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一、业务需求

      近年来，高分辨率卫星获得了较快的发展，其获取的图像经过辐射校正后达到了相当高的精度，结合卫星变轨或相机侧摆等方式，同一地域的重访周期大大缩短，非常有利于对目标场景的三维精细化建模，并使利用高分辨率卫星影像制作三维地形及建筑物建模成为可能。便于对全球范围内地形地貌、地理环境和相关自然与人文现象等信息进行采集、处理与应用。高分辨率卫星数据有了更多地使用价值和空间。得益于高分辨率卫星数据源的日益丰富，以及多源遥感卫星影像处理能力的不断增强，三维模型生产方面有着广阔的前景。

      通过利用快速影像匹配技术，生成DOM自动或者半自动人工地物的采集的方式获取影像的建筑物表面纹理。最后实现基于卫星影像的三维建模。这种模式可以为无法或很难获取航飞数据的区域提供三维建模方案。

二、方案描述

      利用高分辨率光学卫星影像进行重点目标及建筑物精细化三维建模的方法。以国内外主流高分辨率光学卫星影像数据为主要数据源，以DEM／ DOM、控制点数据等已有数据库为控制通过平差得到影像位置，自动提取三维点云，利用算法从点云提取三角面网格制作感兴趣区域粗略高程模型，联系区域对象的平坦程度，对三角网进行平整、简化，进行纹理化。通过此方法得到的卫星三维模型纹理对应性精度更有保证，纹理均为原始影像上计算获得，与其他地理信息数据信息或属性数据可以更好的叠加，使得多源数据发挥一加一大于二的效能。与InSAR等数据及矢量数据叠加便于一步实现平面/高程与趋势属性数据的拟合，便于更真实的呈现模拟效果，更好的服务与相关行业。

三、服务模式

• 常规模式

      常规拍摄过程中采用计划编程下单模式，提供的卫星数据须经过辐射校正和系统几何校正，分辨率满足优于1米，应包括全色波段、蓝波段、绿波段、红波段与近红外波段等多光谱信息。对提供的原始影像数据，实时云量判读，准确性达到98%及以上，提供统计报表。后期影像拼接色彩调整服务，影像在大范围颜色和色调显示基本一致，图像色相及亮度调整后，相邻幅重叠区域，亮度相差低于10%，合理地选择镶嵌线，并进行羽化处理，镶嵌后达到相邻影像色调基本一致。原始影像质量整体精度一致、色调均匀、纹理清晰、反差适中、色彩自然过渡、水利要素突出。

      常规模式下三维实景建模系统采用全自动+人工干预的三维实景处理流程，利用集群优势结合系统编辑作业模式对三维模型及单体化进行快速生产和必要编辑，生产出满足精度要求的标准三维产品。

• 应急模式

      由于每颗卫星的数据获取能力和特点的不同，包括卫星搭载的传感器类型、侧视能力、成像模式、分辨率、观测波谱、有效地面视场、重访周期等的差异，使得用户迫切需要一套能够分析在一定时间周期内，实现对感兴趣区域的多星、多传感器、多成像模式的联合成像解决方案，包括时效性及覆盖能力的分析等实际应用需求。这种联合成像解决方案不但能够在航天器的研发过程中，为有效载荷、单星及星座平台的研发作论证支撑；特别是当地震、洪水等重大自然灾害发生时，这种联合成像解决方案将更能够满足灾害快速响应的需要，充分发挥遥感技术在科学救灾减灾中的重大作用。

      同时在处理过程中三维实景处理系统采用全自动三维实景处理流程，利用集群优势完成从空三加密、影像匹配到三维模型制作的全过程，快速响应应急生产需求。

四、方案组成

• 数据采集

      为确保模型质量（包含模型的结构完整度和纹理提取等），采用的数据需是亚米级分辨率传感器且从不同角度拍摄的影像。

• 数据处理系统

     1.基于Windows操作系统、基于图形用户界面，进行数据输入输出和整个处理流程管理， 任务管理至少包括创建任务、提交任务、任务处理进度监控、处理结果可视化等；

     2.软件计算过程无需人工干预，所输出的三维格网模型能够准确、精细地复原出建模主体的真实细节构成，能输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型；

     3.软件能良好支持卫星遥感的数据处理，支持无GPS，完整/非完整GPS轨迹数据，及完整GPS/姿态角数据，地面控制点数据等结合处理；

     4.支持人工修饰模型，并将人工修饰后的模型进行纹理自动映射；

     5.任务序列管理与监控（支持任务序列调度管理，支持任务处理进度实时监控）；

     6.软件支持主从式分布式运算，软件在进行空三和建模运算过程中不会影响和中断软件主界面的功能和操作。

五、方案特点

     1.遥感影像覆盖范围广、成本低而且较高的分辨率所以能够快速获取精确的数据。

     2.具有高度自动化的流程：模块通过平差得到影像位置，实现提取三维点云、三角面网格提取及纹理化的自动处理。

     3.高效率：1周-4周左右/一个城市或者400km²（20公里*20公里）。

     4.数据处理对地面控制点依赖性低。仅需要极少的地面控制点就可满足低分辨率实景三维模型的生产需求。

     5.高精度:平差可调可控保证模型提取的几何基础；模型相对精度约为5个像素，模型整体质量与获取的多角度影像相关，绝对精度与传感器提供的初始精度相关；利用控制点达到1.5-2m CE90 (即影像中90%以上两点之间测得的结果与实测值之间的误差在1.5-2米以内)。

六、应用领域

      包括数字城市，城市规划，交通管理，数字公安，消防救护，应急安防，防震减灾，国土资源，地质勘探，矿产冶金等，覆盖建筑设计，工程与施工，文物保护，文化遗产等各方面，应用前景非常广阔。

七、模型展示

图：3D卫星三维模型(13景)

图：卫星三维模型（11景）

图：非城区三维模型

图：非城区三维模型