數(shù)字?jǐn)z影測量在城市三維建模中的作用

裴志

摘要：城市化的進(jìn)程讓數(shù)字城市的建設(shè)速度進(jìn)一步加快，人們越來越重視三維模型的時(shí)效性和精確性。三維模型在數(shù)字城市建設(shè)的過程中為城市規(guī)劃等相關(guān)工作打下了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)分析和研究數(shù)字?jǐn)z影測量在城市三維建模中的作用，以供參考。

Abstract： The process of urbanization has further accelerated the construction of digital cities. People pay more and more attention to the timeliness and accuracy of 3D models. The 3D model has laid a solid data foundation for urban planning and other related work in the process of digital city construction. This paper focuses on the analysis and study of the role of digital photogrammetry in urban 3D modeling for reference.

關(guān)鍵詞：數(shù)字?jǐn)z影測量;城市三維建模;作用

Key words： digital photogrammetry;urban 3D modeling;role

中圖分類號：P231 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0223-02

1 ?城市三維建模建設(shè)的重要意義

伴隨當(dāng)前城市信息化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，數(shù)字城市逐步成為城市發(fā)展過程中重要的基礎(chǔ)內(nèi)容，在城市管理和規(guī)劃的過程中成為非常重要的一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依托。三維城市信息模型逐步成為人們對城市信息進(jìn)行掌握的一個(gè)重要工具，可以進(jìn)一步對城市空間信息進(jìn)行描繪，逐步從二維城市地圖的繪制轉(zhuǎn)變?yōu)槿S城市模型的建設(shè)，三維城市模型逐步成為當(dāng)前數(shù)字城市空間構(gòu)架發(fā)展過程中的基礎(chǔ)內(nèi)容，很多城市都在進(jìn)行城市三維模型的建設(shè)，城市三維模型建設(shè)也逐步從起步探索逐步向深化方向發(fā)展，隨著當(dāng)前我國城市數(shù)字城市建設(shè)的進(jìn)一步深入，人們越來越重視到三維城市模型建設(shè)過程中的重要性，積極加強(qiáng)模型建設(shè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2 ?三維建模的構(gòu)建方式

2.1 航空攝影測量技術(shù)

使用航空攝影技術(shù)可以快速獲取三維模型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，比如說模型的形狀、高度、位置等，并且與外業(yè)紋理采集相結(jié)合，能夠?qū)⑷S模型精確地創(chuàng)建出來，并且對DOM和DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行完善，快速地將三維場景當(dāng)中的地形數(shù)據(jù)設(shè)生成出來，進(jìn)一步展示出城市的風(fēng)貌。

2.2 機(jī)載激光雷達(dá)掃描技術(shù)

通過機(jī)載激光雷達(dá)掃描能夠讓城市建筑和地表模型的數(shù)據(jù)快速的獲取，然而在獲取的過程中需要具有一定的規(guī)模，這就讓數(shù)據(jù)的處理難度進(jìn)一步提升，在采集的過程中需要進(jìn)行人為操作。另外這種采集的模式在三維建模的過程中，無法有效的呈現(xiàn)出建筑物的色彩和紋理。

2.3 使用二維資料三維化技術(shù)

通過數(shù)據(jù)建筑模型規(guī)劃的圖紙對其中的二維資料進(jìn)行提取，并且通過合適的三維建模軟件建立相關(guān)的三維模型數(shù)據(jù)，這種方式在處理的過程中需要收集大量的數(shù)據(jù)，并且無法保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，與此同時(shí)對于一些建筑頂部的紋理盲區(qū)，只有進(jìn)行大量的收集才能獲得相關(guān)的高程數(shù)據(jù)。與此同時(shí)和機(jī)載激光雷達(dá)掃描方式相同，這種二維資料的三維化無法有效的呈現(xiàn)出建筑物的紋理和色彩。

3 ?數(shù)字?jǐn)z影測量在城市三維建模中的作用

3.1 數(shù)字?jǐn)z影測量在城市三維建模中的應(yīng)用方法

通過數(shù)字方式處理、分發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以利用計(jì)算機(jī)將攝影測量過程中的全流程實(shí)現(xiàn)。在數(shù)字?jǐn)z像測量的過程中，能夠與設(shè)計(jì)人員一起共同構(gòu)建出目標(biāo)建筑物的高程數(shù)據(jù)和幾何模型。在成像的過程中速度較快，而且具有較高的精度，地面建筑可以達(dá)到厘米級別的幾何精度，可以讓數(shù)據(jù)更新的困難大幅度的降低。與此同時(shí)，可以在一些工程項(xiàng)目當(dāng)中大規(guī)模的進(jìn)行使用，形成數(shù)字地球城市建設(shè)的框架。和計(jì)算機(jī)制作的動(dòng)畫和場景模擬進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)依照數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)形成的三維模型可以真實(shí)的將三維影像模型構(gòu)建起來，依照實(shí)際的地理坐標(biāo)進(jìn)行繪制，這樣的模型可以和現(xiàn)實(shí)的情況進(jìn)行一一對應(yīng)，并且可以在任意點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)的測量，可以保證測繪過程中的精度。

3.2 數(shù)字?jǐn)z影測量在城市三維建模過程中的操作流程

本文以某數(shù)字城市三維建模的實(shí)際操作流程為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，闡述該城市在進(jìn)行數(shù)字測量技術(shù)展開三維建模過程中的具體操作路線。

