傾斜攝影技術(shù)在高精度實(shí)景地形建模中的應(yīng)用

■周達(dá) 黃有 袁松

（中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司湖北武漢430080）

傾斜攝影技術(shù)在高精度實(shí)景地形建模中的應(yīng)用

■周達(dá) 黃有 袁松

（中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司湖北武漢430080）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，城市各項(xiàng)建設(shè)工程對(duì)城市三維地形的成果精度要求越來(lái)越高。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，作為國(guó)際測(cè)繪遙感領(lǐng)域近年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確的獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的三維信息，提高了城市三維建模的效率，同時(shí)也促進(jìn)了對(duì)基礎(chǔ)城建上的技術(shù)供應(yīng)。本文從傾斜攝影技術(shù)的測(cè)量原理、技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)際工程應(yīng)用效果等方面，對(duì)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)性和廣泛性進(jìn)行了分析論證，為傾斜攝影技術(shù)在我國(guó)更大范圍的推廣提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

城市三維 傾斜攝影技術(shù) 分析論證

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，城市各項(xiàng)建設(shè)工程對(duì)城市三維地形的成果精度要求越來(lái)越高。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，作為國(guó)際測(cè)繪遙感領(lǐng)域近年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確的獲取地面物體準(zhǔn)確的三維信息，提高了城市三維建模的效率，同時(shí)也促進(jìn)了對(duì)基礎(chǔ)城建上的技術(shù)供應(yīng)[1-2]。通過城建信息的數(shù)字化管理，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)對(duì)基本空間三維地理信息的有效創(chuàng)建[3-4]。下面針對(duì)在三維成像技術(shù)中的傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要討論。

1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是近年來(lái)國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域興起的一門技術(shù)。在傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過飛行平臺(tái)搭載多臺(tái)航攝儀器和相應(yīng)的優(yōu)化空間算法完成了對(duì)傾斜影像與正射影像的融合，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)只有正攝影像的不足；通過整合POS/DSM以及矢量數(shù)據(jù)，完成了整體的基于影像的三維測(cè)量；通過優(yōu)化算法構(gòu)建tin模型和紋理映射，為城市管理者提供真實(shí)的結(jié)構(gòu)影像模型。

在進(jìn)行實(shí)景拍攝的過程中，需要結(jié)合航飛的高度、姿態(tài)以及相機(jī)的曝光率進(jìn)行綜合分析，確保每一個(gè)角度所拍攝的照片都能達(dá)到預(yù)期效果。最后通過對(duì)實(shí)景的三維建模紋理數(shù)據(jù)建設(shè)，完成對(duì)全面地理信息的成型分析和對(duì)不同模區(qū)內(nèi)的角度觀察，實(shí)現(xiàn)空間三維環(huán)境信息的數(shù)據(jù)化處理[5]。

在運(yùn)行三維建模技術(shù)過程中，需要分析如下基礎(chǔ)條件和數(shù)據(jù)：

（1）需要分析其技術(shù)運(yùn)行的實(shí)際路線，并結(jié)合傾斜影像的規(guī)格，對(duì)傾角的顯示規(guī)劃管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)傾斜攝像機(jī)信息的適時(shí)修正調(diào)整；

（2）需結(jié)合傾斜影像確定傾角，保證航攝像機(jī)信息在實(shí)時(shí)調(diào)整過程中，能夠滿足其信息的精確性。

（3）需考慮主要集中在位置、角度、搭載平臺(tái)、區(qū)域分辨率、傾斜拍攝的地面遮擋物等多方面因素的影響。

對(duì)于基本攝影技術(shù)的測(cè)量映射方式數(shù)據(jù)的建模流程主要以如下圖中所規(guī)定的方式來(lái)確定。

圖1 傾斜攝影測(cè)量處理的三維建模技術(shù)流程

2 技術(shù)特點(diǎn)

傾斜攝影技術(shù)的特點(diǎn)主要包括了以下幾點(diǎn)。

第一，從周邊環(huán)境的真實(shí)性出發(fā)，確保了建模整體信息的完整。傾斜攝影技術(shù)的最大特點(diǎn)就是其三維建模信息，是從多個(gè)角度觀察得出的實(shí)物比例，補(bǔ)正了正射影像的不足，從最基本的信息理論上實(shí)現(xiàn)了對(duì)周邊環(huán)境的信息總結(jié)。

