BIM+GIS——无人机倾斜摄影三维建模方法详解

近年来，各地的智慧城市建设正如火如荼地展开，城市三维数字模型逐渐成为构建智慧城市的重要基石，地理信息系统作为城市建设的基础内容，也越来越受到重视。

 GIS模型展示及测量应用

2017年，湖南建工BIM中心工程师携八旋翼多镜头无人机，赴郴州经开区进行倾斜摄影航测作业，利用航测数据建立三维GIS模型，助力郴州经开区智慧互联平台建设。

新兴的倾斜摄影技术能建立高质量的城市三维GIS模型，结合BIM技术为智慧城市建设提供有力支撑。基于GIS的实景三维模型可以服务智慧城市建设，同时，在规划、国土、水利、旅游等领域的应用也意义重大，前景广阔。

此次倾斜摄影三维建模包括对项目范围内20余平方公里的航测数据采集和后处理，目前，建模工作已完成，本文将对无人机倾斜航测技术及数据处理进行介绍。

倾斜航测基本原理

倾斜摄影是近年来航测领域逐渐发展起来的新技术，相对于传统航测采集的垂直摄影数据，通过新增多个不同角度镜头，获取具有一定倾斜角度的倾斜影像。

应用倾斜摄影技术，可同时获得同一位置多个不同角度的、具有高分辨率的影像，采集丰富的地物侧面纹理及位置信息。

基于详尽的航测数据，进行影像预处理、区域联合平差、多视影响匹配等一系列操作，批量建立高质量、高精度的三维GIS模型。

航测数据采集及处理

航测范围确定

航线规划软件（地面站）的地图数据来源于Google Earth，规划航线之前，在Google Earth中确定项目航测范围，了解航测地貌，进行合理的飞行架次划分，优化航拍方案，提升作业效率。

航线规划及参数设定

倾斜航测的飞行参数包括高度、速度、拍摄间隔、航向间距、旁向间距等，不同的参数设置对航测的精度、效率等产生影响。

航测作业前，综合考虑飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度等因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。

无人机航测作业

地面站设置及无人机组装完成后，即可开始航测作业。无人机将依据指定的航线及参数设置，自动完成航拍任务，操作人员观察无人机位置及地面站实时飞行参数即可，每天可完成2-3平方公里的航测任务。

倾斜航测采集的数据包括各拍摄点的多角度影像信息和对应的pos数据。影像信息由五镜头相机获取，无人机搭载相机以恒定速度对地面进行等距拍照，采集到具有70%重叠率的相片；

pos数据由飞控系统在相机拍照时生成，与相片一一对应，赋予相片丰富的信息，包括经纬度、高度、海拔、飞行方向、飞行姿态等。

多角度影像（左）及pos数据（右）

 在BIM+GIS领域的深度应用

使用倾斜航测技术可在短时间内建立大规模的城市三维GIS模型，实现城市空间全方位、高精度的可视化表达。

本次无人机倾斜摄影三维建模，旨在推进湖南建工集团BIM中心在BIM+GIS领域的深度应用，有效地整合建筑信息和地理空间信息，构建出最重要最核心的基础数据库。