随着实景三维中国、智慧城市等建设的持续推进,倾斜摄影与机载 LiDAR 技术已在城市规划、文物保护、地质灾害监测等多个领域得到广泛应用。然而,高压线塔因具有高度高、结构复杂的特点,且电力线纹理单一,仅依靠倾斜摄影技术建模时,易出现顶部空洞、纹理映射错位等问题;而单纯采用机载 LiDAR 技术建模,又存在中下部分纹理表达不清晰的短板。为此,霍福广、黄延庆、由博、丁祖善四位作者在《机载 LiDAR 融合倾斜摄影在高压线塔三维建模中的应用》一文中,聚焦这一技术痛点展开研究,旨在通过融合两种技术的优势,构建出高精度、高完整性的高压线塔实景三维模型。下面,跟随小助手我们一同深入学习下。
一、硬件软件
大疆Phantom 4 RTK
DJI M300RTK+L1
中海达 RTK
大疆智图
二、核心研究内容
1.建模技术原理
无人机倾斜摄影测量:通过多视角影像、POS 数据及像控点,经空中三角测量、密集匹配等步骤,构建含真实纹理的三维模型,优势是能获取地物侧面结构与纹理信息。
机载LiDAR三维重建:利用激光扫描获取点云数据,经预处理、拼接、坐标转换等,结合软件构建实景模型,优势是点位精度高、能精准捕捉空间三维信息。
联合建模流程:先通过公共控制点实现两种数据的坐标系统一,再经点云粗配准、ICP 配准完成数据融合,最终进行三角网构建与建模。
2.实验设计与数据获取
研究区域:苏北某乡镇复杂测区(含公路、建筑物、树木遮挡等,符合高压线塔建模常规场景)。
数据采集:采用大疆 Phantom 4 RTK 无人机获取 951 张航测影像,DJI M300RTK+L1 激光雷达系统获取 16.7 百万个点云数据;布设 10 个像控点,用中海达 RTK 测量坐标(CGCS2000 坐标系)。
3.模型精度与效果分析
单一倾斜摄影建模:X/Y 方向中误差分别为 ±1.31cm、±1.28cm,高程中误差 ±4.22cm,平面精度达标,但高压线塔模型存在细节裂隙、顶部空洞,电力线未能成功重建。
融合技术建模:X/Y 方向中误差分别为 ±1.51cm、±1.19cm,高程中误差 ±2.89cm,点位精度优于单一倾斜摄影;模型完整性好,顶部结构纹理精细,下部纹理清晰,弥补了两种技术的单独缺陷。
三、研究结论
融合机载 LiDAR 与倾斜摄影的建模方法,点位精度更高,高程误差显著降低,能满足高压线塔高精度建模需求。
联合模型在结构完整性与纹理表达上优势突出,有效解决了单一技术建模的短板。
该方法为高压线塔实景三维建模提供了行之有效的技术方案,可支撑电力线塔巡检等实际应用。
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