初探傾斜攝影測量在現(xiàn)代城市建設(shè)中應(yīng)用

鄭國林

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市建設(shè)呈現(xiàn)了多樣化、復(fù)雜化的趨勢。這在客觀上催生了測繪新技術(shù)的誕生。一些以現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的信息化測繪工具和手段也不斷地應(yīng)用于現(xiàn)代城市的各項(xiàng)工程建設(shè)中，其中包括傾斜攝影測量技術(shù)。

一、城市建設(shè)中的傾斜攝影測量及其應(yīng)用的意義

（一）攝影測量在實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)展

傳統(tǒng)的攝影測量有一個(gè)明顯的缺陷，那就是只能為人們提供正面的垂直角度的攝影像，不能進(jìn)行多角度地觀察物象，因而也就難以滿足現(xiàn)代城市建設(shè)之需要。而傾斜攝像測量則綜合地利用了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是信息技術(shù)的優(yōu)勢，徹底地顛覆了傳統(tǒng)攝影測量的理念，實(shí)現(xiàn)了多角度采集地面影像信息的功能，很好地滿足了現(xiàn)代城市建設(shè)的需要。如在城市立交橋工程建設(shè)的測量中，我們可以利用一臺(tái)無人飛行器，根據(jù)需要在上面安置多臺(tái)攝影傳感器，就可以很方便地獲得一個(gè)多角度采集的地物影像信息資料，為人們提供了一個(gè)具有更真實(shí)感的視覺效果。正是這一優(yōu)勢使得它在現(xiàn)代城市建設(shè)中的應(yīng)用備受人們的青睞。

（二）城市建設(shè)中傾斜攝影測量技術(shù)的實(shí)踐意義

首先是為城市總體規(guī)劃提供更具體、更詳實(shí)、更形象的影像信息資料。利用傾斜攝影測量技術(shù)，可以方便地采集到關(guān)于整個(gè)城市及其周邊環(huán)境的真實(shí)信息資料。城市規(guī)劃者可以多角度地了解整個(gè)城市及其周邊的環(huán)境，能夠深入內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各個(gè)細(xì)節(jié)了解測量物的具體情況，使其在城市總體規(guī)劃中能夠胸有成竹，全局把握。

其次是有助于提高城市建設(shè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量。在城市工程建設(shè)項(xiàng)目中，前期的測繪工程的精度直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量。由于傾斜攝影測量所獲得的信息是全方位的，也是最全面最完整的。因此可以根據(jù)需要對(duì)傾斜攝影測量中獲得的影像進(jìn)行進(jìn)一步的單張攝影量測。比如通過有關(guān)數(shù)字化軟件能對(duì)傾斜攝影獲取的某一建筑物影像的高度、長寬度、傾斜度、占地面積等進(jìn)行具體測量。這樣使得測繪技術(shù)更加精細(xì)化，有助于提升工程質(zhì)量。

再次是有助于降低城市建設(shè)工程的成本，加快其進(jìn)度。在現(xiàn)代城市建設(shè)中，測繪工程的成本不僅影響著整個(gè)工程的成本，而且直接影響著城市建設(shè)的進(jìn)度。由于傾斜攝影測量具有成圖快速，數(shù)量多的優(yōu)勢，因此可以在極端時(shí)間內(nèi)獲取大容量信息，使得三維建模的成本大大縮減。再從時(shí)間成本上來說，現(xiàn)代城市建設(shè)中，時(shí)間成本越來越被人們所重視。由于傾斜攝影測量技術(shù)本身就是信息化技術(shù)的產(chǎn)物，它所獲取的測繪信息可以得到最為快速的數(shù)字化處理，不僅可以轉(zhuǎn)化為各種數(shù)據(jù)，而且能夠以視頻的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳播，充分實(shí)現(xiàn)資源共享。

二、傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用的操作方式

傾斜攝影技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)方面。下面以城市規(guī)劃中的應(yīng)用為例，具體談?wù)勂鋵?shí)際應(yīng)用中的操作方式。

（一）采取傾斜航拍攝影，捕捉高精密度數(shù)據(jù)

傾斜攝影測量技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用，一般是利用測繪型無人機(jī)的航拍來實(shí)現(xiàn)的。其主要目的是得到不同角度的地物影像，獲得比傳統(tǒng)攝像更為全面、更加真實(shí)的紋理信息和輪廓信息，以便建立三維數(shù)字模型。在無人機(jī)上搭載的相機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)所設(shè)計(jì)的航線線路，設(shè)置數(shù)萬個(gè)曝光點(diǎn)，從而獲取分辨率達(dá)到上億以上像素的清晰照片。在天空部分一般要設(shè)置多個(gè)GNSS接收機(jī)，以便在無人機(jī)上實(shí)現(xiàn)聯(lián)合定位，此外，還要在地面上安置多個(gè)基準(zhǔn)站，以保準(zhǔn)無人機(jī)上能準(zhǔn)確無誤地接收到來自地面的信號(hào)，以便及時(shí)作出必要的校正。

（二）軟件輔助影像處理，完成三維數(shù)字建模

在完成無人機(jī)攝影任務(wù)后，進(jìn)入的第二個(gè)環(huán)節(jié)便是利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)獲取的影像進(jìn)行處理。傾斜攝影測量的影像處理從技術(shù)層面上而言最主要的有以下幾項(xiàng)內(nèi)容：首先是要對(duì)非量測相機(jī)的精度及使用范圍進(jìn)行檢測，以減小相機(jī)本身的缺陷而可能帶來的誤差；其次是對(duì)已獲取的影像進(jìn)行預(yù)處理。如實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差，以便為正射糾正奠定基礎(chǔ)；進(jìn)行多視影像匹配，以實(shí)現(xiàn)粗差剔除和錯(cuò)誤匹配過濾。最后實(shí)現(xiàn)DSM影像數(shù)據(jù)的生成和三維數(shù)據(jù)建模的建立。

