浅谈倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中应用

浅谈倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中应用

张晓珺 马明龙 杨梅芳

（青海省自然资源遥感中心，青海 西宁 810000）

摘要：将倾斜摄影测量技术应用在城市建模设计中，也能够最大程度节约资源，推动数字化技术朝向纵深领域发展，并发挥城市管理工作的内在价值，进而为人们提供更加优质、便捷服务。作为新型测绘技术之一，倾斜航空摄影与正射影像的区别，主要体现在以下方面：正射影像仅能对地形、物体进行垂直拍摄，后者则有效弥补了正射影像的不足，可利用飞行器所布设传感器，对地形、物体进行多层次、多角度拍摄，从而获得更加完整的测绘影像。

关键词：倾斜；摄影测量技术；城市建模

1三维建模技术要点

1.1采集数据

以实际需求为依据，设计测区航线，通过无人机、具有倾斜摄影功能的飞行器完成航摄，酌情调整摄影时间、影像数据。待外业飞行告一段落，利用现有软件转换数据格式，保证经过转换的数据，其内部包含POS初始数据、曝光点参数和相机文件等。随后，解算POS数据，得到精度符合要求的文件（文件格式为.sol），对解算所得到文件、phone ID还有Event参数进行融合，同时对相机进行检校，得到具有实际意义的外方位元素，确保基于外方位元素所建立模型与实际情况高度契合。

1.2三维建模

自动匹配获得建模所需数据后，利用管理模块提取有效数据，仔细检查影像质量，对影像光色进行均匀。随后，匹配同名点并提取APM文件内容，通过提高定向精度的方式，降低建模难度，为模型最终呈现出的效果提供保证。空三处理该环节需要有关人员以工作需求为依据，调整摄影所用相机参数，将APM文件导入软件，由软件对拍摄区域进行分析，明确每张相片所对应外方位元素，并自动生成相应的文件资料。建立模型第一步，采集建筑屋顶线，基于现有软件对屋顶做矢量处理。有关人员既可以选择软件内置屋顶类型，同时也可以对屋顶进行自定义，视情况选择房屋线并绘制建筑。第二步，以所导出DEM模型为基础，有序开展实体建模等工作，利用软件所提供功能，计算建筑高度，并根据计算结果拉伸模型。第三步，由软件自行提取圈定区域纹理信息，确定高精度纹理，用该纹理覆盖白模。通过实践所积累经验能够发现，该环节较易出现树木纹理、地面纹理覆盖建筑的情况，要想避免该问题发生，有关人员应先对已粘贴纹理的模型进行浏览，再对模型进行优化，保证所获得模型精度符合要求且纹理覆盖位置正确。

1.3立体建模

要想对建筑结构进行立体测量，关键是要先分析建筑结构和外观，根据分析所掌握信息，对相机方位元素加以确定，保证经过检校的相机能够满足测量要求，再以共线方程为依据，判断建筑、影像间所存在几何关联。确定坐标后，借助3ds软件对坐标系、具体坐标进行展示，达到重构几何体的目的，最后一步，结合几何体情况，调整工作方案，杜绝交互操作或类似问题发生。通过对某高级住宅数据进行转化能够发现，立体模型的轮廓更加清晰，与传统模型相比，立体模型在展示网格图方面具有极为突出的优势，可降低有关人员掌握建筑、其他地面物体和影像间关系的难度，并使其形成更加深刻的印象。

1.4提高精度

平面精度对影像数据进行研究期间，有关人员先要提炼出有效坐标，再用不同颜色区分测量所得到坐标、实际坐标。某项目计划利用多旋翼无人机完成倾斜摄影测量工作，无人机内置多个镜头模块，可将飞行高度控制在100 m，保证航向重叠度达到70％、旁向重叠度达到45％，同时摄影所获得相片的分辨率为0.02 m。受电池续航能力影响，需要飞行2次才能获得完整图像。一方面要对设备精度进行提高，另一方面要深入分析航拍的模式与比例，灵活运用现有技术，对图像、影像信息进行快速且准确的提取，使基础测量等工作得到有序开展，为城市建设与发展助力。

