城市实景三维模型数据质量检查验收方法
赵雷;杨贵梅;袁翔东;包银丽
【摘 要】基于高分辨率倾斜摄影测量,可以获得高精度的城市实景三维模型.文章结合昆明实际案例,对基于倾斜摄影测量技术制作的城市实景三维模型数据检验方法进行了探索和实验,并提出了一套可行的城市实景三维模型数据质量检查工艺流程.
【期刊名称】《地矿测绘》
【年(卷),期】2017(033)004
【总页数】5页(P17-21)
【关键词】航空摄影测量;实景三维模型;倾斜摄影测量;质量检查
【作 者】赵雷;杨贵梅;袁翔东;包银丽
【作者单位】昆明市测绘管理中心,云南昆明650500;云南省交通规划设计研究院,云南昆明650031;昆明市测绘管理中心,云南昆明650500;昆明市测绘管理中心,云南昆明650500
【正文语种】中 文
【中图分类】P231;P208
0 引言
昆明市在2014年度立项开展了城市规划建设管理数字化应用项目，该项目主要采用目前较先进的“测量型倾斜摄影测量”技术获取城市实景三维模型数据，从而辅助城市规划建设实现精细化管理。截止2015年下半年，项目验收前，国内仍未出台城市实景三维模型数据质检规范和标准。鉴于项目成果急需向政府部门和社会公众推广应用，项目组在省级测绘产品检测部门的指导下，项目依据GB/T 18316—2008《数字测绘成果质量检查与验收》、CH/T 3012—2014《数字表面模型航空摄影测量生产技术规程》和《昆明市城市规划建设管理数字化应用专业技术设计书》，开展了基于倾斜摄影测量技术生产城市实景三维模型的检查与验收规范研究制定工作。
1 基于倾斜摄影测量技术的城市实景三维模型技术路线
实景真三维技术在获取到符合要求的倾斜影像以及同区域激光点云数据后，能够通过高度自
动化的手段对两种数据进行解算合成处理，以非常快的速度生产实景三维模型数据。使用全自动三维建模软件(如PhotoMesh)进行三维建模。通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像数据进行几何处理、多视匹配、三角网(TIN)构建、自动赋予纹理、人工修复、单体化等环节，输出城市实景三维模型成果。基于倾斜摄影测量的城市实景三维模型技术路线图，如图1所示。
图1 基于倾斜摄影测量的城市实景三维模型技术路线图Fig.1 Technology roadmap of urban 3D real model based on tile photogrammetry
2 城市实景三维模型数据成果
项目完成后，提交的城市实景三维模型数据格式包括：OSGB格式、DAE格式、3DML格式，实景三维场景数据格式为Mpt格式和Fly格式。成果目录，见表1。另外还需提交数据对应的质检报告。
表1 城市实景三维模型数据成果提交目录Tab.1 Data submission catalog of urban 3D real model一级目录二级目录三级目录四级目录备注城市实景三维模型数据成果OSGBDAE3DML
lDataTile_+XXX_+XXX.osgbTile_+XXX_+XXX.osgb….osgb…lDataTile_+XXX_+XXX.dae.jpgTile_+XXX_+XXX.dae.jpg….dae.jpg…Km.fly  Km.mptKM1.3dmlKM2.3dml…倾斜三维模型成果倾斜三维模型成果工程文件
3 质量控制及质量检查制度
实景三维模型数据需要按照相关生产要求生产，并且模型纹理真实清晰、无大面积扭曲、破洞、差，模型单体化切割范围完整、美观。
为保证项目最终产品质量满足要求，必须对生产前、中、后所有过程加以必要的质量控制，确保所有过程能够严格按照设计及相关要求作业。对项目实行多级检核制度，即生产人员自检、互捡，质检部门内部检查，最终验收由甲方负责指定单位进行检查，分层控制，级级把关。三维建模部分质量保证措施完善，全部成果经自检、互检和质检部检查完成后，提交城市实景三维模型成果、技术总结和质检报告等资料进行汇总，提交验收。
城市实景三维模型质量控制流程，如图2所示。
