随着二十一世纪的互联网、计算机、3S、虚拟现实等技术的飞速发展，给地理信息技术手段带来前所未有的变革：利用倾斜摄影技术，通过对影像的平面、高程、结构、色彩、纹理等的数字化处理，按照统一坐标无缝拼接，迅速建立城市实景三维数据产品，人们可以直观的从三维模型上判读山川、河流、楼宇、道路。借助传统平面地图的概念，叠加空间矢量数据，地物兴趣点数据形成城市实景三维数据展示系统。
与传统二维WEBGIS系统相比，城市实景三维数据展示系统突破平面地图对空间描述二维化、三维空间尺度感差、没有要素结构与纹理信息等诸多限制，通过对真实地形、地物、建筑的数字化三维模拟和三维表达，提供给使用者一个与真实生活环境一样的三维城市环境；通过对三维城市模型的数字化管理，为城市建设、政务管理、企业信息发布与公众查询提供可持续发展的信息化服务，减少信息孤岛，大力提高城市空间信息共享和利用水平，提高城市整体信息化管理和经营管理水平。
受XX市规划局信息中心委托，中云图空间信息技术有限公司制作XX市XX区范围内约100平方公里基于倾斜摄影的实景三维数据产品。
XX市XX区实景三维数据生产项目为XX市数字城市建设提供实景三维数据模型。实景三维数据生产项目实施内容如下:
图1项目覆盖范围
第一阶段：无人机倾斜数码航空摄影与外业像控测量；
第二阶段：基于无人机倾斜数码航空摄影的内业数据生产；
第三阶段：多旋翼无人机倾斜摄影，地面多视角数据采集；
第四阶段：数据融合处理；
作业区自然地理概况和已有资料情况
值得指出的是，结合项目的实际要求——生产高精度地表倾斜三维模型，以上图白线为届，以南属于飞机航线区域，所能够飞行的作业高度限制在200米及以下，而以北属于机场航空管制区域，所能够飞行的作业高度限制在400米及以下。
需要补充
厦门市CORS连续运行参考站。
CH/T1004－2005《测绘技术设计规定》；
GB/T27920.1－2011《数字航空摄影规范第1部分:框幅式数字航空摄影》；
CH/T3006－2011《数字航空摄影测量控制测量规范》；
GB/T27919－2011《IMU/GPS辅助航空摄影技术规范》；
CH/T2009－2010《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》，以下简称“RTK规范”；
GB/T23236－2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》；
GB/T7930－2008《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量内业规范》；
当本设计文件的技术指标及要求与上述规范、标准相应条款不一致时，按本技术设计书执行。
本项目坐标系统采用厦门地方坐标系统与高程基准。
1)Tile分幅
采用网络Bingmap网络地图分幅方式，保证未来厦门乃至周边市域范围内无瓦片名称重叠，同时满足不同分比率数据的融合叠加应用。
2)成果数据格式
实景三维数据采用OSGB通用三维数据格式。
根据《全球定位系统（GPS）辅助航空摄影技术规定》有关要求，机载IMU/GPS系统应满足如下要求：
1)机载GPS接收机为高精度动态测量型双频双P码GPS接收机，最小采样间隔1s；
2)IMU测角中误差精度要求：侧滚角（Roll）和俯仰角（Pitch）不得大于0.01度；航偏角（Yaw）不得大于0.02度,记录频率要高于50Hz；
3)具有信号时标输入器（EventMarker）接口，能够将航摄仪快门开启脉冲(即曝光时刻)通过接口准确写入GPS数据流，脉冲延时不得大于5ms；
4)机载GPS信号接收天线必须采用航空型产品，具有高动态、高精度双频数据接收能力，并有精确定义和稳定的相位中心，保证能在高飞行高度、高速度情况下正常工作；
5)电源系统应满足航摄作业无间断供电；
6)机内存储系统能够记录和存储航摄作业所有IMU数据、GPS数据以及时标(EventMark)数据及其他必要数据；
按GB/T23236-2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》有关要求，对需成图区域进行空中三角加密测量。
区域网平差计算结束后，连接点相对于野外控制点的平面位置中误差和高程中误差不大于下表规定。连接点的中误差一般采用检查点(多余像片控制点，不参与平差)的中误差进行估算。
