關(guān)于面向城市規(guī)劃的傾斜攝影及三維建模技術(shù)研究

相雅萱

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)目前是城市規(guī)劃中的三維建模技術(shù)研究熱點(diǎn)，能夠結(jié)合遙感影像技術(shù)制作更加精確的城市模型、道路模型等信息，滿(mǎn)足更多用戶(hù)的需求。本文介紹了無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，并且針對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在三維建模中的應(yīng)用總結(jié)了優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，提出了相關(guān)的優(yōu)化方案，更一步的促進(jìn)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在城市規(guī)劃的三維建模技術(shù)的質(zhì)量改善。

三維建模技術(shù)就是利用城市的地上景觀來(lái)表達(dá)城市中的數(shù)字空間信息，是一座城市信息表達(dá)的重要載體，能夠幫助城市在規(guī)劃、建設(shè)和管理三個(gè)方面的發(fā)展。三維城市也在城市發(fā)展中有著非常實(shí)用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用潛力，能夠獲得比較準(zhǔn)確的城市模型形成。利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在城市規(guī)劃的三維建模技術(shù)研究中，就能夠大量的降低時(shí)間成本和人工成本，滿(mǎn)足三維城市建設(shè)的需求。

一、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

（一）無(wú)人機(jī)技術(shù)

無(wú)人機(jī)是利用無(wú)線電遙控和自動(dòng)程序來(lái)控制無(wú)人飛機(jī)，無(wú)人機(jī)的類(lèi)型有固定翼、多旋翼、飛艇、直升機(jī)等多個(gè)種類(lèi)。無(wú)人機(jī)是一種新型高科技技術(shù)產(chǎn)品，具有快速、經(jīng)濟(jì)、機(jī)動(dòng)和高效的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)的制造結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單便捷，無(wú)人機(jī)的質(zhì)量比較好，重量比較輕，所耗費(fèi)的制造成本卻比較低，而且無(wú)人機(jī)的數(shù)字化和智能化程度比較高。在很多應(yīng)用領(lǐng)域和范圍中都用到了無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中能夠快速準(zhǔn)確的獲取一些國(guó)土資源、自然環(huán)境、應(yīng)急救災(zāi)等實(shí)際數(shù)據(jù)信息等。

（二）傾斜攝影技術(shù)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)的高科技技術(shù)產(chǎn)品也在增加。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用就促使了我國(guó)航空攝影技術(shù)在完善和創(chuàng)新中不斷發(fā)展，在航空攝影中利用遙感影像就能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)，使航空攝影技術(shù)更一步的走向完善。

無(wú)人機(jī)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)被攝物體的多個(gè)方面和多個(gè)角度的拍攝，而且對(duì)于地面事物的影響還具有很高的分辨率。在城市規(guī)劃的三維建模中，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的運(yùn)用就為城市規(guī)劃帶來(lái)了更多的積極作用。這種傾斜攝影技術(shù)能夠?qū)⒊鞘兄械母鞣N景象都準(zhǔn)確如實(shí)的反映出來(lái)，而且還符合人們視覺(jué)的需求。同時(shí)在將GNSS技術(shù)引入到城市地理信息框架組建中，人們就可以獲取更多更全面的城市地理信息數(shù)據(jù)，用戶(hù)的體驗(yàn)度不僅得到了增加，還降低了城市規(guī)劃中三維城市建模的成本費(fèi)用。

當(dāng)然無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如飛行高度比較低，就可以獲取更多更全面的城市影響數(shù)據(jù)；相臨近的無(wú)人機(jī)在航拍過(guò)程中影像的重疊度比較高，因此獲取的影像數(shù)據(jù)信息也更加全面豐富；無(wú)人機(jī)屬于一種高科技產(chǎn)品，利用人工操作的過(guò)程比較少，幾乎接近了全程自動(dòng)化的影像拍攝和建模；無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)還能夠?qū)⒊鞘兄械膶?shí)物紋理都高清拍攝下來(lái)，整個(gè)建模過(guò)程中所耗費(fèi)的資金費(fèi)用都比較少，而且還會(huì)降低對(duì)于人工和時(shí)間成本的耗費(fèi)，高效率是無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)。

