應客戶的(de)委托(tuo)，湖南交通職業技術學院(yuan)路橋(qiao)學院(yuan)無人機工作(zuo)室和建筑工程學院(yuan)對黃(huang)興故(gu)(gu)居(ju)和許(xu)光(guang)達故(gu)(gu)居(ju)進行(xing)精細化(hua)三維模型的(de)生產。其中，黃(huang)興故(gu)(gu)居(ju)建于(yu)清同治初(chu)年(nian)，是(shi)偉(wei)大的(de)辛亥革(ge)命元(yuan)勛黃(huang)興的(de)故(gu)(gu)居(ju)，現為(wei)全國(guo)重點(dian)文物保護(hu)單位，占地面(mian)積約6.45畝(mu)(mu)；許(xu)光(guang)達故(gu)(gu)居(ju)建于(yu)清光(guang)緒三十四年(nian)，是(shi)中國(guo)人民解放軍(jun)開(kai)國(guo)大將、軍(jun)事家許(xu)光(guang)達的(de)故(gu)(gu)居(ju)，現為(wei)第五批湖南省愛國(guo)主義教育基地，占地面(mian)積約1.62畝(mu)(mu)。

根據傳(chuan)統建筑的(de)特點與實際需求(qiu)，項目要(yao)生成具備高(gao)分(fen)(fen)辨率和(he)高(gao)精細(xi)度（分(fen)(fen)辨率應在1cm內）的(de)建筑實景模型。同時，建筑的(de)細(xi)部構造(zao)，特別是立面、檐(yan)下的(de)建筑要(yao)素（如斗拱(gong)、立柱、挑(tiao)檐(yan)等）、文(wen)化(hua)要(yao)素（如楹聯、牌匾、裝飾(shi)等）均應清晰(xi)展現。

▲黃興故(gu)居

傳(chuan)(chuan)統三維建(jian)模多采(cai)(cai)用無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)傾斜攝(she)(she)影(ying)建(jian)模，但(dan)由于(yu)以下(xia)(xia)難(nan)點，僅靠無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)建(jian)模遠不(bu)能滿(man)足(zu)上(shang)述(shu)項目(mu)需求(qiu)：角度(du)、距離等原(yuan)因，拍(pai)攝(she)(she)的(de)立(li)面紋理不(bu)夠精細；由于(yu)傳(chuan)(chuan)統建(jian)筑具有較寬的(de)屋(wu)檐(yan)，斗(dou)拱、牌匾等檐(yan)下(xia)(xia)建(jian)筑紋理無(wu)(wu)法拍(pai)攝(she)(she)到(dao)；建(jian)筑周圍栽種(zhong)有茂(mao)密的(de)樹木(mu)(mu)，在樹木(mu)(mu)的(de)遮擋(dang)下(xia)(xia)，無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)無(wu)(wu)法采(cai)(cai)集(ji)到(dao)建(jian)筑立(li)面的(de)紋理。因此，滿(man)足(zu)大比例尺測圖需要的(de)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)傾斜攝(she)(she)影(ying)技術，還(huan)不(bu)能滿(man)足(zu)建(jian)筑精細建(jian)模的(de)需要。

為彌補無人機傾斜攝影技術建模方(fang)法(fa)的缺(que)陷(xian)，我(wo)們通常(chang)采用以(yi)下方(fang)法(fa)加以(yi)補充，但對于本項目而言還是存在(zai)不足：

一是手動控(kong)制無人機對建(jian)筑(zhu)立面(mian)和細部進行補拍，這(zhe)種方法(fa)只適用(yong)于高大(da)建(jian)筑(zhu)且(qie)建(jian)筑(zhu)周邊有(you)足夠凈空(kong)的情況，本項目(mu)拍攝的故居只有(you)一層(ceng)，加上旁邊有(you)高大(da)樹木，該(gai)方法(fa)實施有(you)較大(da)安全風險，不宜使用(yong)；

