1、 ICS 07.040 CCS A 75 12 天津市地方标准 DB12/T 1092 2021 航空实 景 影像三维 数据生产 技术规程 Specification for producing aerial reality three-dimensional model 2021-10-27 发布 2021-12-01 实施 天津市市 场监督 管 理委员会 发 布 DB12/T 1092 2021 I 目 次 前言 . III 1 范围 . 1 2 规 范性 引用 文件 . 1 3 术 语和 定义 . 1 4 基 本要 求 . 2 4.1 空间 参考 系 . 2 4.2 地图 投影 . 2
2、4.3 瓦片 分幅 . 2 4.4 三维 重建 分区 . 3 4.5 数据 格式 . 3 5 作 业流 程 . 3 6 像 控点 测量 . 4 6.1 像控 点布 设原 则 . 4 6.2 像控 点位 置条 件要 求 . 5 6.3 像控 点施 测 . 5 6.4 像控 点刺 点、 整饰 . 5 7 原 始影 像数 据处 理 . 5 7.1 原始 数据 复核 . 5 7.2 GNSS 数据 解算 . 5 7.3 影像 色彩 一致 性处 理 . 5 8 空 中三 角测 量 . 5 8.1 空中 三角 测量 流程 . 5 8.2 划分 加密 区域 . 6 8.3 内定 向 . 6 8.4 相对 定
3、向 . 6 8.5 绝对 定向 和区 域网 平 差计算 . 7 8.6 区域 网接 边 . 8 9 实 景影 像三 维数 据计 算 . 8 9.1 三维 重建 分区 划分 方 案 . 8 9.2 实景 影像 三维 建模 . 8 9.3 实景 影像 三维 模型 分 区输出 . 8 9.4 实景 影像 三维 模型 分 区接边 . 8 9.5 实景 影像 三维 模型 检 查修 改 . 9 10 质 量控 制 . 9 10.1 像控 点 质 量控 制 . 10 10.2 空三 质量 控制 . 10 10.3 影像 色彩 质量 控制 . 10 10.4 影像 三维 初步 点云 质量控 制 . 10 DB
4、12/T 1092 2021 II 10.5 影像 三维 网格 质量 控制 . 10 11 数 据成 果 . 10 11.1 像控 点测 量成 果 . 10 11.2 空中 三角 测量 成果 . 10 11.3 实景 影像 三维 模型 成果 . 10 11.4 文档 成果 . 10 DB12/T 1092 2021 III 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 标准 化工 作导则 第1 部分： 标准化 文件 的结构 和起草 规则 的规 定 起草。 本文件 由 天 津市 规划 和自 然资源 局提出 并 归口 。 本文件 起草 单位 ：天 津市 测绘院 有限 公司 。 本文件 主要 起草
5、 人： 周奎 、 周丽 珠、 王 冬、 孟浩 东、 杨晓峰 、 王 磊、 张 鑫鑫 、 肖 康、 马 骏、 付 海龙 、 曲超、 杨骁 玮、 葛亮 、 张 学民、 徐莹 、王 文江 、刘 新国、 倪文 礼、 陈楚 、王 晓华 。 DB12/T 1092 2021 1 航空 实景 影像三维 数据生 产技术规 程 1 范围 本文件 规定 了航空 实 景影 像三维 数据 生产 技术 的 基 本要求 、 作业 流程 、 像控 点 测量 、 原 始影 像数 据 处理、 空中 三角 测量 、实 景影像 三维 数据 计算 、质 量控制 、数 据成 果等 内容 的要求 。 本文件 适用 于天 津市 开展 的实
6、景 影像 三维 数据 生产 作业。 2 规范性 引用 文件 下列文 件中 的内 容通 过文 中的规 范性 引用 而构 成本 文件必 不可 少的 条款 。 其 中 ， 注日 期的 引用 文件 ， 仅该日 期对 应的 版本 适用 于本文 件； 不注 日期 的引 用文件 ， 其 最新 版本 （包 括所有 的修 改单 ） 适 用 于 本 文件。 GB/T 23236 2009 数字 航空摄 影测 量 空中 三角 测 量规范 CH/T 9024 2014 三维 地 理信息 模型 数据 产品 质量 检查与 验收 CH/T 3006 2011 数字 航 空摄影 测量 控 制测 量规 范 CH/T 3003
