Фотограмметрия: как из фотографий получают 3D-модель и замеры

Обновлено 27 июля 2026 · Денис Кононенко, пилот БВС и оператор аэросъёмки AEROSOCHI (снимает с дрона с 2015 года)

Как работает фотограмметрия

Идея простая и старая: если один и тот же объект попал на два снимка, сделанных с разных точек, то по смещению его изображения можно вычислить расстояние. Человеческое зрение работает так же — стереопара глаз даёт объём. Фотограмметрия делает то же самое, только точек съёмки не две, а сотни, и считает всё это программа.

Последовательность обработки одинакова почти во всех пакетах:

1. Поиск ключевых точек. На каждом снимке находятся характерные детали — углы, текстуры, границы. Затем алгоритм сопоставляет их между кадрами.
2. Выравнивание. По совпадениям восстанавливается положение и ориентация камеры для каждого кадра и строится разреженное облако точек.
3. Плотное облако. Уточняется глубина для каждого пикселя — получается облако из миллионов точек с координатами и цветом.
4. Полигональная модель и текстура. Облако превращается в поверхность, на неё натягивается текстура из исходных снимков.
5. Выходные продукты. Из модели считают ортофотоплан, цифровую модель рельефа, объёмы, площади, сечения.

Важно понимать: программа не «додумывает» геометрию. Всё, чего нет на снимках, не появится в модели. Это ключ к пониманию всех ограничений технологии.

Из чего складывается точность

Три параметра определяют, насколько модели можно верить.

GSD — размер пикселя на местности

GSD (ground sample distance) показывает, скольким сантиметрам местности соответствует один пиксель снимка. Съёмка с 80–100 метров типовой камерой даёт 2–5 см на пиксель. Это потолок детализации: объект мельче GSD в модели просто не проявится. Хотите различать трещины в 5 мм — снимайте с 5–10 метров, и тогда на участок уйдёт в десять раз больше кадров.

Перекрытие

Каждая точка объекта должна попасть минимум на три-четыре кадра, а лучше больше. Отсюда стандарт: 60–80 % продольного перекрытия (вдоль линии полёта) и 30–60 % поперечного (между галсами). На сложном рельефе и при плотной растительности — а в Сочи это норма — значения поднимают до 80–85 %. Экономия здесь оборачивается дырами в модели, которые обнаруживаются уже на обработке, когда выезд закрыт.

Опорные точки

Без наземных опорных точек координаты модели берутся из GPS-приёмника дрона, а его погрешность — метры. Модель при этом внутренне корректна: относительные размеры и объёмы посчитаются правильно, но привязка к местности будет плавать. Если результат нужно совмещать с кадастром, проектом или прошлой съёмкой, на объекте раскладывают опознавательные знаки, координаты которых снимают геодезическим оборудованием. Пять-десять точек на участок поднимают точность до сантиметров.

Формулировка «точность до сантиметра» без упоминания опорных точек — маркетинг. Сантиметры берутся не из камеры, а из геодезической привязки.

Что получается на выходе

Разница между ЦМР и ЦММ на практике важнее, чем кажется. Модель местности включает всё: деревья, машины, здания. Модель рельефа — только землю, с вычищенными объектами. Фотограмметрия по своей природе даёт ЦММ: камера видит крону, а не грунт под ней. Получить из этого честную ЦМР на залесённом участке — отдельная и не всегда решаемая задача.

Где применяется на практике

• Земельные участки. Рельеф, перепады, границы, посадка будущего дома. На склонах Сочи это самый частый заказ: без модели рельефа проект приходится делать вслепую.
• 3D-модели зданий. Для презентаций, для интеграции в видеоролики, для обмерных работ. Мы использовали 3D-интеграцию в презентациях КП Villa park и ЖК LIGHTHOUSE — модель работает в кадре там, где натурной съёмки недостаточно.
• Контроль строительства. Регулярная съёмка одного объекта даёт сравнимые модели: видно, что реально сделано между этапами.
• Подсчёт объёмов. Грунт, инертные материалы, отвалы. Считается по разнице двух поверхностей и проверяется независимо от отчётов подрядчика.
• Обследование конструкций. Кровли, фасады, сложнодоступные элементы — модель с высоким разрешением вместо промальпа на этапе диагностики.