二是地面(mian)上人工持普(pu)通相(xiang)(xiang)機(ji)對建筑立(li)面(mian)和細部進行補拍(pai)，這種方法比較適(shi)合(he)民居建筑，但是由于普(pu)通相(xiang)(xiang)機(ji)照片不帶有精(jing)確的POS位(wei)置數據，且與(yu)航(hang)測(ce)照片缺乏有效的分層(ceng)與(yu)重疊，后(hou)期內業處理時，與(yu)航(hang)測(ce)照片融合(he)空(kong)三建模操作會(hui)非(fei)常繁瑣(suo)，而且普(pu)通相(xiang)(xiang)機(ji)與(yu)航(hang)測(ce)相(xiang)(xiang)機(ji)還(huan)存在較大差異(yi)（分辨率與(yu)CMOS像點尺寸等(deng)）。

針對項目(mu)痛點(dian)，項目(mu)采用(yong)了中(zhong)(zhong)海(hai)達影(ying)(ying)像小碟RTK V5（下(xia)稱中(zhong)(zhong)海(hai)達影(ying)(ying)像RTK）+無(wu)人機(ji)協同作業(ye)的方案進(jin)(jin)行精(jing)細化三(san)維模(mo)型(xing)的生產。其中(zhong)(zhong)，空(kong)中(zhong)(zhong)利用(yong)無(wu)人機(ji)傾斜攝影(ying)(ying)采集(ji)屋頂和立(li)面的影(ying)(ying)像，地(di)面使用(yong)中(zhong)(zhong)海(hai)達影(ying)(ying)像RTK采集(ji)建(jian)筑立(li)面的影(ying)(ying)像，后(hou)期內業(ye)分別進(jin)(jin)行空(kong)三(san)，然(ran)后(hou)直接合并空(kong)三(san)結果進(jin)(jin)行三(san)維建(jian)模(mo)。

▲空(kong)地融(rong)合建模技術路線圖

 這(zhe)套方案擁有兩大優勢(shi)，一(yi)是中(zhong)海達影(ying)(ying)像(xiang)RTK是一(yi)款將GNSS RTK和近景攝影(ying)(ying)測量(liang)技(ji)術相結合的(de)影(ying)(ying)像(xiang)RTK，它最大的(de)特點就是拍攝的(de)影(ying)(ying)像(xiang)都帶有(you)準確的(de)POS數據（RTK級別的(de)精度(du)）；二是無(wu)人(ren)機影(ying)(ying)像(xiang)和地(di)面(mian)(mian)影(ying)(ying)像(xiang)均具(ju)有(you)相同(tong)坐標系統(tong)的(de)POS數據，內(nei)(nei)業(ye)(ye)空三計算時，無(wu)需通過設置(zhi)連接點或者像(xiang)控點來融合空中(zhong)影(ying)(ying)像(xiang)和地(di)面(mian)(mian)影(ying)(ying)像(xiang)，內(nei)(nei)業(ye)(ye)操(cao)作變繁為簡，極大減輕了內(nei)(nei)業(ye)(ye)操(cao)作人(ren)員的(de)勞動強度(du)。

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1.外(wai)業(ye)實施(shi)

1）無人機傾斜攝(she)影(ying)

空中(zhong)傾斜攝影使用(yong)國內(nei)某品牌無人機，采用(yong)五向傾斜攝影航(hang)拍。

2）影像RTK地面近景攝影

對需要重點采集的建筑立面，以及被樹木(mu)遮擋的墻面，使用(yong)中海達(da)影像(xiang)RTK進行近景攝影補(bu)拍。

▲作業人員(yuan)使用中海(hai)達影像RTK對黃興故居(ju)進行近景拍攝(she)

拍攝(she)方法一(yi)般以一(yi)個立面為(wei)對(dui)象(xiang)，進行相鄰有(you)(you)重(zhong)疊(die)、機位有(you)(you)遠(yuan)近、視角可傾斜的拍攝(she)，如下圖所(suo)示。

 ▲中海達影像RTK近(jin)景(jing)拍攝(she)方(fang)法

在外業(ye)實施過程中，無人機傾斜攝(she)影和中海達影像RTK地面(mian)近景攝(she)影補拍時，必須(xu)采(cai)用相同(tong)坐(zuo)標系(xi)統(tong)和高程系(xi)統(tong)。本項目使用中國(guo)(guo)移動CORS基站，國(guo)(guo)家2000坐(zuo)標系(xi)，大地高。經過兩小(xiao)時的作(zuo)業(ye)，兩個故(gu)居順(shun)利完成了外業(ye)數據采(cai)集。

