倾斜摄影技术在数字城市中的应用

倾斜摄影技术在数字城市中的应用

郭占勇1刘贵辰2

郭占勇1刘贵辰2

1.中建三局集团有限公司天津市300000

2.天津市腾达楼宇自控有限公司天津市300000

摘要：倾斜摄影材料技术作为现代数字化城市建设过程中，三维建模生产最常用的技术之一。这一技术的应用不仅促进了现代数字城市三维建模生产效率和质量的全面提升，同时其也为我国数字化城市的建设和发展提供了充足的动力。本文主要是就倾斜航空摄影技术的发展以及其在数字城市建设中的应用进行了简单的阐述和分析。

关键词：倾斜摄影技术；数字城市；应用

引言

智慧城市的形成和不断发展最关键的是要精确地获取地理信息，并通过三维建模的方式进行三维空间分析，然后使得城市变得“智慧”。在城市化发展和行业升级过程中，传统地理信息的局限性日益暴露，这是因为传统地理信息的依据是已有的测绘成果数据，是将所采集到的地表和建筑物等信息录入到电脑中，然后建立三维模型。传统建模方式存在周期长和精度低的缺陷。因为智慧城市的发展要开展大量的城市三维建模工作，就必须要使用更加高效的建模方式。随着三维技术的发展和成熟，目前倾斜摄影技术已经逐渐被应用到智慧城市的多个行业中，其可以通过虚拟三维技术真实地展示地理空间信息，并且可通过精确度很高的空间位置信息来建立实景三维模型。

1、数字城市及倾斜摄影测量技术

当前数字城市还仍然是一个概念，对于数字城市内容还很难界定，但数字城市并不是虚拟的东西，其在未来城市建设和城市生活中随处可见。当前数字城市作为城市的发展战略目标，在实现过程中需要整合城市的各种数据，使其实现共享并对其加以利用，依托于网络化平台，从而为城市人们生活、工作和学习带来更多的便利。在数字城市建设过程中，需要应用到倾斜摄影测量技术。倾斜摄影测量技术在国外很早就开始研究和应用，对人们使用和获取地理信息带来了更多的便利。我们引进倾斜摄影技术的时间较短，通过引用和运用倾斜取景技术，不仅开辟了我国摇杆影像交易的用的新视野，同时还有效的提高了我国数字城市建设方面同获取基础数据的能力和效率。而且利用倾斜摄影技术研发的航空倾斜摄影地理空间信息和应用平台系统，能够为各行业提供更加真实和可靠的数据支持，而且具备可测性的三维空间信息服务，有利于进一步推动社会公共事业和社会经济的快速发展。近年来通过倾斜摄影技术的应用和发展，在一定程度上对传统的垂直影像的功能和观测面进行了拓展，可以直接对建筑物的立面进行观测，并直接在影像金牌拍上实现对物体长、宽、高和面积的测量，识虽电杆和灯杆等特优，进一步完善了数据信息的可读性，进一步拓宽了利用倾斜摄影的3D观测GIS数据的手段。而且利用倾斜摄影获取的资料能够用于三维建模，从而完成建筑物几何模型的建立。另外，利用倾斜航空摄影技术与3D块状模型技术有效结合后，还能获取到真实图像的纹理细节的3D模型。

2、倾斜摄影技术的优势特点

2.1、高分辨率

倾斜摄影平台多采用低空飞行器，由于飞行高度角度且垂直倾斜拍摄，所以最终获取的画面分辨率相较于常规拍摄技术更高（如下图1所示）。

图1

2.2、地物纹理信息丰富

地物纹理信息的丰富性是确保摄像效果的重要因素。通过多个不同角度采集数据信息，能够有效弥补真实信息并做好顶面纹理的设计与补充，所以地物纹理信息的丰富性也是该技术的优势之一。

2.3、自动生成三维模型

垂直与倾斜影像自动化联合是倾斜摄影测量技术的另外一个技术特征。通过该技术，可以在拍摄完成后立即进行模型的构建与融合，通过全自动化的纹理映射技术来完成三维模型的构建，有效降低了成本并缩短了构建时间。