二、無(wú)人機(jī)傾斜攝影的城市三維建模方式分析

現(xiàn)階段我國(guó)、美國(guó)還有歐洲很多國(guó)家都在利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)用在城市規(guī)劃中的三維建模中，當(dāng)然也發(fā)揮著更大的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)由于本身存在的很多優(yōu)勢(shì)，所以就能夠滿(mǎn)足各種場(chǎng)合和各種范圍的數(shù)據(jù)信息獲取和采集，即使是在范圍面積比較大的地區(qū)也能夠快速、準(zhǔn)確、及時(shí)的獲取影像數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)影像的的動(dòng)圖自動(dòng)粘貼，因此三維建模的效率就會(huì)得到很大的提升，三維模型的定位也比較準(zhǔn)確，更是能夠?qū)崿F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)信息共享。

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠?qū)⒑娇沼跋裰械臄?shù)據(jù)信息快速的獲取，而且一次性情況下也可以處理大量的影像，節(jié)約了很多的時(shí)間和人工成本，城市規(guī)劃的建設(shè)效率也得到了提高。

但是在實(shí)際的建模數(shù)據(jù)測(cè)量中，無(wú)人機(jī)設(shè)備的不同、大氣環(huán)境和軟件的計(jì)算方式不同對(duì)于實(shí)際模型的建立還是會(huì)產(chǎn)生一定的失誤影像，形成的模型就出現(xiàn)破洞和凸包，還有就是大氣中的環(huán)境噪音也會(huì)引起模型出現(xiàn)凸包，不同時(shí)間段的光照也會(huì)導(dǎo)致模型建立時(shí)紋理不均勻，出現(xiàn)破洞。無(wú)人機(jī)的影像分辨率不足和影像模糊也會(huì)引起模型出現(xiàn)邊緣變形等。

引起模型缺陷的原因是多種多樣的，更是一種復(fù)雜的現(xiàn)狀，更是利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在城市規(guī)劃的三維模型建立中不可避免的缺陷，所以在以后的測(cè)量生產(chǎn)中還需要不斷地提升測(cè)量技術(shù)。

三、無(wú)人機(jī)傾斜攝影在城市規(guī)劃三維建模技術(shù)中的優(yōu)化措施

現(xiàn)如今，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在城市規(guī)劃三維建模技術(shù)的優(yōu)化措施，已在很多城市的發(fā)展建設(shè)中得到了實(shí)踐和驗(yàn)證。目前在海口城市發(fā)展建設(shè)中，主要利用了無(wú)人機(jī)對(duì)?？趨^(qū)域運(yùn)用了十字交叉航線線路進(jìn)行測(cè)量，然后獲取影像數(shù)據(jù)的采集。先利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行城市規(guī)劃中的初始化三維建模，在將該區(qū)域內(nèi)國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的建筑進(jìn)一步的細(xì)分化，最后再利用無(wú)人機(jī)低空飛行靈活的特點(diǎn)收集建筑物頂層的高精確度數(shù)據(jù)信息，來(lái)完成城市規(guī)劃中的三維建模。這種方式是將傳統(tǒng)方式與無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，傳統(tǒng)方式能夠?qū)χ攸c(diǎn)保護(hù)的建筑物進(jìn)行全面的準(zhǔn)確測(cè)量，無(wú)人機(jī)對(duì)于建筑物的頂面進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，然后就能夠?qū)φ麄€(gè)重點(diǎn)保護(hù)的建筑物進(jìn)行全面和精細(xì)的建模，對(duì)于一些有缺陷的建筑物在進(jìn)行修補(bǔ)，就形成一體化建模的模型。海口城市規(guī)劃的項(xiàng)目建設(shè)就是利用了無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與傳統(tǒng)的建模技術(shù)有效的結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能解決在城市建模過(guò)程中遇到的所有問(wèn)題，滿(mǎn)足了對(duì)各種城市規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度需求。