7、2021 低空 数 字航空 摄影 测量 内 业规 范 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。 3.1 实景影 像三 维模 型 reality three-dimensional model 基于航 空倾 斜影 像自 动构 建的地 表三 维模 型数 据。 3.2 倾斜摄 影 oblique photography 是指由 一定倾 斜角 的航摄 相机所 获取影 像的 航空摄 影技术 。本文 件在 此界定 飞行高 度在1000m 以上 的为高 空倾 斜摄 影， 飞行 高度小 于1000m 的为 低空 倾 斜摄影 。 3.3 像控点 image control point 位于影 像
8、特 定位 置和 特定 目标上 ， 具 有成 图坐 标系 中坐标 信息 的控 制点 。 采 用野外 实地 测量 获 得 点 位三维 坐标 的像 控点 称为 外业像 控点 ； 在 已有 基础 地 理信息 成果 中提 取点 位三 维坐标 的像 控点 称为 图 解 像控点 ； 在 空中 三角 测量 中， 用 于解 算影 像定 向参 数而布 设在 特定 位置 的必 要数量 的像 控点 称 为 基 本 定 向点； 用于 检查 成果 正确 性的像 控点 称为 检查 点 。 3.4 航摄像 片 aerial photograph 利用摄 像机 从空 中对 地面 拍摄的 载有 地表 影像 信息 的像片 。 3.
9、5 空中三 角测 量 aerotriangulation DB12/T 1092 2021 2 利用航 摄像 片与 所摄 目标 之间的 空间 几何 关系 ， 根 据少量 像片 控制 点或 后差 分技术 ， 计 算出 像 片 外 方位元 素和 其他 待求 点的 平面位 置、 高程 的测 量方 法。 3.6 瓦片 tile 将指定 范围 的三 维场 景按 照指定 尺寸 和指 定格 式， 切成若 干行 列的 矩形 数据 。 3.7 纹理 texture 反映地 理要 素表 面纹 理和 色泽特 征的 贴图 影像 。 3.8 平高控 制点 horizontal and vertical control
10、points 既有平 面坐 标又 有高 程信 息的控 制点 。 3.9 三维网 格 3D mesh 一种通 过不 规则 网格 构建 三维模 型的 数据 组织 形式 。 4 基本要 求 4.1 空间参 考系 4.1.1 坐标系 统 采用2000 天 津城 市坐 标系 ， 也可 按任 务要 求采用2000 国家 大地 坐标 系 或 其他 坐 标系 （ 应与2000 国家 大地坐 标系 建立 联系 ）。 4.1.2 高程系统 采用1972 年 天津 市大 沽高 程系 ， 高程 应注 明高 程年 代 ； 也可 采用1985 国家 高程 基 准 或其 他高 程基 准 。 4.2 地图投 影 和 分带 采
11、用高 斯-克 吕格投 影， 按 经差3 分带 ，坐标 单位 为 米 （m） ，也 可按任 务要 求 选择相 应的投 影方 式。 4.3 瓦片分 幅 根据瓦 片的各 项参 数（原 点、瓦 片大小)，计 算每 个 瓦片的 四角坐 标， 生成整 个区域 的瓦片 分幅 结 合表。 该分 幅结 合表 用于 影像三 维数 据后 续的 重新 组织、 提取 、合 并等 工作 。 根据不 同的 下视 分辨 率， 结合最 佳生 产效 率， 分幅 大小参 见表1。 表1 瓦片分 幅大 小 航摄分辨率 (mm) 瓦片大小(m) D 30 100 100 30 D 70 200 200 D 70 400 400 注：
