實(shí)景建模解決方案

一、什么是實(shí)景建模？

實(shí)景建模是通過不同的角度拍攝的數(shù)碼照片作為輸入數(shù)據(jù)源，為當(dāng)前環(huán)境輕松生成高分辨率的三維模型。

ContextCapture軟件根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)的大小，能輸出高分辨率的帶有真實(shí)紋理的三角網(wǎng)格模型。所輸出的三維網(wǎng)格模型能夠準(zhǔn)確、精細(xì)地復(fù)原出建模主體的真實(shí)色澤、幾何形態(tài)，具有逼真的精美細(xì)節(jié)、清晰的邊緣及精確的幾何特性。

根據(jù)不同的需求，還可以設(shè)置各種額外輔助數(shù)據(jù)：傳感器屬性（焦距，傳感器尺寸，主點(diǎn)，鏡頭失真），照片的位置參數(shù)（如GPS），照片姿態(tài)參數(shù)（例如，INS），控制點(diǎn)，等等。無需人工干預(yù)，Context Capture 在幾分鐘/或數(shù)小時(shí)的計(jì)算時(shí)間內(nèi)，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)的大小，能輸出高分辨率的帶有真實(shí)紋理的三角網(wǎng)格模型。所輸出的三維格網(wǎng)模型能夠準(zhǔn)確、精細(xì)地復(fù)原出建模主體的真實(shí)色澤、幾何形態(tài)及細(xì)節(jié)構(gòu)成。

二、為什么要做三維實(shí)景建模？

通過“實(shí)景模型”即使不到現(xiàn)場(chǎng)也可以在實(shí)景模型中完成準(zhǔn)確的實(shí)景測(cè)繪、實(shí)景方案模擬、實(shí)景拆遷區(qū)域模擬、實(shí)景進(jìn)度匯報(bào)、實(shí)景進(jìn)度分析，最重要的是保留下當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于文物以及歷史遺跡的保護(hù)，有著不可取代的文化價(jià)值，即足不出戶也可以像在現(xiàn)場(chǎng)一樣，了解現(xiàn)場(chǎng)情況、解決現(xiàn)場(chǎng)問題、管理現(xiàn)場(chǎng)狀況。

實(shí)景建模1

實(shí)景建模街道模型

實(shí)景建模2

三維實(shí)景建模-古鎮(zhèn)實(shí)景模型

街道到小區(qū)、城中村的建模，均是適合的建模對(duì)象

三、實(shí)景模型怎么去利用？

獲取的三維模型，可以切換成點(diǎn)云數(shù)據(jù)、三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行如下應(yīng)用：

1、到Bentley Descartes軟件進(jìn)行網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理，完善模型的局部的破面并編輯三角網(wǎng)格模型。

2、導(dǎo)入到Bentley土木專業(yè)軟件Powercivil、AECOsim軟件做實(shí)體建模，可以直接模擬并計(jì)算拆遷區(qū)域的工作量，

及評(píng)估場(chǎng)地平整需要的填挖方量等問題，并實(shí)現(xiàn)對(duì)模型模擬移動(dòng)路徑以及漫游處理。

3、通過實(shí)景建模解決方案，獲取實(shí)景模型，基于該模型的數(shù)據(jù)，可以測(cè)量體積、面積、長度（精度為2-5厘米誤差

）。

四、實(shí)景建模的過程

航拍需要保證有足夠高的重疊率，城市內(nèi)作業(yè)，需要注意高壓電塔的影響。

例如以下模型：通過攝影測(cè)量重建，花費(fèi)了半天的時(shí)間進(jìn)行拍攝，在處理前期，將要全部249 張照片全部準(zhǔn)確空三成功，還原照片的精確位置。并在得到空三之后，再計(jì)算還原實(shí)景模型。

實(shí)景建模3

街道照片還原成實(shí)景模型

實(shí)景建模4

城市照片還原成實(shí)景模型

實(shí)景建模5

發(fā)布到網(wǎng)頁端并進(jìn)行編輯添加素材說明

五、三維實(shí)景建模方案精度以及測(cè)量

實(shí)景建模6

由于每張照片和視頻都含有空間位置信息，即照片的經(jīng)度、緯度、高度信息。實(shí)景建模方案精度以及測(cè)量

所以將航拍照片和視頻導(dǎo)入ContextCapture生成的模型即為實(shí)景模型，該模型的數(shù)據(jù)信息（長、寬、高、面積、體積等）與實(shí)景的數(shù)據(jù)信息一致，誤差值最高 1% 。（照片的過程中是無法修改數(shù)據(jù)的，因此生成的模型數(shù)據(jù)是真實(shí)的,即模型精度是真實(shí)的。）