2.4、逼真的三维空间场景

该技术在构建真实三维空间场景方面也具有不错的优势，主要体现在突出的屋顶与外墙以及地貌精细特征等方面。

3、倾斜摄影测量技术在数字城市中的应用

3.1、利用倾斜摄影技术快速构建城市三维模型

倾斜摄影技术的应用范围非常广泛，已经拓展延伸到了社会公众生活的方方面面，如政府方面的公共安全、执法行动和城市规划领域，公共事业方面的环保建设以及灾害评估，公众方面主要应用在旅游、互联网、通信导航等。在利用倾斜摄影技术快速建立城市三维模型的过程中，主要包括以下四个步骤，即城市基础信息搜集、建筑模型细部分析、模型纹理制作和模型贴图。所搜集的城市地理信息又可分成数字线划图、城市测区划分、地物倾斜摄像、地物属性表和结合表等。

3.2、采集纹理和粘贴纹理信息

1）纹理采集方式。首先，现场摄影。地物不仅是城市三维模型构建的主要信息来源，同时也为城市建筑、交通等领域的发展提供了全面的信息支持。一般情况下，城市地物侧面文理信息的获取，主要是先利用数码相机进行现场拍摄，然后在从数字地形图或者城市规划设计图中获得相应的平面坐标信息，最后才能应用于城市三维模型的构建中。其次，航天航空遥感设备。航天航空摄影技术为地面文理数据信息与地物高程信息数据的获取提供了强有力的技术支持。比如，目前常用的无人机倾斜摄影测量技术，主要是利用无人机飞行控制系统、地面监控系统、传输系统、地面设备等，在进行无人机拍摄前，工作人员先根据所要测量的地物特点，设定无人机的飞行航线、高度等相关参数，然后对无人机所拍摄的数据信息进行相应的整理与分析，如果通过分析发现数据信息不符合要求的话，则应该再次进行飞行测量，直至其符合相关要求为止。2）粘贴纹理信息。由于文理信息无法在三维数字模型建立完成存储于模型之上，再加上其无法将城市三维特征真实的反映出来，因此，在建立三维数字模型的过程中，必须将相关文理信息数据通过粘贴的方式，粘贴至建筑物的顶面或者墙壁上，最后再通过PS软件进行拼接与剪辑，以确保其满足城市三维数字模型建立的要求。

3.3、现有倾斜摄影测量技术在数字城市构建中的应用

随着倾斜摄影测量技术在数字城市构建中应用水平的不断提升，当前全球大部分国家都开始将倾斜摄影测量技术作为数字化城市构建中的技术，涉及到的行业包括有国土安全、城市管理以及应急指挥等。另外，国内许多技术在企业中的应用也十分普遍，比如旅游规划以及环保检测还有灾害评估等等项目当中。另外，国土安全与三维实景中，该技术具有不可替代的技术优势，这是由于整体三维建模的准确度与真实性较高，这也是国土安全中要求较高的部分之一。在应用于森林火灾的实时监测以及自然环境的平衡评估中都具有一定的帮助。在倾斜摄影测量技术应用当中，灾害发生的地区营救以及物资投放都能够得到良好的推广作用。

结束语

综上所述，倾斜摄影技术在智慧城市中的应用，可以极大地推动智慧城市的发展，为社会生活各个领域的决策提供重要的数据参考，从而便于城市智能化发展的管理。但是我们也应该看到目前我国关于倾斜摄影技术，不管是在装备上还是在后处理软件系统上主要还是依靠进口。我国自主研发的发展进程缓慢，在未来还需要得到政府机构的大力支持，通过资金的投入和工程技术人员的培养，强化技术研究，开发优化我国拥有自主知识产权的倾斜摄影技术设备。

参考文献：

[1]陈志刚.倾斜摄影测量技术在数字城市建设中的应用[J].科技经济导刊，2017（18）：28.