1.5注意事项

利用该技术进行建模的关键，在于借助无人机、飞行器采集图像，基于现有软件对所采集数据、信息进行处理，确保各项数据均能够得到充分利用。校验操作期间，应重点关注布设信息情况，通过强化处理等方式，提高元素获取效率和准确性，降低日后绘制图纸等工作的难度。

2三维建模中倾斜摄影测量的应用方向

新时期，城市发展速度明显提升，不仅城市环境出现明显变化，既有建筑外观和风格也变得更加多样化。对城市进行规划期间，应坚持以实际情况为依据，确保所制定规划具有实际意义，以往所使用图像编辑、人工摄影等方法，既不具备理想的针对性，又不具备较高的工作效率，现已逐渐被社会所淘汰，对倾斜摄影测量加以运用势在必行。此举一方面能够缩短获取信息的时间，另一方面可使物相集合关系得到直观展示，通过优化测量效果的方式，为城市规划、建设等工作的开展提供便利。在三维建模期间，该技术的作用主要体现在以下方面：

2.1虚拟漫游

利用倾斜摄影测量进行建模，可获得更加逼真且形象的三维模型，为工作人员掌握城市景观、既有建筑外观特征提供便利。此外，该技术的加入，还使城市虚拟漫游成为可能，在条件允许的情况下，有关部门可以选择开放三维模型，鼓励人们通过互联网浏览模型。相对于观看二维地图，浏览三维模型更有利于人们了解城市面貌，通过身临其境的方式，使其对所观看到的信息产生深刻印象。

2.2实施设计方案

实施设计方案的流程如下：第一步，确定对城市进行网络化管理的方案，将工业区、主城区作为分界线，对各个区域进行合理划分。第二步，以现场情况为依据，结合布点要求选择控制点，保证控制点所在位置对空视角良好，不存在阳光遮挡或类似问题，尽量缩小旁向重叠中心与控制点的距离，确保二者距离在3 cm以内。其中，市级数据尺主要包括1:500、1:1000还有1:2000三种；数字线划图应采用矩形分幅，根据实际情况将分幅尺寸定位40×50 cm或是50×50 cm；模型格网间距以2.5 m为最佳；航空影像的地面分辨率应控制在0.2 m左右，遥感影像分辨率则需要视情况进行调整，一般情况下，分辨率均应处于0.5 m~30 m之间。

2.3建立三维景观模型

对数据进行提取时，应重点关注大比例数据图所提供信息，严格按照：高度→地面边界→地面高度这一顺序对建模所需数据信息进行获取，与此同时，通过DXF对所提取景观信息加以呈现。随后，酌情修改DXF文件，将修改后文件写入数据库，确保文件内容和主机信息完全匹配，三维模型精度满足要求，并将文件转变成TAB格式并存储在对应数据库内。待上述工作告一段落，便可对所建立模型进行全方位展示，确保模型价值能够得到最大程度实现。

2.4采集并粘贴不同纹理

选择纹理要想使倾斜摄影测量优势得到充分发挥，还应对建立可视模型需要用到的纹理引起重视，保证所建立模型与城市情况相符。建模前，先要对纹理进行选择，若不同影像所展示纹理夹角未超过90°，代表墙体影像满足可视化要求。采集纹理采集纹理需要有关人员利用数码相机拍摄物体纹理，将拍摄所得到照片转换成数字地形图，从而确定其平面坐标，如果条件允许，还可以借助无人机等设备进行拍摄，这样做能够使拍摄角度更加自由、覆盖更加全面。获得照片后，灵活运用激光扫描、倾斜摄影等技术，对物体表面纹理加以确定。粘贴纹理粘贴纹理的步骤较为复杂，待采集纹理的工作告一段落，有关人员就应当着手进行建模，确保模型能够如实反映物体、建筑特征，在此基础上，通过粘贴纹理的方式，使物体得到形象且直观的展示，为日后数字化成图等工作的开展提供便利。

2.5实验验证

建模的最后一步，便是通过实验验证模型有效性、科学性。实际工作中，应借助SWDC-5获取相关数据，分别拍摄各条航带的照片，保证拍摄点和地面高度差在800 m左右，避免出现照片覆盖不全面的情况。另外，考虑到不同城市的建筑布局、种类和数量均有所区别，在圈定实验范围时，先要了解实际情况。

参考文献

[1]邱芬.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用研究[J].房地产世界,2022(22):142-144.