗十分具有必要性，同時也符合未來的發(fā)展需求。而從本次實驗的結