傾斜攝影測(cè)量在三維建模中的應(yīng)用探究

陸永祺

摘要：在科技進(jìn)步的過程中，我國各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展也取得了一定的成就，在城市規(guī)劃和建設(shè)的過程中，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用也逐漸廣泛起來。在城市建設(shè)的過程中，為了改善傳統(tǒng)城市建設(shè)中的問題，就需要利用科技進(jìn)步的成果——無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量進(jìn)行城市建設(shè)，在建設(shè)過程中傾斜攝影測(cè)量能體現(xiàn)出先進(jìn)性、自動(dòng)化、信息全面性等特點(diǎn)，將該技術(shù)應(yīng)用到三維建模中，能有效加快城市的發(fā)展速度。

關(guān)鍵詞：三維建模;傾斜攝影測(cè)量;應(yīng)用方法

引言

在我國十四五規(guī)劃編制中，實(shí)景三維中國成為了重要建設(shè)任務(wù)之一。自然資源部國土測(cè)繪司司長吳文忠提出實(shí)景三維中國需要分兩步走的戰(zhàn)略?；诖吮尘埃枰诘匦渭?jí)、城市級(jí)、部件級(jí)三個(gè)層次實(shí)現(xiàn)實(shí)景三維中國，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面，使實(shí)景三維中國發(fā)揮出其獨(dú)特的作用。將傾斜攝影測(cè)量運(yùn)用在三維建模中，能夠?qū)Τ鞘薪ㄔO(shè)起到重要作用。

一、傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

傾斜攝影又稱實(shí)景三維，是通過無人機(jī)搭建傾斜攝影相機(jī)進(jìn)行拍攝，通過對(duì)于多種角度拍攝內(nèi)容的融合和構(gòu)建，在特定平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)于特定地點(diǎn)的實(shí)景三維構(gòu)建，呈現(xiàn)出更完善的地形、地貌特點(diǎn)，對(duì)于城市中的建筑物和3D建模而言，帶來了不少技術(shù)上的革新。

用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行三維城市建造的時(shí)候，需要提前在特定的軟件內(nèi)進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)于場(chǎng)景的還原，但是這種方式的建模很難實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的操作，在設(shè)計(jì)過程中也會(huì)出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)混亂的問題[1]。在科技進(jìn)步的過程中，利用無人機(jī)進(jìn)行拍攝，實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的精細(xì)化錄入，能夠避免在建模過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂、設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不符合等問題。

在傳統(tǒng)的航拍中，往往會(huì)出現(xiàn)某個(gè)地區(qū)因?yàn)榻ㄖ镎趽醯仍?，造成拍攝畫面不完整，在進(jìn)行三維建模的時(shí)候，不能完整的反映出當(dāng)前的建筑情況等問題，需要進(jìn)行補(bǔ)拍，這種情況下，會(huì)導(dǎo)致三維建模過程的停滯，為城市發(fā)展速度帶來一定的不利影響。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是搭載了多個(gè)不同角度的攝影相機(jī)，能夠通過不同的角度實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的拍攝，降低拍攝過程或中對(duì)于時(shí)間、資金的浪費(fèi)。除此之外，在不同角度拍攝的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化反應(yīng)，在不同角度拍攝的地形差異等內(nèi)容整合呈現(xiàn)在三維建模中，降低了測(cè)繪成本，有效的實(shí)現(xiàn)了測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

二、傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量的數(shù)據(jù)是在有明確定位信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳遞的，有些在進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出、分析、整合的時(shí)候，會(huì)通過各種已有的應(yīng)用進(jìn)行整合，在三維整合的過程中能夠節(jié)省時(shí)間，實(shí)現(xiàn)信息的高效呈現(xiàn)。在人工整合數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要進(jìn)行多種資料和內(nèi)容的搜集，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)于建模的精細(xì)化呈現(xiàn)，并且在呈現(xiàn)的過程中，還會(huì)存在很多的錯(cuò)誤信息;在傾斜攝影測(cè)量的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)和圖片的三維處理，通過自動(dòng)化模式進(jìn)行處理，降低了成本，提高了效率。

三、傾斜攝影測(cè)量在三維建模中的應(yīng)用

（一）城市管理和城市規(guī)劃方面的應(yīng)用

在建設(shè)實(shí)景三維中國的過程中，城市管理的三維建設(shè)占據(jù)了很大一部分。在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于各種建筑物各個(gè)角度的拍攝，解決了傳統(tǒng)航拍過程中，因?yàn)榻嵌葐栴}造成的建筑物遮擋，拍攝畫面不完整等問題，降低了拍攝難度。通過傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，能夠快速的建立城市現(xiàn)狀的實(shí)體模型，提高了城市建模的效率。在進(jìn)行城市規(guī)劃的時(shí)候，能夠利用已經(jīng)完成的三維建模進(jìn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目的總體把控，提高了管理效率。

在進(jìn)行城市管理的過程中，需要依托傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的管理和規(guī)劃，在這個(gè)過程中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于城市數(shù)據(jù)的高效分析，可以將三維建模技術(shù)與GIS相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)于城市整體空間的把控，在進(jìn)行規(guī)劃的時(shí)候，能夠?qū)⒁?guī)劃方案進(jìn)行更直觀的展示，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)在規(guī)劃過程中出現(xiàn)的問題，減少正式施工中可能出現(xiàn)的問題，降低資源消耗[2]。在進(jìn)行建模的時(shí)候，時(shí)下快速高效的自動(dòng)建模，通過三維數(shù)據(jù)分析，能夠在城市未來規(guī)劃過程中明確規(guī)劃目標(biāo)，滿足城市規(guī)劃需求，為城市建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

