淺談傾斜攝影測量技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

徐健淋

摘 ?要：人們所生活的世界是一個三維空間，如今伴隨著測繪地理信息技術(shù)的逐漸發(fā)展和國家對數(shù)字城市、智慧城市建設(shè)的具體需求，越來越多的人開始了解三維數(shù)字技術(shù)，知道其為我國經(jīng)濟與科技發(fā)展所提供的幫助有多大。所以，傾斜攝影三維影像獲得以及傾斜實景三維模型數(shù)據(jù)被社會各個領(lǐng)域所重視。目前，三維數(shù)字城市模型可以全方位地展現(xiàn)出城市的景觀，可以輕松還原出城市以往的面貌，為城市的規(guī)劃、建設(shè)以及民眾出行帶來便利。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟發(fā)展 ?分析研究 ?城市建設(shè) ?計算機

中圖分類號：TB86 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（a）-0025-02

在數(shù)字城市建設(shè)過程中，應(yīng)用到的技術(shù)有很多，其中主要是對計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的應(yīng)用，并以此為基礎(chǔ)，再以網(wǎng)絡(luò)作為其中的紐帶，利用一些遙感和定位系統(tǒng)、地理信息的系統(tǒng)、仿真虛擬現(xiàn)實等一些現(xiàn)代化技術(shù)來對部分的城市進(jìn)行一系列的三維描述。例如在各種尺度上，多種時空、多重分辨率以及更多種類上去展開的描述。也就是說，可以利用這個現(xiàn)代化的信息技術(shù)將城市的過去、現(xiàn)在，以及未來所出現(xiàn)的所有內(nèi)容都通過使用網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字化虛擬做到完全實現(xiàn)。

1 ?三維建模技術(shù)的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今數(shù)字城市都在迅速發(fā)展當(dāng)中，因此在城市環(huán)境上一系列的三維信息要做到被表達(dá)出來、處理出來就變成了一件至關(guān)重要的事情。若想真正實現(xiàn)這些，首先需要相關(guān)人員對建筑表達(dá)時認(rèn)真、仔細(xì)，此外還需要建立一個完善的城市景觀模型。以便于利用這個模型去進(jìn)行一些相關(guān)聯(lián)的城市規(guī)劃，可以在建筑、規(guī)劃、國土、交通指揮、信號站如何布置等方面提供一些指導(dǎo)性的作用。當(dāng)然，正因如此，可以清晰地發(fā)現(xiàn)，采集和處理數(shù)據(jù)尤為關(guān)鍵。因為城市地物與景觀的信息量大，已經(jīng)不僅僅是局限在幾個小建筑上或者是某個城市的小區(qū)里了，而是變成了需要整理整個城市。

傳統(tǒng)三維城市數(shù)字建模的基本方法，首先要讓外業(yè)人員通過實地走訪考察拍照來得到一些建筑物的外形、結(jié)構(gòu)、紋理等，相關(guān)工作人員經(jīng)過后期處理，再加上正射影像以及測區(qū)平米的圖片等專業(yè)數(shù)據(jù)，來建立白模，然后把攝影后的紋理分析結(jié)果以及一些小部分的結(jié)構(gòu)，附在白模之上。這樣的采集方式缺點不僅是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)的成本和工作強度高，工期長。最重要的是無法滿足特大城市和大型城市對大范圍快速建模的需要。

2 ?傾斜攝影技術(shù)

近幾年，該技術(shù)早已風(fēng)靡海內(nèi)外，一些發(fā)達(dá)國家在該項技術(shù)的建樹上可謂完美，我國是近兩年才引進(jìn)該技術(shù)，雖然與國外一些發(fā)達(dá)國家相比較還有很大差距，但是在一些關(guān)鍵部分已經(jīng)取得重要突破。它不但推翻了之前正射影只可以從垂直方向進(jìn)行拍攝的這個局限性，并且還通過一些高科技傳感器在各個角度可以采集高分辨率的影像。此項技術(shù)既可以將地理的全部情況映射出來，還能夠利用一些新的定位技術(shù)，我們可以簡單地輸入地理信息和影像信息來感受到高端用戶的體驗感，同時也大大提高了航空攝影影像處理上的速度問題。

