部件级实景三维建模，张家界贴近摄影测量案例详解

近年来，实景三维成为测绘行业热议话题。实景三维以真实直观、高精度等特点在城市规划、智慧旅游、应急救灾等领域得到广泛应用。据自然资源部印发的《关于全面推进实景三维中国建设的通知》，到 2050 年，80% 以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成。

随着实景三维中国全面铺开建设，众多优质项目如雨后春笋般出现。去年，由湖南省第一测绘院承担的张家界实景三维项目引起广泛关注，项目成功入选 2022 年数字湖南十大应用场景建设典型案例，堪称实景三维中国应用的典范。

基于实景三维张家界模型的渲染效果

一起看看实景三维张家界项目应用了哪些新的航测技术及作业成果吧！

2022 年，首届湖南旅游发展大会在张家界举行。为科技赋能大会，测出真实、立体、掌上的张家界，湖南省第一测绘院受湖南省自然资源厅、张家界自然资源和规划局委托，负责实施 “实景三维张家界”项目，建设数字孪生张家界城区、景区，充分挖掘实景三维数据价值。

张家界山地丘陵起伏，兼有山间盆地、河谷带状平原，全域地形地貌极其复杂，项目组需在三个月的短时间内，制作完成张家界全域 9516 平方公里地形级实景三维、270 平方公里城市级实景三维，采集 120 公里街景和 202 处全景数据，建设 48 处核心景区和场馆超精细三维模型。

项目时间紧，任务重，要求高，项目组派出 102 名技术人员进驻张家界，采用大疆经纬 M300 RTK、精灵 4 RTK 等各类型无人机 29 架，使用大疆智图在内的数据处理软件，开展实景三维张家界项目作业。

项目组使用经纬 M300 RTK 搭载 P1进行航测作业

贴近摄影测量重建天门山

分辨率优于 0.01 米

在实景三维张家界项目中，完成核心景区和场馆超精细三维建模是一项重要任务。以张家界天门山森林公园为例，天门山山顶面积约 2 平方千米，其中天门洞门高 131.5 米，宽 57 米，深 60 米，高差巨大、信号遮挡、天气多变，环境极端复杂，采用传统的倾斜摄影测量方式无法完成精细化重建的任务。

综合考虑多种因素，湖南省第一测绘院联合武汉大学遥感信息工程学院贴近摄影测量课题组和武汉多普云科技有限公司，决定在天门山等地采用贴近摄影测量技术，获取高精度地理信息数据。

贴近摄影测量是武汉大学遥感信息工程学院张祖勋院士团队针对无人机精细化测量需求提出的全新摄影测量技术，它以“目标”为摄影对象，利用无人机灵活的云台摆动贴近摄影获取超高分辨率影像，进行精细化地理信息提取，因此可高度还原地表和物体的精细结构。从数据上看，贴近摄影测量能够达到亚厘米甚至毫米级的精度。

天门洞高差大，雨雾天气多的环境给作业带来挑战

天门山超大的立面结构增加作业难度

项目采用 “由粗到细”影像采集策略。首先进行粗模采集，获取被摄目标的结构信息，通过使用精灵 4 RTK 对测区进行粗模正射影像数据采集，将数据导入大疆智图软件三维重建，生成粗模点云数据成果。

初始点云数据导入课题组自研的贴近摄影测量软件 DPGO（电脑端） 进行精细化贴近航线规划，将天门山按照结构信息分为多个规则面，设置航线飞行高度、重叠度等参数，设置拍摄视角包括“正视+左右交向+上下交向”，保证目标物体的各个视角均被采集到，规划飞行范围，自动生成飞行航线。飞行航线导入 DPGO （手机端），通过使用性能强劲的大疆经纬 M300 RTK 搭载全画幅测绘相机 DJI P1 执行贴近航线任务。

使用 DPGO 基于粗模进行航线规划

最终，张家界天门山国家森林公园完成贴近原始影像采集 15630 张，数据量 229GB ，分辨率优于 0.01 米，高度还原地表和景区精细结构，精准地记录了天门山原始的真实三维信息。

采集的数据导入大疆智图集群版做三维重建，大疆智图针对贴近摄影测量方式采集的数据做了特殊优化，确保生成高质量的数据成果。大疆智图每 1G 内存可处理 6000 张影像，采用 10 节点集群配置[1]，仅 38 小时便完成天门山的高精度模型重建，真实还原景区的地形地貌。

实景三维模型将天门山景区的一草一木数字孪生到虚拟世界。2022 年 11 月首届湖南旅游发展大会召开，游客只需通过手机或电脑，即可 720 度一览景区三维 VR 地图。群峰竞秀、万石峥嵘，地图复刻了天门山自然地貌和人文景观精华。

值得一提的是，基于高精度贴近摄影测量的实景三维模型，项目组识别出 10 处存在失稳倾倒或坠落风险的危岩体。为此，由张祖勋院士牵头，联合多个单位向张家界市人民政府提出《关于加强天门洞危岩识别与加固的建议》，建议对天门洞地质状况与安全风险进行勘察和评估，得到市政府的高度重视并付诸行动。

百龙天梯贴近航线规划

百龙天梯垂直高差 335 米，山体地质环境复杂，整个天梯全天不定时高频率运行，建模纹理细节挑战大。项目组实地核算飞行区域面积因素，划分 10 个面，分别对顶部、岩壁侧面、天梯正面等重点规划航线任务，利用大疆经纬  M300 RTK+ DJI P1 自动飞行，共采集数据 14076 张，大疆智图集群建模耗时 25 小时[1]。

实景三维张家界项目成果丰硕。“云上张家界 VR 地图”产品集成 378 幅空中全景、26 处三维实景、3 处 VR 实景等多种数据，提供张家界智慧文旅重要数据底座，将科技和旅游完美结合，不仅能带游客“云”游张家界，还能提供“吃住行游购娱”服务。

实景三维的蝶变还将继续。按照项目制定的“近期服务旅发大会、中期夯实基础设施、长远服务自然资源管理和社会经济发展”三期目标，实景三维张家界将为数字政府建设、人居环境改善、国土空间规划、耕地保护等提供更科学、精准的测绘地理信息服务。

以大疆行业无人机、航测负载、建模软件组成的大疆航测解决方案作为新型基础测绘手段，覆盖实景三维中国地形级、城市级、部件级各类场景，将进一步推动航测技术的发展与应用，为实景三维中国提供强大的技术基础。