一(yī)、業務需求

      近年來，高分(fēn)辨率衛星獲得了較快的發展，其獲取的圖像經過輻射校正後達到了相當高的精度，結合衛星變軌或相機側擺等方式，同一(yī)地域的重訪周期大(dà)大(dà)縮短，非常有利于對目标場景的三維精細化建模，并使利用高分(fēn)辨率衛星影像制作三維地形及建築物(wù)建模成爲可能。便于對全球範圍内地形地貌、地理環境和相關自然與人文現象等信息進行采集、處理與應用。高分(fēn)辨率衛星數據有了更多地使用價值和空間。得益于高分(fēn)辨率衛星數據源的日益豐富，以及多源遙感衛星影像處理能力的不斷增強，三維模型生(shēng)産方面有着廣闊的前景。

      通過利用快速影像匹配技術，生(shēng)成DOM自動或者半自動人工(gōng)地物(wù)的采集的方式獲取影像的建築物(wù)表面紋理。最後實現基于衛星影像的三維建模。這種模式可以爲無法或很難獲取航飛數據的區域提供三維建模方案。

二、方案描述

      利用高分(fēn)辨率光學衛星影像進行重點目标及建築物(wù)精細化三維建模的方法。以國内外(wài)主流高分(fēn)辨率光學衛星影像數據爲主要數據源，以DEM／ DOM、控制點數據等已有數據庫爲控制通過平差得到影像位置，自動提取三維點雲，利用算法從點雲提取三角面網格制作感興趣區域粗略高程模型，聯系區域對象的平坦程度，對三角網進行平整、簡化，進行紋理化。通過此方法得到的衛星三維模型紋理對應性精度更有保證，紋理均爲原始影像上計算獲得，與其他地理信息數據信息或屬性數據可以更好的疊加，使得多源數據發揮一(yī)加一(yī)大(dà)于二的效能。與InSAR等數據及矢量數據疊加便于一(yī)步實現平面/高程與趨勢屬性數據的拟合，便于更真實的呈現模拟效果，更好的服務與相關行業。

三、服務模式

• 常規模式

      常規拍攝過程中(zhōng)采用計劃編程下(xià)單模式，提供的衛星數據須經過輻射校正和系統幾何校正，分(fēn)辨率滿足優于1米，應包括全色波段、藍波段、綠波段、紅波段與近紅外(wài)波段等多光譜信息。對提供的原始影像數據，實時雲量判讀，準确性達到98%及以上，提供統計報表。後期影像拼接色彩調整服務，影像在大(dà)範圍顔色和色調顯示基本一(yī)緻，圖像色相及亮度調整後，相鄰幅重疊區域，亮度相差低于10%，合理地選擇鑲嵌線，并進行羽化處理，鑲嵌後達到相鄰影像色調基本一(yī)緻。原始影像質量整體精度一(yī)緻、色調均勻、紋理清晰、反差适中(zhōng)、色彩自然過渡、水利要素突出。

      常規模式下(xià)三維實景建模系統采用全自動+人工(gōng)幹預的三維實景處理流程，利用集群優勢結合系統編輯作業模式對三維模型及單體化進行快速生(shēng)産和必要編輯，生(shēng)産出滿足精度要求的标準三維産品。

• 應急模式

      由于每顆衛星的數據獲取能力和特點的不同，包括衛星搭載的傳感器類型、側視能力、成像模式、分(fēn)辨率、觀測波譜、有效地面視場、重訪周期等的差異，使得用戶迫切需要一(yī)套能夠分(fēn)析在一(yī)定時間周期内，實現對感興趣區域的多星、多傳感器、多成像模式的聯合成像解決方案，包括時效性及覆蓋能力的分(fēn)析等實際應用需求。這種聯合成像解決方案不但能夠在航天器的研發過程中(zhōng)，爲有效載荷、單星及星座平台的研發作論證支撐；特别是當地震、洪水等重大(dà)自然災害發生(shēng)時，這種聯合成像解決方案将更能夠滿足災害快速響應的需要，充分(fēn)發揮遙感技術在科學救災減災中(zhōng)的重大(dà)作用。

      同時在處理過程中(zhōng)三維實景處理系統采用全自動三維實景處理流程，利用集群優勢完成從空三加密、影像匹配到三維模型制作的全過程，快速響應應急生(shēng)産需求。

四、方案組成

• 數據采集

      爲确保模型質量（包含模型的結構完整度和紋理提取等），采用的數據需是亞米級分(fēn)辨率傳感器且從不同角度拍攝的影像。

• 數據處理系統

     1.基于Windows操作系統、基于圖形用戶界面，進行數據輸入輸出和整個處理流程管理， 任務管理至少包括創建任務、提交任務、任務處理進度監控、處理結果可視化等；

     2.軟件計算過程無需人工(gōng)幹預，所輸出的三維格網模型能夠準确、精細地複原出建模主體的真實細節構成，能輸出高分(fēn)辨率的帶有真實紋理的三角網格模型；

     3.軟件能良好支持衛星遙感的數據處理，支持無GPS，完整/非完整GPS軌迹數據，及完整GPS/姿态角數據，地面控制點數據等結合處理；

     4.支持人工(gōng)修飾模型，并将人工(gōng)修飾後的模型進行紋理自動映射；

     5.任務序列管理與監控（支持任務序列調度管理，支持任務處理進度實時監控）；

     6.軟件支持主從式分(fēn)布式運算，軟件在進行空三和建模運算過程中(zhōng)不會影響和中(zhōng)斷軟件主界面的功能和操作。

五、方案特點

     1.遙感影像覆蓋範圍廣、成本低而且較高的分(fēn)辨率所以能夠快速獲取精确的數據。

     2.具有高度自動化的流程：模塊通過平差得到影像位置，實現提取三維點雲、三角面網格提取及紋理化的自動處理。

     3.高效率：1周-4周左右/一(yī)個城市或者400km²（20公裏*20公裏）。

     4.數據處理對地面控制點依賴性低。僅需要極少的地面控制點就可滿足低分(fēn)辨率實景三維模型的生(shēng)産需求。

     5.高精度:平差可調可控保證模型提取的幾何基礎；模型相對精度約爲5個像素，模型整體質量與獲取的多角度影像相關，絕對精度與傳感器提供的初始精度相關；利用控制點達到1.5-2m CE90 (即影像中(zhōng)90%以上兩點之間測得的結果與實測值之間的誤差在1.5-2米以内)。

六、應用領域

      包括數字城市，城市規劃，交通管理，數字公安，消防救護，應急安防，防震減災，國土資源，地質勘探，礦産冶金等，覆蓋建築設計，工(gōng)程與施工(gōng)，文物(wù)保護，文化遺産等各方面，應用前景非常廣闊。

七、模型展示

圖：3D衛星三維模型(13景)

圖：衛星三維模型（11景）

圖：非城區三維模型

圖：非城區三維模型