該項技術(shù)首先可以全方位體現(xiàn)出地表事物的具體現(xiàn)狀，其次通過應(yīng)用一些高新技術(shù)，來獲取精準(zhǔn)的地理信息。除此之外，還極大程度提升了遙感的適用領(lǐng)域，可以將遙感技術(shù)全面應(yīng)用在該項技術(shù)中。值得一提的還有傾斜的攝影影像系統(tǒng)主要包含了5個相機的角度，有一個角度是用來獲取在底部區(qū)域范圍的影像的，其余的4個相機角度都是在同一時間用來獲取東西南北4個方位的傾斜影像的。這個系統(tǒng)有幾個特點：第一點，可以做到通過單張影像量測來通過一些配套軟件的應(yīng)用，可以直接在成果上對高度、長度、面積等方面的一些測量，并將該項技術(shù)在行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍完全展開。第二點，可以對地表事物周邊的一些真實發(fā)生的情況如數(shù)反映到相對應(yīng)的正射影像上，如此一來，能夠真正實現(xiàn)，在該項技術(shù)的應(yīng)用下，用戶從全方位觀察地表事物條件，將各種真實情況全部反映出來。正是可以彌補一些正射影像應(yīng)用的不足之處。第三點，在建筑物的側(cè)面紋理中能夠采集到一些針對數(shù)字城市應(yīng)用的，再利用上航空攝影的特點，和對該項技術(shù)的應(yīng)用，可以大部分獲得提取信息，如此便可以極大程度地減小城市三維建模的經(jīng)濟成本。最后，由于該項技術(shù)可以得到影像數(shù)據(jù)，并能夠展現(xiàn)出所有細(xì)節(jié)部分。除此之外，用戶還能從不同角度上去瀏覽視圖，也可以共享一些信息。就從一些相關(guān)的細(xì)節(jié)上來看，傾斜攝影還是有非常大的優(yōu)勢的。而這些優(yōu)勢便能使這個系統(tǒng)在數(shù)字城市三維建模當(dāng)中得以廣泛應(yīng)用。可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，運用共享手法來進(jìn)行分享。通過傾斜攝影技術(shù)獲取的影像，與不同拍攝角度對比能展示更多的細(xì)節(jié)，用戶可以從不同的角度瀏覽視圖，并且找到相關(guān)的細(xì)節(jié)等。傾斜攝影測量的優(yōu)勢可在數(shù)字城市三維建模中得到更好的應(yīng)用。

3 ?傾斜攝影測量在數(shù)字城市三維建模中體現(xiàn)的優(yōu)勢

該項技術(shù)的數(shù)據(jù)采集，所應(yīng)用的最重要方式是，傾斜攝影進(jìn)行加工的關(guān)鍵技術(shù)，通過這些技術(shù)來得到對地表數(shù)據(jù)的另外一些側(cè)面信息，以此來獲取數(shù)據(jù)的三維模型。

傾斜攝影通過測量得出的數(shù)據(jù)在本質(zhì)上來說就是一個模型，主要是一個網(wǎng)格面的模型，一般來說是需要通過一些算法而得出來的，有時候使用區(qū)域增長法、八叉樹算法或者是玻前算法等。具體使用哪一個方法，還是要具體模型具體分析。

根據(jù)傾斜攝影測量完成的城市模型，提供了一個縮小版現(xiàn)實世界的非常真實的環(huán)境，不但還原基礎(chǔ)設(shè)施，連施工場所等也都提供了，還原性非常高。建筑信息模型這個技術(shù)可以從開始就貫徹到結(jié)尾，在建設(shè)的每個階段都可以做到提供建設(shè)性的作用和幫助。它所可以提供的詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息也是讓信息化、智能化更加深入到工作當(dāng)中去。系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)更是一個很重要的關(guān)鍵點，可以直接用來生成數(shù)字城市的三維模型，空間數(shù)據(jù)更是可以用在建筑信息的建筑模型上面。現(xiàn)如今傾斜攝影建模技術(shù)和BIM技術(shù)已經(jīng)是可以完美地融合在一起了，可以實現(xiàn)的作用也就更大了，簡直就是一個集數(shù)字化、信息化的強大的三維數(shù)字城市系統(tǒng)。

4 ?傾斜實景三維mesh模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)

三維建模采用國內(nèi)主流的傾斜攝影自動建模系統(tǒng)Context Capture Center Master進(jìn)行真三維模型的制作，該系統(tǒng)是基于攝影測量原理與計算機視覺技術(shù)，對大重疊度的傾斜影像進(jìn)行空三加密、密集匹配等過程，最終生成真三維模型。整個過程無需人工干預(yù)，具有快速、簡單、全自動等特點，廣泛的數(shù)據(jù)源兼容性和多種數(shù)據(jù)輸出格式使其優(yōu)勢明顯。在模型成果中的全部建筑物空間關(guān)系以及紋理，務(wù)必應(yīng)用分層顯示技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計可知，分層可以達(dá)到25層以上，這樣一來可以確保所有配置的計算機都可以很清晰地展示地物模型，將建筑物的所有細(xì)節(jié)全部表達(dá)出來。

5 ?三維模型單體化制作

三維精細(xì)化建模以自動化生成的格網(wǎng)模型為基礎(chǔ)，對三維場景內(nèi)的建筑模型、地形模型、道路橋梁模型、交通附屬模型、植被水系模型等進(jìn)行二次加工，使模型單體化獨立化，以便后期應(yīng)用擴展;同時對模型進(jìn)行精細(xì)化編輯，消除格網(wǎng)模型產(chǎn)生的拉花、變形、扭曲及遮擋，使三維模型的效果得到大幅度提升。

6 ?結(jié)語

通過上文分析與研究可知，該項技術(shù)在我國的應(yīng)用時間雖然不長，但是在數(shù)字城市的三維建模上，已經(jīng)取得重大突破，真正實現(xiàn)了讓全國的大數(shù)據(jù)進(jìn)行實時共享的愿景，非常精細(xì)、準(zhǔn)確的模型建筑不但可以讓每個專業(yè)或者是每一個工程之間進(jìn)行一些交流探討，還更是讓數(shù)字化城市的管理上真正可以做到擁有更加強大準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。傾斜攝影測量技術(shù)廣泛運用，節(jié)省了時間，提高了效率，對三維模型單體上的制作以及三維mesh模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)上都提供了不可或缺的重要幫助。

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