傾斜攝影測量影像處理過程是利用信息技術(shù)數(shù)字化軟件和人工化相結(jié)合的過程。由于一般用于測繪型無人技術(shù)的相機(jī)都會(huì)自帶數(shù)據(jù)處理軟件。如HHOP-V3五目傾斜相機(jī)，它就是一款專用于無人機(jī)航拍的相機(jī)，它就自帶有GPS定位系統(tǒng)，能夠自動(dòng)記錄POS地理信息，可以一鍵生成具有高清晰度紋理的三維建模工程文件。但最智能化的工具，畢竟還是工具，離不開人工智慧的參與。

（三）利用數(shù)字軟件，輔助精度分析

在利用傾斜航拍測量完成三維建模后，需要進(jìn)一步利用相關(guān)軟件對(duì)其質(zhì)量展開分析評(píng)判。從模型的平面、高度、地形的精度以及模型、紋理的精細(xì)度等多個(gè)層面進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判。使其各個(gè)精細(xì)度的誤差指標(biāo)符合國家制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。由于傾斜攝影的分辨率的像素都在1億以上，在POS的輔助下可以將三維建模數(shù)據(jù)達(dá)到更高的精細(xì)度。

三、例舉傾斜攝影測量技術(shù)在城市建設(shè)中的具體應(yīng)用

（一）推進(jìn)數(shù)字化城市建設(shè)

數(shù)字化城市建設(shè)是一個(gè)人們熱衷的問題，而傾斜攝影測量技術(shù)在數(shù)字化城市建設(shè)中是不可缺少的。數(shù)字化城市主要包括城市現(xiàn)狀模型，審批和綜合評(píng)估。在建立城市現(xiàn)狀模型環(huán)節(jié)，利用傾斜攝影測量技術(shù)不僅能夠獲得全方位，多角度的城市三維模型，而且能夠繪制最為逼真的三維實(shí)景模型圖。這為城市的整體規(guī)劃提供了最有力的原始依據(jù)和最有價(jià)值的參考資料。在城市規(guī)劃審批環(huán)節(jié)，可以借助傾斜攝像技術(shù)提供最為詳實(shí)的影像和數(shù)據(jù)，然后利用相關(guān)軟件進(jìn)行信息化處理。工作人員可以十分方便地調(diào)取所需要的數(shù)據(jù)資料，可以快捷地編輯三維模擬城市環(huán)境，可以及時(shí)真實(shí)地把控有關(guān)指標(biāo)，使得審批失誤率大大降低，審批效率大步提高。同時(shí)傾斜攝影測量技術(shù)不僅能全景式展示城市風(fēng)貌，而且能不留死角地多角度提高影像信息，能夠全面地獲取地理的信息，因而傾斜攝影測量技術(shù)在城市建設(shè)的綜合評(píng)估中也占據(jù)十分重要的地位。

（二）輔助城市建設(shè)管理

現(xiàn)代城市建設(shè)管理已經(jīng)進(jìn)入到了數(shù)據(jù)化管理時(shí)代。傾斜攝影測量技術(shù)以其航拍的靈活性和城市建模的高效性，為城市建設(shè)管理提供了最可靠、最科學(xué)的依據(jù)。如在一項(xiàng)規(guī)模較大的工程建設(shè)竣工核實(shí)時(shí)，由于其建筑物本身體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果采用人工核實(shí)的方法，這是一件十分麻煩的事。不僅費(fèi)時(shí)，而且操作起來也有一定的難度。而利用傾斜攝影測量技術(shù)可以輕松地加以解決。如只要通過傾斜攝影技術(shù)獲取相關(guān)圖文資料與原先的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，就能完成核實(shí)任務(wù)。又如屢禁不止的違章建筑，一直是城市建設(shè)管理中一大癥結(jié)。依靠人工巡查監(jiān)督，工作量非常大。而且在一些環(huán)境封閉的區(qū)域或高層建筑的頂部，僅僅依靠人工是很難發(fā)現(xiàn)問題的。利用傾斜攝影測量技術(shù)，只要把先后兩張航拍影像通過計(jì)算機(jī)對(duì)比就能發(fā)現(xiàn)哪個(gè)地方出現(xiàn)了違章建筑，違章的程度如何？這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)全方位，不留死角地監(jiān)控。

（三）助力城市文物保護(hù)

如何對(duì)待文物是城市建設(shè)中面臨的一個(gè)重要課題。如有些古建筑在城市建設(shè)規(guī)劃中需要拆除和移動(dòng)位置，有的需要修繕保護(hù)。不管何種情況，都需要留存影像資料。傳統(tǒng)的攝像技術(shù)，所留存的影像資料只能是局部的，零散的，而利用傾斜攝影測量技術(shù)獲取的影像質(zhì)量才能最真實(shí)的放映文物的原貌。經(jīng)過數(shù)字化編輯后所留存的資料不僅是直觀的影像，而且是三維數(shù)據(jù)模型和詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息。極大地方便了影像資料的保存，網(wǎng)絡(luò)上的傳播和資源共享。同時(shí)在古建筑的修繕工程中應(yīng)用傾斜攝影測量技術(shù)，能夠使修繕工程更加符合歷史原貌。

總之，傾斜攝影測量技術(shù)作為一種現(xiàn)代化工程測量技術(shù)，是借助于信息技術(shù)發(fā)展的測繪領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。它不僅是現(xiàn)代城市建設(shè)不可缺少的眼睛，而且憑借它的技術(shù)優(yōu)勢其應(yīng)用的領(lǐng)域日益寬廣。