在数字中国战略推进及《“十四五” 数字经济发展规划》指引下，全域三维实景数字底座建设成为趋势，地理信息产业正向室内外空间一体化建模方向深度发展。倾斜摄影测量适合大范围室外快速建模，但近地面细节处理易出现几何变形、纹理模糊，难以满足建筑物立面、室内空间结构的高精度建模需求。近景摄影测量能实现亚厘米级至毫米级高精度细节重建，但对数据采集条件要求严格，需在被测物体周围布置多台相机，大范围场景应用中效率低、适用性受限。室内外一体化建模中存在坐标系对齐困难、近地面细节处理难度大、室内修模工作量大三大核心痛点。《一种基于空地协同摄影测量的室内外全场景建模方法》作者：李盎然，郭迎钢，顾云杨，马文强提出一种融合无人机倾斜摄影测量与全景相机近景摄影测量的空地协同建模方法，实现复杂空间室内外一体化无缝三维重建，验证该方法的可行性与适用性，为智能景区管理、文物保护等领域提供技术支撑。
一、关键技术与技术路线
（一）核心技术详解
无人机倾斜摄影测量技术：
原理：通过无人机搭载多镜头相机（通常为五镜头），同步采集垂直方向及前、后、左、右4个倾斜角度（15°~45°）的影像，结合 GNSS/IMU 定位系统记录影像空间位置与姿态数据，搭配多视影像匹配、密集点云生成等计算机视觉算法构建实景三维模型。
优势：分辨率达厘米级，能捕捉传统正射影像无法覆盖的地物顶面与侧面细节（如建筑物立面、道路侧边结构），适用于大范围、无遮挡的室外场景，建模效率高。
全景相机近景摄影测量技术：
原理：基于多视角影像匹配技术的非接触式三维信息采集与重建技术，通过高分辨率光学传感器获取目标物立体像对或序列影像，结合数字摄影测量与计算机视觉算法实现高精度重建。
优势：重建精度达亚厘米级至毫米级，可突破传统接触式测量局限，快速获取复杂曲面、动态目标及高危场景的三维数据，适配光线暗、遮挡多、细节丰富的室内场景。
设备与作业方式：可采用手持相机、地面机器人、伸缩杆等非高空平台，或低空（<100m）无人机拍摄，必要时搭配补光灯、标定板或激光测距仪提升精度；本文采用手推式地面全景影像采集设备（含7个 GoPro镜头）。
（二）完整技术路线
数据采集准备：开展航线规划、贴标及控制点布设，为后续测量奠定基础。
控制点布设与坐标系对齐：利用 GNSS RTK 和全站仪，在室外航拍区域采集12个特征点坐标，在隧道内采用支导线 + 碎部测量采集7个特征点坐标，共11个点作为控制点构建测区全局控制网，解决室内外坐标系对齐问题。
分场景影像采集：
室外场景：采用无人机倾斜摄影测量，高效采集大范围、无遮挡、光线充足的室外影像。
室内场景：采用全景相机近景摄影测量，采集光线晦暗、遮挡严重、细节丰富的室内多视角高清影像。
影像预处理与空三处理：对采集的影像进行预处理后，利用商业软件（瞰景 Smart3D、天际航系列软件）进行自由网空三加密解算，检查空三报告 RMS 是否满足要求，不满足则调整控制点重新平差。
模型构建与优化：基于空三处理结果生成高密度点云，构建 TIN 模型与 Mesh 模型，再通过几何修正、补洞、删除漂浮物、纹理映射等功能优化模型，解决孔洞、融合色差等问题。
精度验证：选取8个检查点，利用 DasViewer 软件对比 GNSS RTK 和全站仪实测数据与模型点位数据，计算平面误差和高程误差均方根，验证模型精度。
二、试验设计与实施细节
（一）试验对象
选取某景区直线型狭长隧道及周边山体，隧道长约80m、宽3~5m，墙壁经人工修缮后纹理粗糙不规则；隧道外山体占地约2万 m²，为典型的室内外复杂场景。
（二）数据采集具体参数
控制测量：室外12个控制点、室内7个控制点，共8个检查点（6个室外、2个室内）。
倾斜摄影测量（室外山体）：
设备：大疆无人机 M300 RTK 搭载禅思 P1 镜头。
作业参数：航带4条，航高 200m，航向重叠度 80%，旁向重叠度 70%，传感器尺寸 35.9mm，地面采样分辨率（GSD）2.51cm，倾斜 GSD 3.55cm。
成果：共拍摄175张影像。
近景摄影测量（室内隧道）：
设备：手推式地面全景影像采集设备（7 个 GoPro 镜头，单镜头像素 2700 万，分辨率 5568×4872 像素，拼接后全景影像达 1.89 亿像素），搭配天际航 DP-Capture 控制软件。
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作业参数：隧道入口及中间墙壁布设7个编码靶标，每1m左右设置1个摄站，往返双程测量，共架设170个摄站。
成果：获取1190张影像。
（三）数据处理与建模流程
室外山体建模：通过瞰景 Smart3D 软件进行影像定向、空三平差（导入 RTK 控制点成果）、高密度点云生成、TIN 模型构建及纹理映射，完成山体实景建模。
室内隧道建模：先通过天际航 DP-Importer 整理影像，再用DP-Smart-Pano 软件校正镜头畸变、确定影像外方位元素，带入5个控制点进行空三加密（照片成功标定率95.55%，控制点精度 0.5cm），最后导入Smart3D完成建模。
模型优化：利用天际航DP-Editmesh 软件修复孔洞、删除漂浮物、优化融合色差，确保模型无明显缺陷。
四、试验结果与精度分析
模型质量：构建的室内外一体化 Mesh 模型纹理清晰，整体光照、色温色调良好，山体、墙壁等大面积区域无拉花现象，经优化后无明显空洞、扭曲变形及漂浮物问题，质量合格。
精度指标：
隧道外山体模型：平面误差均方根4.68cm，高程误差均方根3.59cm。
隧道内模型：平面误差均方根0.16cm，高程误差均方根0.01cm，达到毫米级精度。
室内外整体模型：平面精度优于5cm，平面误差均方根0.96cm，高程误差均方根4.29cm，满足高精度建模需求。
五、研究结论与展望
提出的空地协同摄影测量方法有效解决了室内外一体化建模的坐标系对齐、细节处理、修模工作量大等问题，验证了其适用性。手推式全景相机近景摄影测量模式突破了室内狭窄空间的环境限制，实现了毫米级室内建模精度，模型纹理质量良好。该方法可直接推广至智能景区管理、文物保护、AR 可视化景区等领域。可通过优化传感器配置、引入AI自动化处理技术，进一步拓展该方法在智慧景区、地下空间数字化等场景的应用深度。
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