通過 Context Capture 實(shí)景建模生成的模型，可直接在免費(fèi)提供給客戶的Acute3D viewer 中進(jìn)行場(chǎng)地測(cè)量

實(shí)景建模7

實(shí)景模型測(cè)垂直距離

實(shí)景建模8

實(shí)景模型水平面積測(cè)量

實(shí)景建模9

實(shí)景模型體積測(cè)量

六、實(shí)景建模導(dǎo)出的格式

實(shí)景建模軟件所生成實(shí)景模型導(dǎo)出為多種格式的模型，再進(jìn)行相應(yīng)的二次處理，如渲染、動(dòng)畫等。

- ContextCapture模型的原始格式為3MX

- 3MX導(dǎo)出DGN格式，到Microstation里面做動(dòng)畫、渲染等

- 轉(zhuǎn)出通用的OBJ或FBX格式，再導(dǎo)入到草圖大師做方案設(shè)計(jì)或?qū)氲?D MAX等對(duì)應(yīng)的軟件。

實(shí)景建模10

軟件導(dǎo)出的格式界面

七、實(shí)景建模方案案例

1、實(shí)景建模特點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)：模型精度在2cm-5cm之間，滿足房建以及市政工程的精度需求；建模效率高；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)階段性數(shù)據(jù)完整的保存；照片無法人為修改，完整反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌。

不足之處：計(jì)算過程中會(huì)把樹木的體積計(jì)算進(jìn)去（可以通過清表之后解決該問題）

2、實(shí)例展示

實(shí)例1：針對(duì)古鎮(zhèn)的立面改造，花費(fèi)半天時(shí)間進(jìn)行收集數(shù)據(jù)，并且得到數(shù)據(jù)之后，花費(fèi)5天的時(shí)間，量測(cè)并還原現(xiàn)場(chǎng)的立面圖。

實(shí)景建模11

實(shí)景建模12

實(shí)例2：李子坪取渣場(chǎng)土方量估算

由于距離測(cè)量控制點(diǎn)較遠(yuǎn)，通過測(cè)量方法獲取地形工作量較大，并且地形陡峭，難以布點(diǎn)。

實(shí)景建模13

無人機(jī)航拍現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)

實(shí)景建模14

基于實(shí)景模型計(jì)算體積功能，完美解決現(xiàn)場(chǎng)難以布點(diǎn)的問題

實(shí)例3：上莊隧道口挖方量計(jì)算

設(shè)計(jì)院工程量：8萬方；施工方工程量：16萬方；兩者差別較大。

使用實(shí)景模型計(jì)算，工程量為11.2萬方，航拍以及建模耗時(shí)合計(jì)兩天，合計(jì)約300張照片。

通過等高線、坐標(biāo)等方式驗(yàn)證后，達(dá)成施工單位和咨詢單位均認(rèn)可計(jì)算精度。

實(shí)景建模15

無人機(jī)實(shí)景模型

實(shí)景建模16

Powercivil軟件讀取實(shí)景模型生成DTM地模文件

實(shí)景建模17

基于Powercivil精確坐標(biāo)繪圖，對(duì)模型進(jìn)行控制點(diǎn)選取以及相關(guān)計(jì)算體積功能，得到最終的隧道口開挖數(shù)據(jù)計(jì)算

實(shí)景建模18

Powercivil基于實(shí)景模型和施工圖建立的最終隧道口模型

八、實(shí)景建模方案實(shí)施

1、實(shí)施主要步驟

實(shí)景建模19

實(shí)景建模20

實(shí)景建模22

2、本項(xiàng)目使用的軟件以及配置

3、村落航拍規(guī)劃

項(xiàng)目的村莊區(qū)域23萬平米，建立精細(xì)模型；預(yù)計(jì)本期航拍需要約3天，需要派遣2名工程師。航線區(qū)域按照70米航線高度進(jìn)行飛行，預(yù)計(jì)獲得照片1000余張。

實(shí)景建模23

計(jì)劃航線

4、非村落區(qū)域航拍規(guī)劃

非村莊區(qū)域約80萬平米，建立粗略模型；預(yù)計(jì)本期航拍需要約3天，需要派遣2名工程師。航線區(qū)域分別按照100、150米航線高度進(jìn)行飛行，預(yù)計(jì)獲得照片1000張。最后生成出的周邊模型如比較模糊的情況，考慮建立三維BIM模型或者通過照片來取代該模型。

實(shí)景建模24