（二）城市基礎(chǔ)信息搜集過程

在進(jìn)行城市規(guī)劃管理的時(shí)候必然要在城市基礎(chǔ)信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃，這就需要對(duì)城市基礎(chǔ)信息進(jìn)行搜集，運(yùn)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于城市基礎(chǔ)信息的高效搜集。在搜集信息的時(shí)候，需要進(jìn)行數(shù)字線劃圖、城市測(cè)區(qū)劃分、地物傾斜影像、地物屬性表、結(jié)合表數(shù)據(jù)搜集。其中包括對(duì)于城市中房屋的信息、地表走勢(shì)、航高、坐標(biāo)等內(nèi)容的收集。這些信息都是完善城市三維建模的主要內(nèi)容，需要進(jìn)行精細(xì)的記錄和數(shù)據(jù)管控。

（三）測(cè)量過程中其他因素分析

1.與測(cè)量人員的溝通

在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，需要做好與測(cè)量人員的溝通工作，讓其了解到測(cè)量區(qū)域的基本特點(diǎn)，如地形地貌、風(fēng)雨?duì)顩r、植被、道路等因素，并結(jié)合測(cè)量人員繪制測(cè)量的線路圖，及時(shí)掌握測(cè)量過程的動(dòng)態(tài)。在測(cè)量的過程中，為了保障測(cè)量結(jié)果的完整性，需要對(duì)測(cè)量人員提前進(jìn)行要求說明，明確測(cè)量過程中必須要獲取到的內(nèi)容和數(shù)據(jù)信息、坐標(biāo)系統(tǒng)、高程等內(nèi)容，將最終數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行規(guī)劃，保障數(shù)據(jù)格式的準(zhǔn)確獲取[3]。

2.空域申請(qǐng)

我國對(duì)于空中拍攝的管制是很嚴(yán)格的，統(tǒng)一由空軍進(jìn)行管理，只有經(jīng)過審批才能進(jìn)行傾斜攝影測(cè)量。近些年來，因?yàn)闆]有申請(qǐng)而進(jìn)行的“黑飛”事件處理是很嚴(yán)格的，所以在正式開始測(cè)量之前，要對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行咨詢，從正規(guī)的渠道進(jìn)行申請(qǐng)，獲取到空中拍攝的資格。

3.航線規(guī)劃

航線規(guī)劃的過程中，應(yīng)該首先考慮的是光照和天氣因素。一般情況下，會(huì)選擇在晴天、沒有霧霾、光照適中的白天，這種天氣在測(cè)量過程中能見度高，拍攝的時(shí)候也能更清晰的反映出具體的地形地貌，對(duì)于無人機(jī)的各個(gè)攝像裝備都十分友好。在光照太差的時(shí)候，很難拍攝出清晰的內(nèi)容，對(duì)于整體的呈現(xiàn)也有一定的影響。在拍攝的時(shí)候，也需要考慮到航測(cè)范圍、重疊度、風(fēng)向等問題，在正中午的時(shí)候建筑的影子是最小的，在采集地面影響的時(shí)候，受到影子影響的可能性比較小，所以一般選擇在9點(diǎn)到15點(diǎn)進(jìn)行航測(cè)。

4.拍攝相機(jī)選擇

在進(jìn)行測(cè)量的過程中，不可避免的會(huì)受到光照的影響。在測(cè)量任務(wù)緊急的時(shí)候，難以保障測(cè)量過程在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)進(jìn)行，再加上地面建筑中出現(xiàn)的反光現(xiàn)象等，都會(huì)有光照直射進(jìn)入相機(jī)中，影響拍攝質(zhì)量，也會(huì)影響到最終呈現(xiàn)出來的效果。所以在進(jìn)行拍攝相機(jī)選擇和無人機(jī)本身的角度設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮到這個(gè)問題。在考慮其結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要對(duì)其主要結(jié)構(gòu)和調(diào)整方式進(jìn)行處理，根據(jù)不同的時(shí)間段和陽光直射的程度，對(duì)無人機(jī)搭設(shè)相機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換角度，避免因?yàn)殛柟庵鄙溆绊懪臄z質(zhì)量[4]。

5.檢查數(shù)據(jù)

在拍攝完成之后，最重要的就是對(duì)于拍攝數(shù)據(jù)的檢查，只有在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，保障數(shù)據(jù)和建模效果的完善性，防止之后在試用過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不完善的情況，影響后續(xù)的規(guī)劃過程。在導(dǎo)出數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要在特定的平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在進(jìn)行完整的檢查之后，一旦出現(xiàn)問題要及時(shí)補(bǔ)拍，減少后續(xù)出現(xiàn)問題的可能。

四、結(jié)束語

在三維建模的過程中，傾斜攝影測(cè)量能夠通過多種角度實(shí)現(xiàn)對(duì)于實(shí)景和數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理整合，為城市管理和城市建設(shè)提供了很多便利。在進(jìn)行傾斜攝影測(cè)量的時(shí)候，要注意測(cè)量技術(shù)的合理化使用，在測(cè)量之前要與測(cè)量人員進(jìn)行及時(shí)溝通，保障測(cè)量結(jié)果的有效性。在正式開始測(cè)量之前，要做好準(zhǔn)備工作，不論是對(duì)于控制拍攝資格的申請(qǐng)，還是對(duì)于航線的規(guī)劃，都是為了促進(jìn)測(cè)量過程的有效進(jìn)行，保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、完整性?？萍歼M(jìn)步帶來的不僅是社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步，還有各種技術(shù)帶來的便捷化生產(chǎn)和管理過程，只有不斷的將技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐中，才能促進(jìn)社會(huì)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[4]劉金滄，陳嗣超.傾斜航空攝影測(cè)量在城市三維建模中的應(yīng)用研究[J].測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化，2019，35（02）：13-17.