實景三維數(shù)據(jù)采集裝備按采集目的、對象和技術(shù)特點可分為衛(wèi)星遙感平臺、航空遙感平臺與地面平臺，聯(lián)合組成了多層次、立體化的實景三維數(shù)據(jù)采集體系，獲取空天地多源、多模態(tài)數(shù)據(jù)，滿足地形級、城市級與部件級實景三維建設(shè)的需要。

　　衛(wèi)星遙感平臺主要用于大范圍數(shù)據(jù)采集，能夠獲取地形地貌等數(shù)據(jù)，具有范圍廣更新快、可重復觀測等數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢。近年來，隨著衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的時間、空間和光譜分辨率逐步提升，衛(wèi)星遙感平臺在地形級實景三維場景制作中發(fā)揮越來越重要的作用。

　　航空遙感平臺主要包括大型有人機和小型無人機平臺，并根據(jù)數(shù)據(jù)需求的不同搭載多類型的采集設(shè)備。其中，大型有人機主要用于大范圍區(qū)域數(shù)據(jù)采集，小型無人機主要用于小區(qū)域和飛行困難區(qū)域數(shù)據(jù)采集，或作為有人機數(shù)據(jù)采集的補充，兩者各有優(yōu)劣。地面平臺主要通過車載、背包、手持等方式，集激光雷達、光學相機、定姿定位系統(tǒng)等于一體，利用移動測量技術(shù)，獲取建筑、交通、地下管線等對象的高精度實景三維數(shù)據(jù)。

　　1.衛(wèi)星遙感平臺與數(shù)據(jù)采集裝備

　　衛(wèi)星遙感平臺是指在一定高度的對地觀測人造地球衛(wèi)星上安裝各種遙感儀器,即據(jù)采集裝備，主要有全色、多光譜、高光譜相機、合成孔徑雷達(synthetic aperture radar，SAR)，以及一些具備立體測繪能力的相機等。

不同衛(wèi)星根據(jù)設(shè)計及用途搭載不同的傳感器，主要包括光學遙感衛(wèi)星、SAR 衛(wèi)星以及一些具有立體測繪模式的衛(wèi)星等，這些衛(wèi)星的傳感器參數(shù)見表 2-1。

表 2-1 光學、SAR、立體測繪衛(wèi)星的傳感器參數(shù)

　　光學遙感衛(wèi)星主要有高分系列、GeoEye-1、WorldView-3 等衛(wèi)星。在實景三維數(shù)據(jù)采集中，光學遙感衛(wèi)星影像利用已有 DEM 數(shù)據(jù)，消除地形投影誤差后制作成 DOM產(chǎn)品，聯(lián)合構(gòu)建成大范圍的地形級實景三維場景，搭建實景三維時空底座。同時，隨著光學遙感衛(wèi)星影像空間分辨率的不斷提高，在城市級實景三維模型重建中也將發(fā)揮重要作用。

　　SAR 衛(wèi)星主要有高分三號、海絲一號、齊魯一號等。SAR 具備全天時、全天候.全球覆蓋的觀測特性以及一定的穿透能力，結(jié)合合成孔徑雷達于涉測量 (interferometric synthetic aperture radar，InSAR)技術(shù)，能夠獲取地球表面精確高程信息，主要用于生產(chǎn)高精度 DEM、DSM，滿足地形級實景三維構(gòu)建需求。

　　立體測繪衛(wèi)星主要有高分七號、高景一號、資源三號 02 等，采用雙線陣或三線陣測繪方式，由具有一定交會角的前視、正視和后視相機通過對同一地面不同視角的觀測形成立體影像，可以用于 DEM、DSM 和 DOM 制作。另外，立體測繪衛(wèi)星能夠獲取地形、地貌以及城市建筑的多視角影像數(shù)據(jù),在紋理映射中可以作為三維模型的立面紋理，制作更加精細的三維模型。

目前，我國衛(wèi)星遙感平臺形成高軌到低軌全面覆蓋、大衛(wèi)星與小衛(wèi)星相互協(xié)同態(tài)勢組成系列衛(wèi)星星座，通過搭載不同類型傳感器，提供不同分辨率、不同角度、全方位全天候的對地觀測數(shù)據(jù)，進一步支撐大范圍地形實景三維數(shù)據(jù)的獲取。

　　2. 航空遙感平臺與數(shù)據(jù)采集設(shè)備

航空遙感平臺一般是指高度在 80km 以下的遙感平臺，根據(jù)飛機載人與否，可以將航空遙感平臺分為有人機航空遙感與無人機航空遙感，這兩種航空遙感平臺各有優(yōu)劣,根據(jù)航空遙感平臺不同，搭載的數(shù)據(jù)采集裝備也有所區(qū)別。