12、D 代表航摄下视分辨率 DB12/T 1092 2021 3 4.4 三维重 建分 区 4.4.1 分区面 积 对于 高 空倾斜 摄影 且 航摄 下视 分 辨率 大 于等 于70mm 的项目 ， 分区 面积 宜在40 50km ；对于 低空倾 斜摄影 或航摄 下视 分辨率 优于70mm 的 项目， 分区 面 积宜在8 10 km 。 在特 殊 情况下 ，为保 证分 区的 完 整性或 受计 算能 力的 限制 ，可以 适当 调整 分区 大小 。 4.4.2 分区像 片数 对于 高 空倾斜 摄影 且 航摄 下视 分 辨率大 于等 于70mm 的项目 ，每个 分区 像片数 不 宜超过16000张； 对
13、 于低空 倾斜摄 影 或 航摄下 视 分辨 率优于70mm 的项 目 ，每个 分区 像 片数 不 宜超过6000 张。 在特殊 情况 下， 为保证 分区 的完 整性 或受 计算能 力的 限制 ，可 以适 当调整 像片 数。 4.4.3 分区航 线 分区时 采用 尽量 减少 接边 的原则 。 4.4.4 分区重 合带 将作业 区域 分成 多个 分区 ， 为了 保证 各分 区建 模时 利用充 分的 像片 数， 分区 之间的 重合 带宽 度 不 小 于2个 瓦片 的边 长 ， 形成 最 终的三 维重 建分 区。 4.5 数据格 式 实景影 像三维 模型 数据文 件 宜采用OSGB 格式 存储， 按瓦
14、片 分幅存 放； 图片类 数据宜 采用JPG格式存 储； 图形 类数 据宜 采用SHP 格式存 储 ； 表 格类 数据 宜 采用XLSX 格 式存 储 ； 空 三 成果类 数据 宜采 用XML格式 存储； 技术 文档 类数 据宜 采用PDF 格 式存 储。 对数据 格式 有明 确要 求的 可以按 需求 选择 相应 的数 据格式 。 5 作业流 程 作业流 程见 图1 。 DB12/T 1092 2021 4 航空 摄影 数 据 原始 影像数 据处理 空中 三角测 量 区域 网接边 立体 像对匹 配 、 生成 点云 构建 三维TIN 、 简化TIN 纹理 粘贴 分区 输出影 像三维 模型 三维
15、模型分 区接边 影像 三维 模 型检 查 修改 质量 控制 实景 影像 三 维模 型 合格 不合 格 航空 摄影测 量外业 像控 点测量 图1 作业流 程图 6 像控点 测量 6.1 像控点 布设 原则 6.1.1 像控点 的布 设要求按 CH/T 3006 2011 的 规定 执行 。 6.1.2 像控点 按照加 密分 区为单 位进行 布设， 保证 加密分 区 的角 点处要 有像 控点； 对于高空 倾斜 摄 影DB12/T 1092 2021 5 相机航 摄的 项目 ， 宜按航 向40 50 条基 线 、 旁 向3 4 条 航线 的跨 度布 设平 高控制 点 ； 对 于 低 空倾 斜 摄 影
16、的项 目， 宜按 航向 15 20 条 基线 、旁 向34 条 航线的 跨度 布设 平高 控制 点 。 6.1.3 如果所 选区 域内 存在 可用 的平高 控制 点， 则不 用重 新布设 平高 控制 点。 6.1.4 不规则 区域 网， 除按 上述 间隔要 求布 点外 ，区 域凸 角点和 凹角 点处 还应 加布 平高控 制点 。 6.1.5 像主点 及标 准点 位落 水时 ， 若落水 范围 的大 小和 位置 不影响 立体 模型 连接 ， 可 按 正常航 线布 点； 若航向 三片 重叠 范围 内选 不出连 接点 ， 可在 落水 像 对附近 加布 平高 控制 点 ， 优先 采 用区 域网 布点 ，
17、 必 要 时采用 全野 外布 点 。 6.2 像控点 位置 条件 要求 像控点 位置 条件 要求 按CH/T 3006 2011 的 规定 执行 。 6.3 像控点 施测 像控点 施测 技术 要求 按CH/T 3006 2011 的 规定 执行 。 6.4 像控点 刺点 、整 饰 6.4.1 像控点 刺点、 整饰 工作要 求对像 控片局 部放 大一倍 以上后 刺点并 填写 点名、 点位说 明、刺 点 者 及其它 相关 内容 。 6.4.2 像控点 命名规 则： 按照测 区分布 情况进行 命名 ，要 求点名 在整个 测区 内具有 唯一性 。 可以 按 照 “区域+采 集年 份+像 控点 类型+
