無人機(jī)航攝在城市三維建模中的應(yīng)用探究

摘 要：隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)用地在規(guī)模上越來越大，其所涉及的規(guī)劃管理范圍也越來越寬廣。若仍以之前人力進(jìn)行土地勘測不但在數(shù)據(jù)收集上時間較長，且在效率上較低。而隨著現(xiàn)今無人機(jī)航拍技術(shù)的提高，在諸多行業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。在文章研究中就以無人機(jī)航攝在城市三維建模中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，以能夠?qū)o人機(jī)在城市航攝過程的應(yīng)用情況等進(jìn)行了解，希望能對城市土地資源數(shù)據(jù)收集與應(yīng)用，提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航攝；城市三維建模；應(yīng)用分析

1 概述

當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)有了較大提升，且在諸多行業(yè)中都被廣泛應(yīng)用，尤其是將無人機(jī)進(jìn)行低空拍攝，能夠滿足諸多領(lǐng)域?qū)睖y或者規(guī)劃等的要求。與此同時，使用無人機(jī)進(jìn)行低空測繪不單單在政府部門所應(yīng)用，且在國內(nèi)諸多企業(yè)中也開始以無人機(jī)進(jìn)行航拍作業(yè)，如進(jìn)行工程測繪、地平面勘測等。雖然在諸多領(lǐng)域中都有衛(wèi)星遙控、大飛機(jī)遙感等的應(yīng)用，但是隨著無人機(jī)航拍技術(shù)的發(fā)展，研究以無人機(jī)遙感航拍技術(shù)為基礎(chǔ)，將其應(yīng)用于建立城市三維模型具有重要意義。通過無人機(jī)航攝在城市三維建模中的應(yīng)用能夠通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來為城市多種行業(yè)的土地規(guī)劃起到深度應(yīng)用。如在政府部門城市規(guī)劃中通過無人機(jī)對城市進(jìn)行俯瞰全景影像拍攝，也能夠?qū)ν恋刭Y源規(guī)劃、監(jiān)督、審查等方面起到良好輔助作用。

而隨著三維技術(shù)近些年的發(fā)展，在國內(nèi)諸多行業(yè)中也被廣泛應(yīng)用。過去人們對二維技術(shù)應(yīng)用較多，但是隨著二維技術(shù)的完善和提高，也使得所航攝的影像質(zhì)量有了同步提升，在一定程度上促進(jìn)了三維建模的應(yīng)用。三維建模是在二維建模的基礎(chǔ)上得到的質(zhì)量提高，不單單在清晰度上更加明顯，其所展示的視覺效果也更加明顯。目前，以遙感來控制無人機(jī)進(jìn)行航攝作業(yè)應(yīng)用較多，且對測繪工作的開展具有一定效果。[1]一般來說，無人機(jī)航攝作業(yè)在城市中的應(yīng)用都是進(jìn)行低空飛行的，所以受天氣或者氣候等的影響較小，且無人機(jī)平臺中所具有的數(shù)字彩色航攝相機(jī)以及GPS定位數(shù)據(jù)等，能夠在成像上更加清晰，且分辨率較高，對城市三維建模應(yīng)用上所取得的效果也較為明顯。

2 規(guī)劃前期現(xiàn)狀調(diào)查應(yīng)用

在城市中應(yīng)用傳統(tǒng)方式進(jìn)行城市規(guī)劃，無異于對各種比例尺線劃地形圖、航拍圖、或者衛(wèi)星遙感圖等進(jìn)行的應(yīng)用，或者是通過規(guī)劃測量人員實際到現(xiàn)場進(jìn)行場景拍攝。但是這種數(shù)據(jù)采集方式不但在可視性上較差，且不夠直觀。[2]并且，雖然使用衛(wèi)星遙感圖也能夠拍

攝成像，但是其所花費(fèi)的成本以及程序等方面仍存在較大制約因素。而利用人員現(xiàn)場拍攝的方式也存在一定局限性，不能完全的對現(xiàn)場情況有進(jìn)一步了解，這對規(guī)劃設(shè)計人員設(shè)計方案的定制起到壓制作用。

而通過無人機(jī)在城市中進(jìn)行航攝則有效的改變了這些問題，不但提高了數(shù)據(jù)采集效率，且在航攝之后就可以快速成像，以此形成所用影像數(shù)據(jù)，作為資料被人們所使用。除此之外，借助無人機(jī)航攝所具有的優(yōu)勢還能夠完成數(shù)據(jù)采集的范圍覆蓋，能夠從多角度、全方位的對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，且能夠?qū)⑴臄z到的畫面進(jìn)行精密測量、深層分析等，能夠在城市各種項目和規(guī)劃中被廣泛應(yīng)用，有效提高了規(guī)劃編制的效果質(zhì)量。

