基于4D產品的三維建模的具體應用流程

發布日期：2019-07-17 00:00 瀏覽量：15011

空間信息技術的發展日新月異，二維數據已經無法滿足專業的需求，而以三維空間數據為基礎的數據表達方式，更加直觀全面，這種4D產品也成為數字王國的核心數據。

所謂 4D，就是指 DEM、DRG、DLG 以及 DOM，他們分別代表著數字高程模型、數字柵格地圖、數字線劃地圖以及數字正射影像圖。而 4D 技術就是指生產 4D 產品的各項技術，目前4D 技術已經廣泛應用于各個領域。

航測與遙感技術的應用在科技推進和社會進步的大前提下更加深入，近幾年，遙感技術也已經廣泛應用到新工業和新技術，包括水文地質勘探和地圖測繪等，可以更好地服務于地質相關行業，同時加強了對航測測圖技術、航空攝影測量技術、智能化系統以及全球定位系統等新技術的應用。

一、航測與遙感技術

新時代下全球航空及信息技術突飛猛進，航測與遙感技術有幸成為新技術的代表之一，不僅應用在各個領域與行業，發揮的作用也十分顯著。

航測遙感的優勢在于對先進設備的充分運用，其基點是電磁波和紅外線，能夠對特定地點進行準確勘測，精確度相對較高。不同于傳統的勘探與測量方法，航測與遙感技術無需實地考察，它只需要通過衛星等各種設備，對特定區域進行全面掃描，從而獲取有效信息。

同時，通過運用遙感設備，可以在很大程度上提升勘測結果的精確率，尤其是對高清拍攝設備的應用，能夠有效保障航測與遙感技術發展的持續性。

近幾年，航測與遙感技術在自動化方面迅速提升，不僅工作流程更加簡化，技術人員的需求數量越來越少，而且還可以對目標區域進行動態勘測。

總而言之，以勘測領域為代表的各行各業，都在航測遙感集輸的保障下迅速發展，工作效率也大幅度提升，可以說航測與遙感技術已經成為勘測過程中必不可少的工具，我們可以結合實際勘測需求來選擇最佳設備，進而完成遙感。

二、航測與遙感技術三維建模的具體應用

與二十世紀相比，二十一世紀在地球空間信息技術的基礎上，進一步提出和發展了數字化概念，三維空間數據逐漸代替了二維數據，4D 產品不斷發展。

以 4D 技術為基礎的三維建模的具體應用

以 4D 技術為基礎的三維建模的具體應用流程，應當包括以下三個層面：

一是數據的獲取

生產4D產品時，數據獲取的方法是形式多樣的，從科技發展狀況的角度而言，這種差異性體現在各個方面，包括傾斜航空攝影和大飛機航空攝影兩種。

這里就以大飛機航空攝影為例，這種攝影需要提前在飛機上安裝攝影機，并且要保證攝影機位置的精確性，以能夠全方位地對地面進行攝影。

同時，在攝影過程中，飛機的路線必須完全符合設定航線，并進行動態攝影，相鄰影像之間應當具備航向重疊，也就是一定的重疊度，大部分情況下，航向重疊要在百分之六十以上，因為之后總相互重疊會構成立體像對，如此在完成一條航線的拍攝之后，飛機再進入下一條航線的拍攝，而相鄰航線的影像之間應當具備旁向重疊，也就是在百分之二十以上的重疊度。

除此之外，在航空攝影測量過程中，應當應用專業的航空攝像機，這種攝像機專業性更強，而且幅面較大。隨著科學技術的不斷發展，目前大飛機航空攝影的種類越來越多，包括 POS 扶助航空攝影以及機載 SAR 成像航空攝影等。

二是數據的處理

站在某種角度而言，攝影測量與遙感技術生產產品的基本模式各不相同，也就是 4D 產品，通常包括數字正射影像圖和數字線劃圖兩種。

首先是數字正射影像圖，這種攝像圖就是運用數字高程模型，來逐像元輻射糾正已經掃描和處理過的數字化航空像片，并基于對應圖幅范圍對其進行裁切，最終生成不同的影像數據和帶有公里網格等的平面圖，數字正射影像圖的優勢就在于功能多樣化、影響特點突出以及幾何精度較高，可以在背景控制信息方面加以應用，來對不同數據和信息的精確度進行客觀評價，除此之外，它還能夠對重要的人文信息和自然信息加以提取，并對地形圖進行動態實時更新；

第二種是數字高程模型，所謂數字高程模型，就是指高斯投影平面下所有不規則和規則網店的高程以及平面坐標等各種相關數據集，數字高程模型的優勢體現在三個方面：

一是能夠對地表形態進行全方位地控制；

二是可以對高程點等相關數據和信息進行準確采集；

三是能夠將坡度圖和等高線等其他信息派生，同時有效融合其他相關信息，將全面、重要、真實的參考數據提供到地形分析的過程。

三是DEM計算

這一步相當于將數模建立在DEM 文件上。運用雙曲拋物面內插法來對數字高程進行快速獲取，并自動獲取路線地面橫斷面數據和路線中線地面高程等數據。

橫斷面數據一方面可以支持抬桿方式，另一方面也可以支持相對中樁的數據格式，因此，這些數據可以在其他 CAD 計算軟件中直接應用，來計算數量或者設計方案。因為數模處理具備實時性的特點，因此可以批量輸出高程，從而進行方案的最優化必選。

四是基于航測與遙感技術三維建模的應用

目前這種三維建模方式已經廣泛應用在國土規劃、水利水電規劃、城市管理以及公路鐵路規劃的方案選定和運營管理中，且效果良好，具體而言：

如果工程項目的精度要求不高且范圍較大，在數據采集時可以使用航天遙感方法；

如果工程項目的精度要求不高且范圍較小，那么數據采集時可以使用低空無人機攝影測量法；

如果是城市三維建模，在數據采集時可以使用激光雷達法或者傾斜攝影測量法；