18、顺序 码” 的方 式命 名 ，如：TJ2020PG001 ，TJ2020PG002 。 7 原始影 像数 据处 理 7.1 原始数 据复 核 对照飞 行日 志对 原始 数据 进行复 核， 检 查资 料是 否完 整、 航线 是否 完整、 像片 中 是否存 在漏 洞及 云 、 烟遮盖 地物 等问 题。 7.2 GNSS 数据 解算 按照RTK 差分GNSS 定 位 技 术 ， 采 用 动 态 数 据 处 理 软 件 结 合 基 站 数 据 精 密 解 算 相机曝光时 刻 的 机 载 GNSS天 线相 位中 心坐 标。 对没有 配备GNSS 机载 设备 或类似 定位 模块 的无 人机 ，可不 进行G
19、NSS 解算 流程 。 7.3 影像色 彩一 致性 处理 进行空 中三 角测 量之 前， 应对原 始影 像数 据进 行影 像色彩 一致 性处 理， 消除 因传感 器、 大气 、 地 形 等对色彩 的 影响 。 8 空中三 角测 量 8.1 空中三 角测 量流 程 空中三 角测 量流 程见 图2 。 DB12/T 1092 2021 6 划分 加密 区 域 加载 区域 影 像数 据 内定 向 相对 定向 绝对 定向 （ 无外 控自动 解算 ） 像控 点测 量 成果 绝对 定向 （ 外控 平差 解 算 ） 区域 网接 边 质量 控制 空中 三角测 量成果 合格 不合 格 图2 空中三 角测 量流
20、程 8.2 划分加 密区 域 依据航 空摄 影影 像数 据情 况及影 像数 据地 理位 置分 布情况 合理 划分 加密 分区 ， 宜保证 分区 形状 规 则 ， 分区间 旁向 应有23 条航 线的重 叠， 航向 应有34 幅影像 重叠 。 8.3 内定向 在 空中 三角测 量软 件 中使用 主距 、像素 大小 、像素 行数/列 数、 像素值 参考 位 置等航 摄鉴定 资料 进 行自动 内定 向。 8.4 相对定 向 在 空 中三 角测 量软 件 中 进行 自 动相 对定 向 ， 相对 定向 精 度 应 符合表 2 的规 定 。 特 殊资 料或 特别困 难地区 可放 宽 至1.5 倍， 应 在技
21、术 设计 书中 说明 。 DB12/T 1092 2021 7 表2 相对定 向精度 连接点类型 像点坐标残差中误差 像点坐标最大残差 自动匹配的连接点 1/3 像素 1 像素 像控点和人工判读/ 量测的连接点 0.5 像素 1.5 像素 注： 连接点上下视差中误差应 1/3 像素，最大残差2/3像素。 8.5 绝对定 向和 区域 网平 差计 算 8.5.1 空中三 角测 量精 度要 求 8.5.1.1 对于航 摄下 视分 辨率 在70 100mm 的 影像 ， 宜优 先 采 用差 分GNSS 无 外控 自动 解 算， 依 据控 制 点资料 将控 制点 量测 至相 应的 影 像目 标 ， 采用
22、 光束 法整体 平差 ， 获 得 连 接点 及检查 点坐标 和像片的外方 位元素 。 精 度要 求按 照GB/T 23236 2009 中成 图比 例尺 1:1000 的 规定 执行 。 区域网 平差 计算 结束 后， 连接点 对最 近野 外控 制点 的平面 位置 中误 差和 高程 中误差 不得 大于 表3 中的 规定。 表3 连接点 对最 近野 外控 制点 的平面 位置 和高 程中 误差 单位为米 地形类别 平面中误差 高程中误差 平地 0.35 0.28 丘陵地 0.35 0.35 山地 0.5 0.5 8.5.1.2 对于航 摄下 视分 辨率 在 70100mm 的 影像 ，区 域网 平