图2 质量控制流程图Fig.2 Quality control flow chart
4 成果质检技术路线
收集实景三维模型数据后，首先要根据项目建设目标和用途，确定合适的三维模型数据数学精度、地理精度、单体化、立交桥、建筑物纹理、道路连通、模型破洞、悬浮物等技术指标，制定质检方案。总体质检技术路线，见图3。
图3 总体质检技术路线图Fig.3 General quality inspection technology roadmap
5 质检方案
5.1 主要检查项
城市实景三维模型数据质量检查项主要包括空间参考系、位置精度、完整性、逻辑一致性、场景效果以及附件质量。
5.2 主要质检方法和软件选择
检验采用人机交互检查、比对检查等方式。检验使用的主要软件有Virtual Reality 3.1 、CityBuilder 6.5.1 、TerraExplorer Pro 6.5.1 、ArcGIS 10.l等，主要硬件有笔记本电脑、移动图形工作站、塔式图形工作站等。
5.3 模型数据规格检查
按照技术设计对数据规格要求，逐项进行严格检查，保证数据格式正确、单位统一，命名完整、规范，坐标系统正确，模型精度符合要求。数据质检可以仅对OSGB 格式进行抽样详查，对其余格式进行总体概查。
3d地图实景地图确定视角高度，在视角高度场景下对城市实景三维模型的范围、精度和完整性进行全面检查。如：三维地图比例尺为1∶1 000，视角高度可以设置为350 m。重点检查区域包括城市主干道沿街两侧、建筑设定高度(如10层以上)的高层建筑及用户指定的重点区域等。重点检查对象：建筑是否存在纹理扭曲、破洞、搭连；水面、玻璃是否存在凹凸不平、破洞、反光。
5.4 模型精度检查
模型精度检查质量元素主要包括空间参考系和位置精度。空间参考系的质量子元素包括：大
地基准、高程基准和地图投影。主要是检查模型数据采用的大地基准、高程基准和地图投影是否符合设计情况。目前国内城市实景三维模型数据设计的平面精度和高程精度精度一般不低于50 cm。主要采用外业打点检核和内业人机交互方法检查。模型精度检查主要质量元素表，见表2。
5.5 模型数据完整性检查
模型数据的完整性检查质量子元素主要包括模型数据多余检查和遗漏检查。模型数据完整性检查主要质量元素表，见表3。
5.6 模型数据逻辑一致性检查
模型数据逻辑一致性检查质量子元素主要包括概念一致性、格式一致性、拓扑一致性和表现一致性。模型数据逻辑一致性检查主要质量元素表，见表4。
表2 模型精度检查主要质量元素表Tab.2 Main quality elements table of model precision check质量元素质量子元素检验内容检验方式空间参考系大地基准检查采用的大地基准符合设计情况高程基准检查采用的高程基准符合设计情况地图投影检查采用的地图投影符合设计
情况人机交互检查位置精度平面精度检查平面位置精度符合设计程度高程精度检查高程位置精度符合设计程度场景中模型相对位置检查场景中模型相对位置的正确程度人机交互检查
表3 模型数据完整性检查主要质量元素表Tab.3 Main quality elements table for model data integrity check质量元素质量子元素检验内容检验方式完整性模型数据多余检查模型数据的重复、冗余程度模型数据遗漏检查模型数据的缺失程度人机交互检查
5.7 模型场景效果检查
模型场景效果检查质量子元素包括场景完整性和场景协调性，具体见表5。
5.8 附件质量检查
附件质量检查主要是检查模型数据相关文档的完整性。
表4 模型数据逻辑一致性检查主要质量元素表
Tab.4 Main quality element table of model data logic consistency check
质量元素质量子元素检验内容检验方式逻辑一致性概念一致性检查模型对概念模式规则的遵循程度格式一致性检查模型物理存储结构、格式及其他要求符合程度拓扑一致性检查三维模型对拓扑关系反应的准确程度表现一致性检查三维模型对表现及取舍规则的遵循程度人机交互检查比对检查