第二，傾斜影響的單張影像測(cè)量可為建模提供更為標(biāo)準(zhǔn)的高程等信息。在高程的測(cè)量中，通過三維模型上確定的成像實(shí)影關(guān)系，規(guī)定了坐標(biāo)、距離、面積等多個(gè)方面的測(cè)量效果。實(shí)現(xiàn)對(duì)基本信息的全面信息精準(zhǔn)化檢測(cè)，因此其性能能夠更好的滿足基本的要求。

第三，精度拍攝可精確到建筑側(cè)面的紋理，這表明在實(shí)施數(shù)字化城市的三維需求建設(shè)中，通過航空攝影方法，就能夠更加精確的采集到更多的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體數(shù)據(jù)紋理形式上的全面控制，

第四，對(duì)于數(shù)據(jù)量的采集，其便攜式的采集途徑，能夠適應(yīng)于全網(wǎng)絡(luò)的分布探測(cè)，從而將信息結(jié)果傳輸?shù)絇C客戶端上，通過手機(jī)即可進(jìn)行共享分析，從而極大滿足了現(xiàn)代建筑設(shè)備的應(yīng)用管理。

第五，在空中的測(cè)量上可以通過三角測(cè)量從而自動(dòng)生成三維模型。在實(shí)際的使用過程中，極大的提高了建模的效率，將傳統(tǒng)的建模人員從巨大的工作量中解脫出來(lái)。

3 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

以某地區(qū)的三維模型作為本次的實(shí)例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。項(xiàng)目測(cè)區(qū)為城市市區(qū)，目標(biāo)是為智慧城市的建設(shè)提供基礎(chǔ)的模型數(shù)據(jù)。通過傾斜攝影技術(shù)，獲取了該地區(qū)的高精度三維模型，平面精度小于0.5m，高程精度小于0.5m，滿足了智慧城市建模的基本精度要求。

同時(shí)也通過這一項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了傾斜攝影技術(shù)的不足：生成的三維模型為一個(gè)整體模型，不是獨(dú)立的個(gè)體。例如房屋之間無(wú)法隔斷、道路之間無(wú)法劃分，這使得后期模型處理時(shí)也必須進(jìn)行人為干預(yù)，將模型按照不同需求進(jìn)行劃分。另外由于城區(qū)地面綠化等問題，低處的遮擋就會(huì)比較嚴(yán)重，在特定情況下還需要外業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的補(bǔ)測(cè)，以滿足地面部分的精度要求。

4 總結(jié)

從現(xiàn)代實(shí)景三維建模的基本技術(shù)來(lái)看，實(shí)景三維模型的建設(shè)拓展形式，真實(shí)的反映了地物環(huán)境建模的自動(dòng)化發(fā)展過程。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，作為測(cè)繪遙感領(lǐng)域的一項(xiàng)高新技術(shù)，能夠高精度、高效率得獲取地物模型，極大推進(jìn)了智慧化城市的進(jìn)程。但同時(shí)我們也應(yīng)該看到，現(xiàn)有的技術(shù)任然有很多不足之處，數(shù)據(jù)的人為干預(yù)工作量依然很大，我們?nèi)稳灰涌靸A斜攝影測(cè)量技術(shù)的全面建設(shè)與發(fā)展，為我國(guó)的城市數(shù)字化建設(shè)提供技術(shù)支持。

[1]王丙濤,王繼.基于傾斜攝影技術(shù)的三維建模生產(chǎn)與質(zhì)量分析 [J].城市勘測(cè),2015, (5):80-82,85.

[2]陳衛(wèi).基于TLS技術(shù)的危巖體變形監(jiān)測(cè)方法研究 [D].長(zhǎng)安大學(xué),2014.

[3]王偉,黃雯雯,鎮(zhèn)姣等.Pictometry傾斜攝影技術(shù)及其在3維城市建模中的應(yīng)用 [J].測(cè)繪與空間地理信息,2011,34(3):181-183.

[4]孫宏偉.基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的三維數(shù)字城市建模 [J].現(xiàn)代測(cè)繪,2014,37(1): 18-21.

[5]王慶棟,艾海濱,張力等.利用傾斜攝影和3ds Max技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)城市建模 [J].測(cè)繪科學(xué),2014,39(6):74-78.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-365-1