23、差计 算结 束后 ，基 本定 向点残 差 、 检查 点误差 、区 域网 间公 共点 较差 应 符合 表4 中的 规定 。 表4 基本定 向点 残差 、检 查点 误差、 公共 点较 差最 大限 值 单位为米 点 别 平面位置限差 高程限差 平地 丘陵地 山地 平地 丘陵地 山地 基本定向点 0.26 0.26 0.37 0.2 0.26 0.37 检查点 0.35 0.35 0.5 0.28 0.35 0.5 公共点 0.7 0.7 1.0 0.56 0.7 1.0 8.5.1.3 对于航 摄下 视分 辨率 优 于70mm 的影 像 ， 宜 在 软件 中 导入控 制点 坐标 ， 依 据控 制点资
24、 料在 软件 中找到 包含 该控 制点 的像 片上并 量测 相应 的控 制点( 每个控 制点 至 少 5 张像 片 ， 其中 至少 有1 张 是下视 像片) ，进 行整 体平 差， 从 而获得 连接 点 及 检查 点坐 标 和像 片的 外方 位元 素。 精度要 求按 照 GB/T 23236 2009 中 成图 比例 尺1:500 的 规定 以及CH/T 3003 2021 执 行。 8.5.1.4 对于航 摄下 视分 辨率 优 于70mm 的影 像 ， 区域 网平 差 计算结 束后 ， 内 业 连 接点 对附近 野外 控制 点的平 面位 置中 误差 和高 程中误 差不 应大于表 5 中 的规
25、定 。 DB12/T 1092 2021 8 表5 连接点 对最近 近 野外 控制 点的平 面位 置和 高程 中误 差 单位为米 地形类别 平面中误差 高程中误差 平地 0.175 0.15 丘陵地 0.175 0.28 山地 0.25 0.35 8.5.1.5 对于航 摄下 视分 辨率 优 于70mm 的影 像 ， 区域 网平 差 计算结 束后 ， 基本 定向 点 残差 、 检 查点 误 差、 区 域网 间公 共点 较差 应符合 表6 的规 定。 表6 基本定 向点 残差 、检 查点 误差、 公共 点较 差最 大限 值 单位为米 点 别 平面位置限差 高程限差 平地 丘陵地 山地 平地 丘陵
26、地 山地 基本定向点 0.13 0.13 0.18 0.11 0.2 0.26 检查点 0.175 0.175 0.25 0.15 0.28 0.35 公共点 0.35 0.35 0.5 0.3 0.56 0.7 8.6 区域网 接边 对区域 网间 的公 共点 进行 较差 ， 以 检验 区域 网的 接 边精度 。 平面 和高 程较 差 不得大 于 表4 和表6 的 规定。 9 实景影 像三 维数 据计 算 9.1 三维重 建分 区划 分方 案 按照4.4 进 行分 区 。 9.2 实景影 像三 维建 模 以三维 重建 分区 为单 位将 影像数 据、 空三 资料 导入 到建模 软件 中， 并进
27、行像 对配对 及同 名点 密 集 匹 配。 像对配 对应 选择 有互 相重 叠关系 的单 片两 两为 一组 建立立 体像 对， 并且 提取 每 个像对 的关 键点 （key point ）， 最终 完成 表达 同 一地物 的同 名相 点密 集匹 配，并 根据 空中 三角 测量 成果创 建三 维点 云。 三维点 云创 建完 毕以 后， 建模软 件自 动构 建TIN ， 然 后进行 纹理 粘贴 ，创 建实 景影像 三维 模型 。 9.3 实景影 像三 维模 型分 区输 出 依据三 维重 建瓦 片分 幅划 分规则 将实 景影 像三 维模 型数据 按瓦 片分 幅输 出。 9.4 实景影 像三 维模 型
28、分 区接 边 DB12/T 1092 2021 9 根据三 维重 建分 区的 位置 及每个 分区 实际 计算 生成 的瓦片 文件 ， 获 取每 个分 区的瓦 片结 合表 ； 通 过 叠加比 较分 区范 围和 瓦片 结合表 ， 将每 个分 区以 外 的瓦片 剔除 ； 分析 相邻 分 区的重 复瓦 片 ， 按 照保 留 中 间剔除 边界 的原 则 ， 剔 除 重复的 瓦片 ； 最终 ， 将互 相 之间没 有重 复瓦 片的 三维 模型数 据重 新组 织到 一个 或若干 分区 中。 实景 影像 三维模 型接 边精 度 具 体取 值见 表7 中 的规 定。 表7 实景影 像三 维模 型接 边精 度要求