Как планируется съёмка

Фотограмметрический вылет — это не свободный полёт с камерой, а исполнение расчёта. Порядок работы одинаков для участка, здания и стройплощадки, меняются только цифры.

1. От результата к GSD. Сначала определяется, что нужно различать на модели, из этого выводится требуемый размер пикселя, а из него — высота полёта. Обратный порядок («полетим на сотне, посмотрим, что выйдет») регулярно заканчивается пересъёмкой.
2. Расчёт маршрута. Галсы, интервал съёмки, скорость. Скорость важнее, чем кажется: на высокой появляется смаз, который убивает детализацию сильнее, чем недостаточное разрешение камеры.
3. Оценка времени и батарей. Площадь и перекрытие определяют число кадров, число кадров — длительность полёта. Участок в несколько гектаров с высоким перекрытием легко превращается в три-четыре аккумулятора.
4. Опорные точки. Если нужна привязка — раскладка маркеров и съёмка их координат до вылета.
5. Дополнительный облёт под наклоном. Для зданий обязателен: вертикальные стены на надирных кадрах почти не видны, и без наклонных проходов фасады в модели остаются размазанными.

Последний пункт — самая частая недоработка в чужих съёмках, которые приносят на доработку. Модель здания, снятая только строго вниз, выглядит убедительно сверху и разваливается при взгляде сбоку: крыша детальная, стены отсутствуют. Чтобы этого не было, объект дополнительно обходят по кругу с камерой под углом 30–60°, и часто не в один, а в два уровня высоты.

Рельеф Сочи: почему здесь сложнее

Стандартные рекомендации по фотограмметрии написаны для ровной местности. На побережье и в горах они начинают работать против результата, и это надо учитывать до вылета.

Первое — переменная высота над поверхностью. Дрон, летящий на постоянной абсолютной высоте, над низом склона оказывается на восьмидесяти метрах, а над верхом — на тридцати. Меняется и GSD, и фактическое перекрытие: там, где расчёт давал 75 %, по факту может оказаться 55 % — и это уже зона риска. Решение — полёт с огибанием рельефа по загруженной модели высот либо разбиение участка на зоны с разными высотами.

Второе — вертикальные поверхности. Подпорные стены, откосы, обрывы почти не видны с надира. Их снимают отдельными наклонными проходами, иначе в модели на их месте появится растянутая текстура вместо геометрии.

Третье — растительность и её движение. Субтропическая зелень плотная и подвижная: даже слабый ветер даёт качание, которое алгоритм воспринимает как изменение геометрии. В модели это оборачивается шумом, а под кроной поверхности не видно в принципе.

Четвёртое — свет в ущельях и на склонах. Одна сторона в солнце, другая в глубокой тени, и в тени детализации не остаётся. Отсюда практика: технические облёты в Сочи мы стараемся ставить на ровную облачность, а не на солнечный день. Для презентационной съёмки нужно ровно обратное — ещё один аргумент за то, что это два разных вылета.

Когда фотограмметрия не работает

Честный список ограничений короче любого рекламного текста и полезнее.

• Вода. Поверхность зеркалит и движется — общих точек между кадрами нет. Море, бассейны и реки в модели превращаются в хаос. Это нормально и не лечится.
• Стекло и глянец. Витражные фасады отражают окружение, отражение меняется от ракурса к ракурсу. Алгоритм видит движущуюся текстуру и строит по ней геометрию, которой нет.
• Однородные поверхности. Свежий асфальт, снег, ровный песок: цепляться не за что. Спасают контрастные маркеры, разложенные по площади.
• Плотная растительность. Под кроной грунта не видно. Для леса нужен лазерный сканер, который пробивает листву импульсом, — фотограмметрия здесь бессильна принципиально.
• Движущиеся объекты. Машины, люди, качающиеся ветки становятся артефактами. Отсюда требование к ветру: качающаяся зелень портит модель не хуже плохого перекрытия.

К этому добавляется правовая рамка съёмки. В Краснодарском крае с декабря 2022 года действует запрет на использование гражданских беспилотников, сохраняющийся на июль 2026 года, а сами аппараты с максимальной взлётной массой от 0,15 кг подлежат государственному учёту с 1 сентября 2023 года. Для фотограмметрических работ это означает, что вопрос допуска решается до планирования маршрута, а не после.

Частые вопросы