 2.數(shu)據(ju)處理(li)

將無(wu)人(ren)機(ji)采(cai)(cai)集的(de)航攝(she)照片與(yu)中海達影(ying)像RTK地面采(cai)(cai)集的(de)建筑近景照片各自(zi)進行空三處理(li)，最后再合并所有空三結果進行三維建模，整個(ge)數據處理(li)共用時兩(liang)小時。

▲中海達(da)影(ying)像RTK單獨空三結果（黃興故(gu)居院門正立(li)面）

 ▲空三結果合并圖（許光達故居）

通過生成的三維模型可以看到，采用中海達影像RTK在地面補拍的照片，極大地改善了建筑立面的紋理效果，并補充了無人機傾斜攝影缺失的檐下構件和樹木遮擋缺失的建筑立面模型。

▲黃興故(gu)居(ju)三維模型整體效(xiao)果圖(tu)

▲許光達故居三維模型(xing)整體效(xiao)果(guo)圖(tu)

通過與無(wu)人(ren)機傾斜攝(she)影的三(san)維模型(xing)成果相(xiang)比(bi)，此次(ci)生(sheng)成的三(san)維模型(xing)能清晰(xi)的展現建筑的細部構造，無(wu)論是(shi)立面、檐下、樹下的建筑要(yao)素，還是(shi)建筑配(pei)套的文化(hua)要(yao)素均能得到(dao)精細化(hua)的展示，滿(man)足了項目的需求(qiu)。

▲黃興故居正立(li)面模型對(dui)比（左側(ce)展示(shi)的(de)是(shi)(shi)融合無人機與中海達(da)影(ying)像RTK數據后(hou)的(de)三(san)維(wei)模型成(cheng)果(guo)，右(you)側(ce)展示(shi)的(de)是(shi)(shi)無人機傾斜攝(she)影(ying)的(de)三(san)維(wei)模型成(cheng)果(guo)）

 ▲黃興故居屋(wu)后(hou)被(bei)樹木遮擋部分的(de)模(mo)型對(dui)比(bi)（左側展(zhan)示(shi)的(de)是(shi)融(rong)合無人機與中海達影像RTK數據后(hou)的(de)三維模(mo)型成(cheng)果，右側展(zhan)示(shi)的(de)是(shi)無人機傾斜攝(she)影的(de)三維模(mo)型成(cheng)果）

▲許光(guang)達故居(ju)讓銜碑模型對比（左側展(zhan)示的(de)是融合無(wu)人機與(yu)中海達影(ying)像RTK數據后的(de)三維模型成果(guo)，右(you)側展(zhan)示的(de)是無(wu)人機傾斜攝影(ying)的(de)三維模型成果(guo)）

通(tong)過本項目的(de)實施，可以得出以下結論：

（1）使用中海達影像RTK在地面(mian)進行補拍的同(tong)時(shi)，可以與無人機航拍協同(tong)作業，兩(liang)個小時(shi)完成占地總(zong)面(mian)積8.07畝的兩(liang)個故居外業數(shu)據采集，作業效率(lv)高；

（2）中海達影(ying)像RTK拍攝的照(zhao)片帶有(you)POS數據，且(qie)與無人(ren)機航空(kong)照(zhao)片具有(you)相同的坐標系，內業建模時無需使用連接點，可以(yi)直接合并空(kong)三成(cheng)果建模，簡(jian)化(hua)了(le)內業操作流程(cheng)，減少(shao)了(le)內業工作量，提高了(le)內業處(chu)理效(xiao)率，僅用兩(liang)小時完成(cheng)兩(liang)個故居精細化(hua)建模；

（3）無人機(ji)和中(zhong)海達影像RTK兩者相(xiang)關參數接近(jin)，影像分(fen)辨率差異小，建模(mo)融合性強，生成的三維(wei)模(mo)型(xing)自然、精細；

（4）采用中海(hai)達(da)影像RTK在地面補拍的照片(pian)，有效(xiao)補充和(he)改善(shan)了建筑局部細節、紋理(li)，解(jie)決了屋檐下和(he)被樹木(mu)遮擋的建筑紋理(li)獲(huo)取難題。