比如在城市規(guī)劃監(jiān)察中對項目實際規(guī)劃情況，以及其現(xiàn)場實際情況等進(jìn)行了解則需要進(jìn)行現(xiàn)場定位，或者是人工測量等工作，不但在效率上較低，且經(jīng)常會發(fā)生錯誤數(shù)據(jù)，這對精準(zhǔn)測量工作造成較大影響。除此之外，所規(guī)劃和監(jiān)察的項目仍在施工過程中，所以如果進(jìn)行實地勘探的話必然會受到較大制約，進(jìn)而給實際勘探工作帶來更多影響。[3]而采取無人機(jī)航攝之后則有效的提升了城市規(guī)劃監(jiān)督的工作效率，不但所勘測的資料更加完善和全面，且能夠?qū)ε臄z的實際情況進(jìn)行及時的監(jiān)管，以達(dá)到管理作用。與此同時，通過三維建模所保存的數(shù)據(jù)可以作為今后歷史資料被應(yīng)用，且所保存的數(shù)據(jù)也更加全面和準(zhǔn)確。

3 無人機(jī)航攝在城市三維建模中的方案實施流程

3.1 高程點(diǎn)、等高線等屬性值錯誤檢查處理

在建立城市三維建模中要借助三維軟件來生成俯視圖和前視圖等，且對高程屬性中存在的不足進(jìn)行查看，通過“特性”的工具欄將屬性值進(jìn)行更改，將過去二維繪圖中存在的問題進(jìn)行解決。將這些問題解決之后要將二維線轉(zhuǎn)換為三維多段線所使用，能夠?qū)Τ鞘懈邔咏ㄖ?，以及河流等地理特征進(jìn)行分類處理，以此滿足三圍軟件對格式的要求。

3.2 TIN模型的制作

所使用措施：要根據(jù)地形圖點(diǎn)高程、等高線以及特征線等以GEOPAK模塊來生成DAT文件，或者TIN文件，且對TIN文件進(jìn)行相應(yīng)編輯和修改，以此作為貼圖形式的三維地面模型，且可以通過顏色去區(qū)分城市高層建筑和地面等顯示。[4]

3.3 對航片影像進(jìn)行糾正拼接，建立TIN三維地面模型

通過TIN三維地面模型的疊加和合成，以此制作的三位效果圖也能夠被人們所利用。如利用Descartes模塊中功能來對像控點(diǎn)以及主要地物進(jìn)行多點(diǎn)坐標(biāo)的拼接和糾正，且在合成之后將TIN文件所打開，選擇合成的影像作為材質(zhì)文件，以通過貼圖渲染的方式將三維模型實際情況進(jìn)行渲染出效果，能夠?qū)⒊鞘兄械母邩谴髲B、交通情況等有一定了解，能夠讓人們看到更加逼真的視覺效果。（如圖1所示）

圖1 城市三維建模成像效果圖

4 結(jié)束語

通過無人機(jī)航攝技術(shù)對城市進(jìn)行測繪，能夠滿足各行業(yè)中對測繪任務(wù)的需求。不但所花費(fèi)的成本更少，且在成圖周期上更短，對企業(yè)生產(chǎn)成本以及效率方面起到積極作用。與此同時，使用三維建模能夠使航拍影像在處理上更加清晰，在分辨率上也更高，使人們在視覺效果上更加具有沖擊力。因此，通過無人機(jī)對城市進(jìn)行航攝，通過成像的三維建模能夠?qū)υO(shè)計人員方案的定制和實施起到一定的借鑒作用，也能對其方案設(shè)定提供更加準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。而在無人機(jī)測繪不但能夠在城市測繪中廣泛應(yīng)用，在野外環(huán)境中也能得到較好應(yīng)用，不但可以高效的完成所要求的航拍和測繪任務(wù)，也可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用的延伸，使之能夠更加深入的對城市航攝工作所應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]黎富忠.無人機(jī)航拍技術(shù)在三維建模上的應(yīng)用[J].廣西水利水電，2016（04）：21-23.

[2]薄正權(quán)，張宇.傾斜攝影在長春市城市建模中的應(yīng)用[J].城市勘測，2016（03）：93-96.

[3]王琳，吳正鵬，姜興鈺，等.無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在三維城市建模中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2015（12）：30-32.

[4]張濤.無人機(jī)航攝在城市規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用[J].城市勘測，2014（05）：99-101.

作者簡介：李高潮（1974，3-），河南商丘人，現(xiàn)為公司技術(shù)副總，主要從事工程測量、房產(chǎn)測量、地籍測繪、無人機(jī)航測、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)的管理與研究工作。