傳統(tǒng)的城市建模技術(shù)會(huì)投入大量的人力、物力和時(shí)間，對(duì)于城市規(guī)劃中的大規(guī)模、高仿真度規(guī)模建設(shè)就存在著一定的局限，建模速度和效率也無(wú)法滿(mǎn)足三維城市的建設(shè)和應(yīng)用。

（一）三維建模技術(shù)的二次優(yōu)化處理

利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在城市規(guī)劃的三維建模研究中，很難避免在實(shí)際情況中遇到的各種問(wèn)題，這些問(wèn)題也會(huì)直接導(dǎo)致項(xiàng)目工程在實(shí)際建設(shè)中形成缺陷，所以對(duì)于三維城市建模在研究中還需要進(jìn)行二次的修復(fù)。結(jié)合傳統(tǒng)建模的優(yōu)點(diǎn)和成熟的無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)將建模過(guò)程中所需要改進(jìn)的建筑物目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行二次優(yōu)化處理。針對(duì)破洞進(jìn)行修復(fù)，針對(duì)建筑物的三維模型進(jìn)行替換，替換不均勻紋理、不清楚的紋理。

（二）運(yùn)用空三成果快速修復(fù)模型建立

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)中運(yùn)用空三加密是根據(jù)不同區(qū)域進(jìn)行控制點(diǎn)的預(yù)放，在利用立體式的測(cè)圖技術(shù)對(duì)加密地點(diǎn)的高度和地理位置通過(guò)計(jì)算得知。空三加密更是無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在城市規(guī)劃的三維建模中運(yùn)用的重要環(huán)節(jié)，當(dāng)獲取影像數(shù)據(jù)之后，在利用空三技術(shù)將影像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和定向，這樣多種影像數(shù)據(jù)之間就能夠形成一個(gè)匹配點(diǎn)的重疊，影像資料上就具有比較大的幾何空間信息。

在運(yùn)用空三成果快速修復(fù)模型建立時(shí)，首先要對(duì)模型輔助編輯系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)制作，在將空三加密成果和初始化的模型導(dǎo)入編輯系統(tǒng)中，根據(jù)空三技術(shù)與空三加密成果的不同特點(diǎn)，最終對(duì)于城市規(guī)劃三維模型中需要修復(fù)和校正的紋理進(jìn)行修改。

這種編輯系統(tǒng)具有搜索、空三影像紋理自動(dòng)提取和模型交互制作等主要功能，這些功能都是以影像數(shù)據(jù)為核心進(jìn)行工作，然后利用校正過(guò)的影像數(shù)據(jù)和加密點(diǎn)將模型建立的紋理快速定向、提取和建模。這種模型修復(fù)的方式具有影像數(shù)據(jù)快速提取，自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)信息后還能夠自動(dòng)進(jìn)行處理，然后將運(yùn)用空三成果修復(fù)過(guò)的影像數(shù)據(jù)形成一個(gè)三維立體模型進(jìn)行播放。

四、結(jié)語(yǔ)

目前在城市規(guī)劃的三維模型建設(shè)項(xiàng)目中，無(wú)人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)隨著建模范圍的不斷擴(kuò)大也在逐漸的用于實(shí)際的使用當(dāng)中，對(duì)于三維建模技術(shù)的建立也起到了很大的優(yōu)勢(shì)。但是受到不可抗拒因素的干擾，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在建模中也會(huì)受到一定的局限性，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)于模型局部的一些細(xì)節(jié)無(wú)法滿(mǎn)足建模中的實(shí)際需求，還需要進(jìn)一步的提出改良方式，優(yōu)化建模方式，使城市三維建模生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都有一個(gè)很大的提升。