基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的智慧城市D產(chǎn)品制作工藝研究

張悅

摘 要：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的新型航空攝像技術(shù)，相較傳統(tǒng)的垂直攝影，這一技術(shù)能夠從多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)地面物體的攝影，并通過(guò)搭載的儀器可以更加準(zhǔn)確地獲得地面數(shù)據(jù)，在“智慧城市”建設(shè)的當(dāng)下傾斜攝影技術(shù)無(wú)疑是與之最為契合的發(fā)展方向?；诖耍疚臄M對(duì)傾斜攝影技術(shù)及城市5D產(chǎn)品的制作做了簡(jiǎn)要的考察，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門(mén)提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)；智慧城市；5D產(chǎn)品制作

中圖分類(lèi)號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技水平的進(jìn)步，給人們享受高水平的生活提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，生活質(zhì)量的提升也促進(jìn)了人們觀念的改變，目前人們對(duì)城市的需求已經(jīng)從滿足居住轉(zhuǎn)向了“智慧城市”，在我國(guó)許多城市已經(jīng)開(kāi)始了“智慧城市”的改造工程。

所謂“智慧城市”主要側(cè)重在城市的建設(shè)與管理方面，相較傳統(tǒng)的城市建設(shè)，智慧城市要求城市的建設(shè)與管理更加精細(xì)化、系統(tǒng)化、可視化。因此，在進(jìn)行智慧城市建設(shè)之時(shí)，需要獲得城市建設(shè)過(guò)程中的實(shí)景三維數(shù)據(jù)等信息，如果沒(méi)有這些高精度的數(shù)據(jù)支撐，智慧城市建設(shè)只能成為空中樓閣。所以，怎樣更為快速地、精確地完成這些數(shù)據(jù)的搜集和建設(shè)，尤其是城市的模型數(shù)據(jù)的建設(shè)，是在進(jìn)行智慧城市建設(shè)時(shí)尤其要解決的前提問(wèn)題。

順著這一思路，近年來(lái)隨著傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展，在智慧城市數(shù)據(jù)采集與建設(shè)中采用這一技術(shù)已經(jīng)較為廣泛。并且，就實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，傾斜攝影與測(cè)量技術(shù)在智慧城市建設(shè)中已經(jīng)取得了較大的成績(jī)。下面我們便對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)具體地論述。

1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概念

過(guò)去的航空攝像采用的是垂直攝影，指的是通過(guò)在飛行器上的照相機(jī)，在與地面垂直的情況下進(jìn)行拍攝，以實(shí)現(xiàn)地面圖像的采集工作。相較于這樣的垂直攝影，傾斜攝影同時(shí)增加了多個(gè)照相機(jī)，因此可以完成從前、后、左、右及垂直等5個(gè)角度的攝影。就此來(lái)看，傾斜攝影技術(shù)在支持二維數(shù)據(jù)采集的前提下，又能夠同時(shí)采集到地面物體的斜面情況，這樣就能夠輕松完成地面物體的三維數(shù)據(jù)模型制作，方便下一步的智慧城市的搭建工作。關(guān)于傾斜攝影的實(shí)例，參見(jiàn)圖1。

除了上述的技術(shù)功能之外，傾斜攝影還同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)測(cè)量，通過(guò)設(shè)置在攝影系統(tǒng)中的GPS及IMU設(shè)備，可以獲取拍攝區(qū)域的位置信息，獲得的POS系統(tǒng)數(shù)據(jù)還可以用來(lái)幫助數(shù)據(jù)處理，利于其后的三維數(shù)據(jù)分析工作。相較過(guò)去的測(cè)量技術(shù)，借由這些設(shè)備的測(cè)量工作在精確度上更高，因此更利于智慧城市的建設(shè)。

2 智慧城市5D產(chǎn)品制作技術(shù)

2.1 智慧城市與5D產(chǎn)品制作的聯(lián)系

一般來(lái)說(shuō)，智慧城市5D 產(chǎn)品的制作是通過(guò)對(duì)地形圖與等高線圖的測(cè)繪等實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行地形圖與等高線圖的測(cè)繪后，一般會(huì)得到測(cè)量地區(qū)的3D及4D測(cè)繪成果，包括DEM、DOM、DLG及DRG等模型。這些測(cè)繪成果也是建立在傾斜攝影技術(shù)之上的。然而，隨著目前對(duì)智慧城市建設(shè)要求的提升，以往建立在這些模型的3D及4D產(chǎn)品已經(jīng)難以滿足建設(shè)需求，需要進(jìn)一步的實(shí)地測(cè)量工作。由此，DMI（Digital Measurable Image 可量測(cè)實(shí)景影像）的技術(shù)被引入，通過(guò)這些可量測(cè)實(shí)景的影像，就能夠基本滿足智慧城市的建設(shè)需要，這就是智慧城市與5D產(chǎn)品制作之間的關(guān)系。

