傾斜攝影測量技術(shù)在實(shí)景三維模型構(gòu)建中的應(yīng)用研究

劉源風(fēng)

摘? 要：在科技的帶動下，傾斜攝影測量普及率提高，技術(shù)得到優(yōu)質(zhì)推廣。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)可知，傾斜攝影測量是重要支撐技術(shù)，憑借其構(gòu)建實(shí)景模型可行性較高，不僅周期短、精度高，而且模型搭建成本低，對測繪生產(chǎn)和全面化的空間信息服務(wù)是一種良好推動。城市3D 實(shí)景模型中，想要得到精確的結(jié)果，需落實(shí)好各個(gè)部分控制，為城市優(yōu)化管理夯實(shí)基礎(chǔ)。本文將圍繞傾斜攝影測量技術(shù)，重點(diǎn)探討構(gòu)建三維模型的方法，以便提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：模型構(gòu)建;實(shí)景三維模型;應(yīng)用技術(shù);傾斜攝影測量

引言：在經(jīng)濟(jì)良好態(tài)勢中，智慧城市概念提出，新時(shí)期人們比較看重高精度的城市空間規(guī)劃，希望借助三維空間信息數(shù)據(jù)的收集來輔助城市管理及建設(shè)。所以在“智慧城市”策劃中，城市實(shí)景三維模型不容忽視，是最基礎(chǔ)的保障。但在三維模型建設(shè)中，傳統(tǒng)的航空攝影測量弊端較大，技術(shù)精確度不高，只能單純得到地物頂部特征，而無法掌握其全貌，紋理信息獲取有限。在這樣的背景下，需借助傾斜攝影測量技術(shù)提高模型搭建質(zhì)量，為智慧城市建設(shè)夯實(shí)基礎(chǔ)。

1傾斜攝影測量概述

1.1 傾斜攝影測量技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是多種技術(shù)集成，屬于新樹立起來的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（國際測繪領(lǐng)域），作為一項(xiàng)高新技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用價(jià)值高，滲透面比較廣。它顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知，打破了拍攝局限，正射影像的獲取不再單一從垂直視角切入，而是通過搭載多臺傳感器捕捉實(shí)景信息。實(shí)踐表明，該技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)垂直、傾斜等不同角度影像采集，從而展現(xiàn)直觀世界[1]。這種拍攝方法，更加能滿足人們的視覺感受。拍攝相片時(shí)，還可以完成多項(xiàng)實(shí)時(shí)任務(wù)，例如：記錄航高、旁向重疊度以及較為精準(zhǔn)的GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過有效數(shù)據(jù)采集， 為后續(xù)三維建模分析夯實(shí)基礎(chǔ)。

1.2傾斜攝影技術(shù)特點(diǎn)

傾斜攝影技術(shù)特點(diǎn)突出，將其應(yīng)用于構(gòu)建三維城市，具有一定的可行性。首先，可操作性強(qiáng)。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多角度的拍攝，讓獲取數(shù)據(jù)簡便快捷，同時(shí)數(shù)據(jù)處理可靠性高，依托的是計(jì)算機(jī)軟件解算，數(shù)據(jù)應(yīng)用效果理想，自動化程度高。其次，模型更接近真實(shí)場景。應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)完成仿真模型搭建具有可行性，因?yàn)槟Ｐ透咏鎸?shí)場景，可直觀分析現(xiàn)場情況。相比于正射影像，傾斜攝影技術(shù)更值得推廣，畢竟這一技術(shù)改變了只能單一角度拍攝的現(xiàn)狀，同時(shí)可提供多角度紋理信息。有了基礎(chǔ)信息支撐后，便能不斷充實(shí)地物的側(cè)面細(xì)節(jié)，從源頭提高建模質(zhì)量，彌補(bǔ)模仿真度低的缺陷，提升建模的可行性[2]。再次，成本低。研究發(fā)現(xiàn)，相同的拍攝時(shí)長中，采用傾斜攝影技術(shù)可獲取五倍數(shù)據(jù)，為同名點(diǎn)匹配夯實(shí)了基礎(chǔ)，有利于縮短節(jié)省建模時(shí)間， 獲取建筑物信息更加多面。應(yīng)用該技術(shù)最大優(yōu)勢是減少航拍次數(shù)，從源頭降低儀器損耗。最后，較大的視場角保障。實(shí)踐環(huán)節(jié)中，可根據(jù)相機(jī)安放角度（傾斜攝影相機(jī)），適當(dāng)調(diào)節(jié)視場角，拍攝更加精準(zhǔn)、快捷。