区域网平差计算结束后，基本定向点(测图定向点)残差值为连接点中误差的0.75倍，区域网间公共点较差限值为连接点中误差的2.0倍。
1）空间精度：
平面精度、高程精度应优于0.5m。
2）产品的纹理精度：
a.无遮蔽的建筑物楼体外形清晰、表面光滑；
b.能够精确表示各类树木的高度及轮廓；
c.立交桥实景三维其正面及侧面纹理应当达到连续、外轮廓清晰的要求；此外，桥下纹理在最大程度上进行内凹表示；
d.道路实景三维应当消除运动车辆对纹理的影响，使道路的纹理得到均匀、连续、合理的表示。
3）产品的局限性：
实景三维数据在细节表现方面略有不足，在不影响整体数据使用的情况下，主要影响如下：
a.相邻建筑物间距小于10米且楼层高于5层时，允许少量楼体“粘连”现象出现；
b.由于水面为弱纹理区，其范围内允许出现少量实景三维数据漏洞现象，但应当有有效措施在三维平台应用中弥补；
c.由于电线杆、灯柱、塔吊、电线塔等支架细小的物体以及女儿墙、单独展牌等边缘地区的像素数较少，无法正确匹配点云，故允许有少量实景三维数据表达不完全；
d.由于道路上运动车辆以及建筑物侧面大块玻璃区域反光现象对TIN网的构成有一定影响，故允许此类区域的表面模型有少量起伏。
1)航空摄影
2)相片控制测量
采用厦门地方坐标系统。
3)空中三角测量
4)实景三维模型数据
航摄设备表：
图3倾斜摄影流程图
利用倾斜数字测绘航空摄影系统可形成实景三维数据产品的有效范围约为122平方公里，范围如下：
图4摄区范围
2)可飞时段：据国家气象信息中心近30年气象统计资料显示，摄区内年有效航摄天数为48天。
航摄季节应选择地表植被及其它覆盖物（如：积雪、洪水等）对成图影响较小、云雾少、无扬尘（沙）、大气透明度好的季节进行摄影，结合本项目工期，利用有利的航摄月份，安排在2016年4月至2016年5月进行航空摄影。
3)进驻机场：长沙县摄区属于广州军区空军管辖，民航调度由民航管理局华东分局负责。摄区内及附近有高崎国际机场、龙岩机场、泉州晋江国际机场等多个军民用机场，摄区内不仅军航活动频繁，航摄飞行受航班起降影响很大。
4）航摄基本技术参数设计：
相对航摄高度：400m-200m。
5）摄区主要受高崎机场航班起降影响，航线按东西方向敷设
7）像片重叠度：倾斜摄影平均航向重叠度和旁向重叠度均为70%。
8)飞行参数：根据项目要求，并结合使用飞机、航空数字相机系统的自身性能指标，制定各飞行参数。
航摄飞行完成，要及时对数据进行下载，原始数据经下载步骤被分离成单独影像数据、位置和姿态数据、飞行信息数据。
以航线为单位，同一条航线的航片统一按正北方向存放在同一个文件夹内，文件夹名称与航线编号一致，分区所有航线影像存于同一以分区号命名的文件夹中。影像文件为JPG格式，文件名称与航片编号一致。
为正确地使用航飞数据成果，需要对数据进行下载、转换处理，每架次的工作量约为1人工天。项目总工作量计划为10人工天。同时需要对数据进行综合预处理与分析，约需10人工天的工作量。
图7数据文件组织结构图
厦门集美实景三维数据生产项目的倾斜摄影数据具备IMU/GPS资料，并且航向、旁向重叠度均为70%，在空中三角测量中依赖于像控点密集程度，故采用均匀布点的方式即可。本次布点密度为1个像控点/1平方公里。布点图如下：
图8像控点布点图
a.分区******控制点应能够控制测绘面积，测区******的图边处，控制点应布设在图廓线以外航向不少于1条基线以上、旁向不低于800米。
b.航线两端的控制点左右偏离不大于半条基线。
c.像片控制点点位目标影像应清晰，易于判刺和立体量测，房角、地块角等明显地物角点或地物交汇角适宜于作为平高像控点点位，地物交汇角一般应在30度～150度之间；高程控制点应选在高程变化不大的地方，以平山头或者线状地物的交点为宜，当目标与其它像片条件发生矛盾时，应着重考虑目标判读条件。
d.尽量不选择墙角做为刺点目标，两侧植被茂密的田间小路（宽度1.5米以下），内业不易量测，不宜作为控制点位。
e.像控点位应具备适宜的GPS的观测环境，避开大功率电磁辐射装备，避开大面积水面。
f.为利于像控成果在其他项目中的使用以及存档的需要，点位应尽量选择固定的、利于长期保存的目标。
a.像片控制点应在像片上准确刺出。
b.刺点时选择较清晰的控制像片刺点，刺孔直径不得大于0.1mm，并要刺透。刺偏时，换片重测，不允许出现双孔。