29、单位为毫米 航摄分辨率 最大限差 70 D 100 2D D 70 2D 注： D 代表航摄下视分辨率 9.5 实景影 像三 维模 型检 查修 改 三维模 型接 边完 成后 ， 根 据CH/T 9024 2014 中对 三维网 格模 型的 质量 要求 ， 检 查模 型中 是否 存 在 漏洞、 变形 、悬 浮物 等问 题，并 进行 相应 的修 改。 常见问题 及 修改 方法 见表8 。 表8 实景影 像三 维模 型数 据常见 问题 及修 改方 法 序号 类型 问题细节 修改方法 1 漏洞 水面的漏洞 采集水涯线矢量数据， 获取水域范围及高程， 重 新计算水面和贴图。 树林中的漏洞 单纹理贴图补充
30、 开采场的漏洞 2 路面变形 阴影导致变形 根据要求进行修改 车辆导致变形 绿化带导致变形 路灯镶嵌变形 桥梁下方实心体块 3 建筑变形 建筑不完整 增加其他航线数据重新计算， 条件不足时则不修 改。 房屋与其他地物混淆 重新建模或人工修补 建筑扭曲 4 异常悬浮物 因软件计算产生的非地物模型 删除 10 质量控 制 10.1 像控点 质量 控制 像控点 质量 控制 要求 按CH/T 3006 2011 的 规定 执行 。 DB12/T 1092 2021 10 10.2 空中三 角测 量 质 量控 制 进行 空 中三 角测 量 之 前 ， 检查控 制点 的数 学基 础是 否正确 ； 导入 控
31、制 点并 逐 点进行 刺点 ， 正确 设置 基本定 向点 和检 查点 ；检 查刺点 的正 确性 。 在相对 定向完 成后 ，检查 加密点 分布是 否均 匀，是 否有漏 洞，连 接强 度是否 满足要 求(要 求连 接 点 整体分 布均 匀， 且标 准点 位周围 分布 有连 接点)等。 在绝对 定向 完成 后， 严格 检查基 本定 向点 残差 、 检 查点误 差、 连接 点误 差、 加密点 误差 是否 满 足 表 3、表4 、表5、表6的 规定 。 对于需 要接边 的区 域网， 需要检 查区域 网的 接边精 度，公 共点较 差平 面和高 程较差 不得大 于表4 和 表6的 规定 。 10.3 影像
32、色 彩质 量控 制 影像的 辐射 校正 直接 决定 了实景 影像 三维 数据 色彩 是否亮 丽、 模型 贴图 是否 清晰、 是否 有明 显 拼 接 痕迹等 。应 对影 像进 行整 体色彩 检查 ，对 关键 地物 进行重 点检 查。 10.4 影像三 维初 步点 云质 量控 制 在整个 实景 影像 三维 建模 的过程 中， 三维 模型 的同 名 像点匹 配的 质量 以及 立体 像对的 配对 模型 的 质 量控制 极为 重要 ，直 接影 响了三 维点 云以 及三 维三 角网的 建模 质量 。 在每一 分区 的像 对配 对及 同名相 点密 集匹 配步 骤后 都应检 查点 云质 量， 对计 算 出来的
33、 初步 点云 数 据 ， 检查点 云是 否有 扭曲 变形 、塌陷 、漏 洞等 问题 ，并 检查点 云密 集程 度是 否足 够。 10.5 影像三 维网 格质 量控 制 逐个分 区检 查影 像三 维网 格是否 有变 形 、 漏 洞 、 悬 浮 物等问 题 ， 对 不符 合要 求 的三维 网格 以瓦 片为 单位对 数据 进行 重新 处理 、更新 ；按 照分 区边 界检 查数据 接边 处的 三维 网格 质量。 11 数据成 果 11.1 像控点 测量 成果 ： a) 像控点 分布 图； b) 像控点 刺点 片； c) 像控点 点之 记； d) 像控点 成果 表。 11.2 空中三 角测 量成 果 ： a) 区域网 分区 略图 ； b) 区域网 像片 与外 业控 制点 分布略 图； c) 航摄像 片内、 外 方位 元素 及相机 参数 文件 ； d) 空三精 度报 告文 件。 11.3 实景影 像三 维模 型成 果 ： a) 三维模 型数 据； b) 瓦片结 合表 ； c) 重建分 区结 合表 。 11.4 文档成 果 ： a) 技术设 计书 ； b) 质量检 查报 告； DB12/T 1092 2021 11 c) 技术总 结。