2三維模型構(gòu)建方法

2.1技術(shù)流程

想要掌握三維模型構(gòu)建方法，首先要明確其技術(shù)流程?；趦A斜攝影測量，可全面捕捉空間信息，實(shí)施多角度精準(zhǔn)拍攝。低空攝影測量系統(tǒng)的增加，對構(gòu)建三維實(shí)景模型幫助較大，具體技術(shù)流程如下：（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理?，F(xiàn)實(shí)工作中，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料實(shí)施高精確處理，同時(shí)完成細(xì)致分析，找到缺陷的數(shù)據(jù)資料，將其從資料庫中去除，應(yīng)用這樣的方式，確保資料的完整性，并保障格式正確，為后續(xù)資料應(yīng)用提供便利。（2）三角測量。三角測量是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，利用傾斜攝影測量，可獲取影像方位元素。在此基礎(chǔ)上，完成外方位元素校正，實(shí)現(xiàn) 影像密集匹配，確保三維點(diǎn)云的精確，提高三維實(shí)景模型搭建質(zhì)量。（3）選擇紋理信息。實(shí)際應(yīng)用中，基于各三角形面片，選擇最佳紋理信息，在核心技術(shù)保障下進(jìn)行紋理關(guān)聯(lián)，同步完成城市3DTIN的輸出。

2.2三角測量

前文已經(jīng)提到了，三角測量是整個(gè)技術(shù)流程的核心，非常關(guān)鍵。同名像點(diǎn)自動量測算（傳統(tǒng)技術(shù)手段）由于精度小、效率低，已不能匹配傾斜影像，所以需要嘗試新的測量技術(shù)。三角測量技術(shù)先進(jìn)，以POS系統(tǒng)的觀測值為基準(zhǔn)，結(jié)合傳感器成像模型，可構(gòu)建真實(shí)物方坐標(biāo)。針對傾斜相機(jī)平臺，為了強(qiáng)化其應(yīng)用效果，均匹配了傳感器模型，這一技術(shù)手段目的是持續(xù)優(yōu)化航攝參數(shù)，確保實(shí)際連接點(diǎn)的精度。

結(jié)合現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)可知，傾斜攝影會同步完成同一地物的多影像覆蓋，所以空三連接點(diǎn)匹配要浪費(fèi)一定的時(shí)間。為了完善這一應(yīng)用不足，三角測量想要提高效率應(yīng)分5步進(jìn)行：（1）技術(shù)實(shí)施階段，參照航攝區(qū)域大?。ㄖ匾獏?shù)），完成子區(qū)域網(wǎng)的劃分，確保劃分的精細(xì)化與合理化。通過連接點(diǎn)匹配等手段，搭建形態(tài)穩(wěn)定的子區(qū)域網(wǎng)，同時(shí)還要保障剛度指標(biāo)合格，為后續(xù)操作提供便利;（2）合并所有子網(wǎng)，完成區(qū)域網(wǎng)的平差，確保區(qū)域網(wǎng)搭建的精度與剛性。（3）引入外業(yè)像控點(diǎn)，落實(shí)好檢查點(diǎn)的布設(shè)，將上述點(diǎn)位與區(qū)域網(wǎng)匹配、融合，在此前提下結(jié)合影像具體位置，優(yōu)化三維模型，搭建理想的裸眼立體環(huán)境。（4）區(qū)域網(wǎng)平差解算，借此規(guī)劃投影坐標(biāo)系，確保坐標(biāo)系的精確。（5）提交空三加密成果。這是重要步驟，不容忽視。

2.3構(gòu)架3D實(shí)景模型

在上述步驟完成后，便可以實(shí)施模型架構(gòu)了，3D實(shí)景模型的優(yōu)化需考慮眾多因素，其中外方位元素要高度重視。通過更正和優(yōu)化此類元素，進(jìn)行立體像的創(chuàng)建。需要注意的是：搭建3D實(shí)景模型期間，還要匹配影像密集區(qū)配等手段，借助先進(jìn)技術(shù)集成，強(qiáng)化建模的實(shí)際效果。在模型搭建中，要借助各類冗余信息，同時(shí)引入并行算法，獲取影像同名點(diǎn)坐標(biāo)，借此提高模型精準(zhǔn)度。同時(shí)優(yōu)化三角網(wǎng)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況落實(shí)好三角尺寸的調(diào)整，借助合理方式減少數(shù)據(jù)冗余，確保模型矢量架構(gòu)理想化。

結(jié)論：通過研究可以看出，采用了傾斜攝影測量后，模型的精細(xì)化程度有所提升，數(shù)據(jù)捕捉也更加全面。應(yīng)用傾斜攝影測量，是一種有效嘗試，可提高三維建模的水準(zhǔn)，給“智慧城市”實(shí)現(xiàn)夯實(shí)了基礎(chǔ)。未來，隨著傾斜攝影測量研究深入，實(shí)景三維將助力更多行業(yè)，并良好帶動社會發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉東.基于傾斜攝影測量的實(shí)景三維模型測圖技術(shù)在“房地一體”工作中的應(yīng)用分析[J].華北自然資源，2021（04）：61-63.

[2]昌圣翔.BIM和傾斜攝影測量技術(shù)在實(shí)景三維模型中的應(yīng)用[J].廣東建材，2020，36（04）：25-26.