c.利用电子像片进行刺点时，像片控制点的刺点误差不得大于像片上2个像素。
d.当像控点刺在树冠上或刺点位置上有植被覆盖，且像片上看不清地面影像时，应测注刺点处的植被高度至0.1m，若植被比航摄时增长较大，应注出摄影时的植被高度，当点位刺在高于地面的地物顶部时，应量注顶部与地面的比高至0.1m，量注的数值应在像片的反面注明，点位刺在陡坎等地物边缘时，应在像片反面注明刺在坎上或坎下，并注出坎的比高。
e.条件允许时，像片控制点位应在实地打桩或作出固定标志（标记）。
f.像片控制点刺点应经第二人在实地检查。
a.像片上的刺点整饰必须现场完成，数字刺点成果可于当日收测后室内完成。
b.已刺的控制点在像片正面均用红笔以直径7mm的圆圈表示，点号及高程均用红笔以分式形式注记，分子为点号，分母为高程(去除仪器高后的实测刺点点位的水准高，高程值保留小数点后2位)。
c.像片背面用铅笔在实地绘制刺点略图，说明刺点位置，略图大小为50px×50px，符号大小与像片正面相同，方位说明用东西南北（按像片正面方向，像片编号字头方向为上）描述，还应说明高程测注位置（无需标记比高）。在旁边适当位置注明刺点日期、刺点者、检查者等信息，字头方向同像片号。
参照以下照片制作点号标志牌（作为参照，具体尺寸样式可适当调整），并实地拍摄数码照片，分辨率不低于500万像素，在拍照时将相应的点号和方向放置正确后再进行拍照，标识方向是指拍照时镜头指向的方向。
图9点号标志牌样式及使用
a.在GPS观测时，将点号标志牌放置于像控点旁，分别拍摄四个方向，至少不少于两个方向（东、南、西、北）彩色数码照片，同时在一个有利于判读的方向拍摄全景（视场较大，距离较远）照片一张。照片文件名为点名+方向代码，方向代码为：东为E、西为W、南为S、北为N，全景为A,例如点P01001的北方向照片文件名为P01001N。数码照片为JPG格式（500DPI以上彩色照片）。
b.拍摄照片时应视野开阔，便于内业判读。标志牌方向应准确，拍摄照片中必须包含观测仪器（保证相片中的仪器严格位于观测位置上，尽量做到观测与拍照同时进行，以利于内业精确判读像控点与地物的关系），尽量避免车辆出现在照片中（遮蔽地物）。
c.图10所示照片是不合格的，必须避免，内业加密人员将不能确定刺点的真正位置。
图10错误的拍照方式
d.数字刺点影像。利用影像数据制作数字刺点片（样式如下），其文件名为：像控点点号.jpg。使用原始航摄影像数据，保持原始数据分辨率，以像控点为中心，裁切成的2001*2001像素的影像，并在像控点刺点位置标识中心带十字的红色圆（半径为50个像素），旁注点号。
图11数字刺点像片样式
e.像片控制测量
像片控制点全部采用平高点，像控测量采用基于HNCORS系统的网络RTK测量模式，无法使用HNCORS系统的区域使用GPS静态测量方法。高程采用湖南省似大地水准面精化模型获取，平面和高程精度均要求优于0.1米。
像片控制测量时需要拍摄一张点位摆站照片，原则上要求点位摆站照片要求由南向北拍摄。
（二）架于建筑物顶部拐角处的仪器，要尽量保证仪器中心位于拐角。
（三）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人为和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。
（四）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机或手机。
a.仪器检定证书；
b.像控点成果表；
c.像控点位分布略图；
d.像控刺点像片；
e.像控刺点影像数据；
f.像控点位照片；
g.阶段技术总结。
a.空三模型
Smart3D实景三维软件针对倾斜相机平台专门设计了一套有别于传统框幅式的全新传感器模型，能够更好地模拟优化包括倾斜相机在内的所有影像。
（一）GPS/IMU数据整理
（二）相机镜头与GPS/IMU平台的位置偏差
图12相机镜头与GPS/IMU平台的位置偏差示意图
（一）Block文件制作
将以上各种POS/IMU数据，以及相机内方位元素整理成可导入Smart3D软件的Excel文档，这种文件在Smart3D被称为组文件BlockImport。
（二）影像完整性检查
在区块Block成功导入后，点击CheckPhoto检查导入影像路径的完整性；
（三）增加控制点
在空三项目中加入控制点信息，以完成对本次空三项目的绝对定向过程。