2.2 基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)5D 產(chǎn)品的應(yīng)用

就上文來(lái)看，在3D及4D測(cè)繪成果的基礎(chǔ)上，綜合DOM、DEM、DLG等模型技術(shù)，再通過(guò)傾斜攝影技術(shù)，可以獲得高分辨率、高清晰度的地區(qū)航空相片資料，其精細(xì)度甚至可以精確到米。就以往來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的3D建模對(duì)于地面真實(shí)情況并不能十分準(zhǔn)確地反映，而在引入可量測(cè)實(shí)景影像的技術(shù)后，這一問(wèn)題可以得到較為完美地解決，在5D產(chǎn)品中可以準(zhǔn)確獲得模型的位置、空間等數(shù)據(jù)信息，從而給智慧城市的規(guī)劃與建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3 傾斜攝影技術(shù)與5D產(chǎn)品制作

3.1 傳統(tǒng)三維建模與傾斜攝影三維建模的比較分析

過(guò)去3D模型生成，不僅要經(jīng)過(guò)外業(yè)紋理采集、模型構(gòu)建、紋理貼圖3個(gè)步驟，而且其中對(duì)人工參與技術(shù)完成的水平要求較高，相當(dāng)一部分工作需要純手工來(lái)完成。但是建設(shè)“智慧城市”的過(guò)程中，往往要求大規(guī)模，大面積的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，過(guò)去的人造建模方法面對(duì)大面積的建模有可能“力不從心”，人力成本損失嚴(yán)重，也消耗了大量的時(shí)間成本，完成一個(gè)項(xiàng)目往往要求10個(gè)月以上甚至更長(zhǎng)。即使按時(shí)完成，因數(shù)據(jù)具有時(shí)效性，許多測(cè)量也發(fā)生了偏差，城市的規(guī)模，發(fā)展現(xiàn)狀，地理位置等都無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。另外，建模過(guò)程中的純手工干預(yù)是紋理貼圖部分，所以模型的紋理相對(duì)不真實(shí)，不能客觀，真實(shí)地利用數(shù)據(jù)反映城市的現(xiàn)狀。

相較這種傳統(tǒng)的測(cè)量與建模，建立在傾斜攝影測(cè)量技術(shù)上的城市3D模型的建設(shè)是一種全新的全自動(dòng)的建模技術(shù)，在飛行器完成飛行任務(wù)后，軟件就能夠自動(dòng)地進(jìn)行建模的工作，其中極大地解放了人工的束縛，所以也極大地降低了工作成本。在工作效率上，因?yàn)槿詣?dòng)的實(shí)現(xiàn)，傾斜攝影的3D建模速度極快，每一次的工作周期完成后，基本上能夠完成約20平方公里的建模任務(wù)。因此，建立在傾斜攝影技術(shù)上的3D建模技術(shù)，不僅有著低成本高效率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能夠自動(dòng)完成一些基本的工作，所建立的模型也能夠較為直觀準(zhǔn)確地表現(xiàn)出所測(cè)量城市的情況，所以該技術(shù)與智慧城市的建設(shè)工作極為契合，有著極大的前景與意義。

3.2 城市實(shí)景3D模型的制作

城市實(shí)景3D模型的制作需要借用電腦軟件來(lái)完成，常用的軟件如Photomesh等，皆可以實(shí)現(xiàn)城市實(shí)景3D模型的自動(dòng)制作。并且，借由傾斜攝影的技術(shù)，我們可以對(duì)攝影采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何修正處理，并加以多視角匹配、紋理自動(dòng)覆蓋等手段，繼而對(duì)3D模型進(jìn)行打磨、細(xì)刻等處理，使得建立的3D模型更加生動(dòng)準(zhǔn)確，之后再進(jìn)一步結(jié)合地面建筑物的具體信息進(jìn)行糾正，這樣就能夠完成城市實(shí)景3D模型的制作了。對(duì)于城市實(shí)景3D模型制作的過(guò)程，可以參見(jiàn)圖2。

結(jié)語(yǔ)

上文我們簡(jiǎn)要地對(duì)基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)做了介紹與分析，可以了解到，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)擺脫了以往垂直攝像的限制，在進(jìn)行航空采集時(shí)可以同時(shí)完成多個(gè)角度的測(cè)量工作，因此這樣得到的畫(huà)面與數(shù)據(jù)可以更加方便地投入到城市3D模型的建設(shè)工作之中。再利用電腦技術(shù)的輔助，建模工作甚至可以自動(dòng)化完成，這樣不僅僅解放了人工的限制，而且建立的模型也更加精細(xì)、準(zhǔn)確，效率也更高，而成本則大大降低，我們可以發(fā)現(xiàn)新技術(shù)在其中發(fā)揮的巨大作用。

總之，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)十分有利于智慧城市5D產(chǎn)品的制作，在智慧城市建設(shè)成為時(shí)代趨勢(shì)的當(dāng)下，進(jìn)一步推行傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，是城市設(shè)計(jì)與建設(shè)部門(mén)需要密切關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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