3.2.1 航空攝影測量

首先進(jìn)行航空攝影，并且獲得相應(yīng)的攝影資料，形成與實(shí)物相對應(yīng)的數(shù)據(jù)資料。在比例方面達(dá)到了1比5000，通過航空遠(yuǎn)景技術(shù)，相關(guān)人員對外業(yè)像控資料和影像資料進(jìn)行空三加密處理，并且對三維建模當(dāng)中需要的一些加密點(diǎn)和外方位元素的具體坐標(biāo)進(jìn)行測量和獲取。

3.2.2 DEM 的建立

DEM值的主要是數(shù)字高程模型，是在數(shù)字城市建模過程中非常重要的一個(gè)部分，這個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中通過航空遠(yuǎn)景技術(shù)的相關(guān)軟件與空三加密數(shù)據(jù)相結(jié)合，自動(dòng)生成立體模型，并且檢查其相對和絕對定向精度，形成5米網(wǎng)格的數(shù)字高程模型文件，依照指導(dǎo)手冊上面的相關(guān)要求編輯視差曲線以及等高線等，確保各曲線和地面之間緊密的相連，形成完善的數(shù)字高程模型，并且對街邊的情況進(jìn)行處理和檢測。

3.2.3 DOM 的生成

DOM指的主要是數(shù)字正射影像圖，數(shù)字?jǐn)z像測量技術(shù)可以對正射影像進(jìn)行裁剪、修邊、糾正，可以有效的疊加數(shù)字正射影像圖和數(shù)字高程模型，獲得三位景觀。在本項(xiàng)目操作的過程中可以通過數(shù)字高程模型完成接邊操作，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，接著通過航天遠(yuǎn)景技術(shù)完成進(jìn)一步的深化處理。

3.2.4 TDOM 的生產(chǎn)

TDOM主要指的是真正射影像圖，是DOM中的一種，和普通的數(shù)字正射影像產(chǎn)品相比，三維建模過程中主要使用的是背景圖對建筑當(dāng)中的中心投影進(jìn)行糾正，防止出現(xiàn)投影差，通過數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)能夠在立體條件下收集相關(guān)的幾何特征，接著在三維建模背景圖制作的過程中有機(jī)的以采集到的建筑矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并且進(jìn)一步糾正正射影像的數(shù)據(jù)，消除建筑物的投影差。

3.2.5 城市真實(shí)三維景觀模型的構(gòu)建

在獲得數(shù)據(jù)之后可以進(jìn)行基礎(chǔ)模型的制作，主要是將建筑與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，對其高程數(shù)據(jù)和平面幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，需要控制的精度要求為幾何位置控制在50厘米，高程精度需要控制在80厘米，接著采取相關(guān)的軟件來生成三維模型，對屋頂紋理進(jìn)行提取，依照相關(guān)的要求對影像進(jìn)行處理，并且形成匹配影像的基礎(chǔ)模型，確保影像的精確性，接著自動(dòng)提取屋頂?shù)募y理進(jìn)行外業(yè)紋理采集，根據(jù)相關(guān)要求記錄所有建筑物的外形輪廓，依照建筑模型的具體標(biāo)準(zhǔn)以及獲得的基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)，合理地細(xì)化測立面的具體特征結(jié)構(gòu)，形成三維模型。在項(xiàng)目的信息系統(tǒng)當(dāng)中，對三維模型進(jìn)行分類，比如說分為市政基礎(chǔ)設(shè)施、道路、植被等，對三維模型進(jìn)行構(gòu)建，加強(qiáng)城市的三維景象的整合。最后，在完成三維景象的整合后，需要適合的燈光進(jìn)行選擇，有效地通過光影來對三維模型進(jìn)行烘焙，只有這樣才能符合模型在場景中的具體視覺效果，給使用者帶來一種較好的感受，生成最終符合人們使用要求的三維模型。

3.2.6 城市三維模型數(shù)據(jù)的更新處理

伴隨當(dāng)前數(shù)字城市建設(shè)發(fā)展速度進(jìn)一步加快，智慧城市建設(shè)的逐步深入，三維城市模型在建設(shè)過程中的重要性越來越明顯，是信息化建設(shè)過程中的重要載體和基礎(chǔ)，我國城市化發(fā)展的速度進(jìn)一步加快，城市當(dāng)中各種地形地物會由于城市的建設(shè)而出現(xiàn)一定的改變。在三維城市模型數(shù)據(jù)方面的及時(shí)性是非常關(guān)鍵的因素，一定要對新的地物空間信息進(jìn)行及時(shí)的獲取，并且全流程的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和操作，依照實(shí)際情況進(jìn)行三維模型的更新。

4 ?結(jié)束語

伴隨當(dāng)前我國在 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、地理信息技術(shù)等技術(shù)方面的快速深入和發(fā)展，我國在進(jìn)行三維數(shù)字城市模型建設(shè)的過程中，也逐步朝著動(dòng)態(tài)化和精細(xì)化發(fā)展，加強(qiáng)新技術(shù)的使用，讓三維數(shù)字城市模型應(yīng)用于城市生活的方方面面具有非常重要的意義。本文主要通過相關(guān)的城市三維建設(shè)項(xiàng)目分析研究基于數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的三維建模流程，通過操作發(fā)現(xiàn)這種建模方式，在操作的過程中實(shí)用性很強(qiáng)，具有非常大的便捷性。然而，不可否認(rèn)在對該技術(shù)進(jìn)行使用的時(shí)候，依舊產(chǎn)生了很大問題，需要相關(guān)人員持續(xù)探索，采取更好的辦法避免錯(cuò)誤、解決錯(cuò)誤。

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