圖 2-1 典型的航空遙感平臺及數(shù)據(jù)采集設(shè)備

　　有人機航空遙感一般采用大飛機搭載大型量測相機或激光雷達的方式進行數(shù)據(jù)采集，能夠執(zhí)行較高航高的長時間飛行。其承載能力較強，可以搭載例如 PAN-U5、SWDC-5 等傾斜航攝儀、RIEGLVQ-780I-S 機載激光掃描儀等大型設(shè)備，從而獲取大畫幅、高精度的影像或激光點云數(shù)據(jù)，在大面積區(qū)域的數(shù)據(jù)獲取具有較大優(yōu)勢。同時由于其成果畸變小、畫幅大，實景三維建模難度較低、模型精度較高。其不足之處在于.成本相對高昂，航高較高，數(shù)據(jù)獲取效率易受霧霾、云層等天氣的影響。常見用于航空遙感的有人機有塞斯納 208B、PC-6 等載人飛機。

無人機航空遙感一般搭載小型輕量級的傾斜相機或激光雷達進行實景三維數(shù)據(jù)采集。由于無人機小巧、輕便，在小面積區(qū)域工作有較大優(yōu)勢，成本相對低廉;由于相幅小，在大面積區(qū)域，獲取的影像數(shù)量較多，對處理技術(shù)有較大的挑戰(zhàn)；另外，由于飛行航高較低，在城市的密集高樓區(qū)域難以開展一般航飛，需要設(shè)計航線考慮避免更多危險因素。無人機主要分為三大類，一是固定翼無人機，其飛行原理與飛機相似，具備飛行速度快、運載能力強、續(xù)航時間長、飛行穩(wěn)定等優(yōu)點，起飛降落通常需要跑道輔助；二是多旋翼無人機，具備操作簡單、輕便、垂直起降、可懸停的優(yōu)點，但飛行時間較短且運載能力較弱，常見的有大疆經(jīng)緯 M300、飛馬 D2000 等；三是可垂直起降的固定翼無人機，結(jié)合了上述兩類無人機的優(yōu)勢，例如成都縱橫CW-15、飛馬V-10等。

　　3.地面數(shù)據(jù)采集設(shè)備

針對城市中復雜場景、室內(nèi)、地下管線等衛(wèi)星遙感以及航空攝影手段難以獲取數(shù)控的對象，可在地面進行數(shù)據(jù)采集，如圖 2-2 所示。實景三維地面數(shù)據(jù)采集主要有車載背包、手持等方式，通過將激光掃描儀、影像采集設(shè)備、定位定姿設(shè)備、同步控制器等多傳感器集成于一體，并根據(jù)采集需求將設(shè)備搭載在測量車上，對建筑、道路進行高精度實景三維數(shù)據(jù)采集，或通過背包、手持的方式對室內(nèi)室外、地下管線進行數(shù)據(jù)采集。

圖 2-2地面數(shù)據(jù)收集

　　我國地面數(shù)據(jù)采集設(shè)備近年取得較大突破，滿足各項工作需求。例如立得空間設(shè)計的三維全景激光背包俠將多線激光雷達、全景相機、慣導設(shè)備、同步控制器等集成于體，以移動測量技術(shù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，能夠針對室內(nèi)、室外或地下場景進行三維激光全景數(shù)據(jù)的采集，同時采用 3D-SLAM 技術(shù)解決室內(nèi)定位的問題。該設(shè)備具有采集效率高、速度快、操作簡便等特點，作業(yè)過程不受階梯、路面起伏的影響，可廣泛應(yīng)用于商場、變電站、地鐵、隧道、礦洞等各類場景的數(shù)據(jù)獲取;中海達的 iRTK-10 機身輕巧，方便快速測量，搜索解算衛(wèi)星高達 50 余顆，同時支持單北斗解算，信號接收靈敏且抗干擾能力強，采用新型慣導設(shè)備，內(nèi)置全國連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng) (continuously operating reference stations，CORS)服務(wù)，將實時差分定位(real-time kinematic，RTK技術(shù)與近景攝影測量技術(shù)相結(jié)合，能夠在地面采集影像同時獲取相機位置、姿態(tài)信息在地面拍攝的位置、角度與航測視角天然互補，用于“空天地”一體化影像數(shù)據(jù)采集可以有效補充建筑物局部細節(jié)、紋理等信息，外業(yè)操作簡便、工作效率較高，相比激光掃描的方式成本更低。

　　地面采集的方式消耗大量人力，成本較高，但可以解決無人機等航空遙感平臺由于視角有限或飛行困難，導致的房檐下以及被遮擋物體等區(qū)域建模后扭曲、空洞、紋理缺失等問題。采用三維激光掃描技術(shù)或地面影像 RTK 技術(shù)與航空攝影結(jié)合的方式，形成的實景三維數(shù)據(jù)具有較高的精細度和還原度，可以構(gòu)建高精度部件級三維模型。