使用ControlPoint加载控制点列表，根据点位参考资料信息确定控制点在影像上的具体位置。
（四）空三成果提交
当确认空三成果满足项目精度要求时，发送命令进行空三成果的提交。
（五）空三成果输出及输出纠正影像
（六）阶段成果
1)经过内方位元素改正的纠正影像。
2)影像的内外方位元素。
实景三维数据生产会根据每个计算单元(Tile)的任务状态，将其归类到不同的文件夹中。
Project/Tiles
Pending:未处理的Tiles
Running：正在进行计算的Tiles
Completed：已经处理结束的Tiles
Failed：计算发生错误的Tiles
根据Tiles的状态，快速查找项目计算的情况和状态。
Smart3D中每个Tile的实景三维数据生产都分为以下几个步骤：
a.建立影像金字塔
b.创建像对文件
c.提取点云
d.构建不规则三角网
e.优化三角网
f.简化三角网
g.选择三角网对应贴图
h.排列及合并贴图到一张或多张贴图文件内
Smart3D软件在进行实景三维数据生产时，默认采用了局部笛卡尔三维坐标系统。坐标系统的原点位于测区范围的中间，Z值的起点为测区高程最低值。
用户也可以手动选择输出成果坐标系为内置的4000多个标准EPGS坐标系（包含CGCS2000等坐标系），或导入prj文件自定义坐标系
1)实行项目负责制，从技术设计、实施过程中的技术问题处理，到DEM采集、DOM制作、纹理数据采集、模型制作都选定具有丰富实践经验的高级工程师负责，严把质量关。在项目实施过程中应严格按照IS09001质量管理体系的程序进行，做好各项检查记录工作。
2)产品实行二级检查一级验收制。过程检查由分院专职检查员承担，最终检查由院质检科负责实施，验收工作由任务委托单位组织实施，或由该单位委托具有检验资格的检验机构验收。
3)各级检查、验收工作必须独立进行，不得省略或代替。
1)飞机停机位四周应视野开阔，视场内障碍物的高度角不届大于15°。
2)应待飞机上所有发动机启动后，方可打开:航摄系统的电源开关。
3)机载设备开机后，进行5min以上的初始化和静态观测，飞机方能滑行。
4)飞行期间基站和机载GPS接收机数据采样间隔均不应大于1s。
5)飞机上升、下降速率不应大于10m/s，且飞行过程中转弯坡度不宜超过20°。
7)航摄飞行过程中应及时观察系统的工作情况，重点观察GPS信号失锁现象，根据实际情况及时处理。出现GPS信号失锁时，应立即中止摄影，并在信号恢复正常5min后再进入航线进行摄影，若GPS信号始终无法恢复正常，应立即终止本架次飞行，并查明原因。
8)飞机停稳后，IMU/GPS系统应继续观测2min以上，再关闭航摄系统，最后关闭飞机发动机。
9)飞行结束后，填写航摄飞行记录表和IMU/GPS记录表（参照附录1和附录2）。
严格按规范规定的太阳高度角要求选择合适的摄影时段，即每日12时至14时摄影。
1)飞行质量要求
倾斜摄影确保三维场景制作范围内各个方向侧面纹理清晰、齐全。
2)影像质量控制
3)补摄与重摄
2)检查IMU数据是否连续；
3)数据处理精度检查时应注重观测质量、共星情况和解算精度，分析成果是否满足后处理要求，各个架次的飞行数据均要能够满足项目的精度要求。
由于空三作业过程为航测内业的关键作业过程，因此作业部门负责人应高度重视，加密作业之前应认真分析外业控制资料和数码影像数据，发现问题及时沟通，并制定详细的作业方案，加密过程必须由经验丰富的专业人员完成，过程检查和成果检查均由作业部门主任工程师负责并签字认可，作业过程中发现的外业问题和其它不可预见的问题统一按质量管理体系中的有关规定进行记录和处理。
实景三维数据产品的质量应满足完整性、几何精度、逻辑一致性的要求。
1)实景三维数据产品的完整性应符合下列要求：
数据要素不应有遗漏。
2)实景三维数据产品的几何精度应符合下列要求：
3)实景三维数据产品的逻辑一致性应符合下列要求
4)实景三维数据产品应按照技术规范划分细节层次，其几何模型制作要求：
结合工作实际工作情况，采用当前轻型四旋翼无人机作为飞行平台，结合先进单镜头稳定云台吊舱系统，作为实际工作中数据采集的主要手段：针对特定重点建筑、异形结构、小范围区域进行数据快速获取。
同时考虑结合基于三轴稳定云台的数据地面数据获取系统，进行基于空地融合技术的三维数据生产。从而获得具有丰富侧立面信息，同时具备高精度的城市地表三维模型。