三維航測及建模技術

蔚珍

摘要：進入二十一世紀，在我國的社會經(jīng)濟蓬勃發(fā)展下，國內各級地區(qū)都在大力發(fā)展“數(shù)字城市”項目，該項目的發(fā)展狀況會直接影響城市景觀重建的質量與效果。此次研究結合項目的實際情況，對以航測為前提的三維建模問題進行深入研究。航測法三維建模利用立體采集的方式獲取幾何高程信息，利用先進的建模軟件構建三維模型，最終利用3DMAX軟件進行照片精修、貼圖，更好地促進效率提高。

關鍵詞：數(shù)字城市;三維建模;3DMAX;城市景觀

引言

我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，城市的變化日新月異，數(shù)字城市三維模型在城市規(guī)劃、管理地籍、交通管理、環(huán)境仿真等方面做出了巨大的貢獻。通過三維建模技術建設的數(shù)字化城市，可以為人們營造全新的視覺體驗。但我國對此方面的研究還有待進一步深入，因此，本文基于理論實踐，對基于航測的數(shù)字城市三維建模技術進行了如下研究

1關于航測與遙感技術的概述

進入新時代以來，全球航空及信息技術發(fā)展迅速，而航測與遙感技術也成為新技術的代表之一，在各個領域和行業(yè)都有所應用，作用非常突出。航測遙感的優(yōu)勢在于對先進設備的充分運用，其基點是電磁波和紅外線，能夠對特定地點進行準確勘測，精確度相對較高。不同于傳統(tǒng)的勘探與測量方法，航測與遙感技術無需實地考察，它只需要通過衛(wèi)星等各種設備，對特定區(qū)域進行全面掃描，從而獲取有效信息。同時，通過運用遙感設備，可以在很大程度上提升勘測結果的精確率，尤其是對高清拍攝設備的應用，能夠有效保障航測與遙感技術發(fā)展的持續(xù)性。近幾年，航測與遙感技術在自動化方面迅速提升，不僅工作流程更加簡化，技術人員的需求數(shù)量越來越少，而且還可以對目標區(qū)域進行動態(tài)勘測。具體而言，可以在勘測基礎上，結合實際勘測需求，將相關參數(shù)準確輸入，這樣設備就可以自動遙感，并可以運用相關軟件來對信息數(shù)據(jù)進行綜合分析，動態(tài)呈現(xiàn)出客戶所需求的各項數(shù)據(jù)?？偠灾?，以勘測領域為代表的各行各業(yè)，都在航測遙感集輸?shù)谋Ｕ舷卵杆侔l(fā)展，工作效率也大幅度提升，可以說航測與遙感技術已經(jīng)成為勘測過程中必不可少的工具，我們可以結合實際勘測需求來選擇最佳設備，進而完成遙感。

2航測法建模流程

三維建模前需要做好事前準備工作，明確建模的具體內容、收集充足的建模數(shù)據(jù)、整理建模需要的各種軟件等相關事。大批量構建各種影像資料，借助影像模型矢量測圖，在此基礎上提出三維模型，對模型進行完善優(yōu)化，提交模型。（1）根據(jù)待測建筑工程所在的區(qū)域，獲取航測區(qū)域，根據(jù)航洲區(qū)域生成折線形飛行航線，設置航飛參數(shù)，獲得每條航線的絕對航高。（2）利用無人機航測獲取航測數(shù)據(jù)，通過空中三角解析法進行圖像解析，將系列二維航拍圖像轉換為所述待測建筑工程的三維密集點云，處理數(shù)據(jù)，獲得所述待利建筑工程的數(shù)字線劃地圖和數(shù)字表面模型，得到實景三維模型。（3）剔除實景三維模型上的干擾物，利用模型消除干擾物后遺留的孔隙周圍的高程擬合曲面，利用所述曲面填充孔隙，基于修復后的實景三維模型生成真實地表點云。（4）基于所述實景三維模型及真實地表點云進行所述待測建筑工程實景巡查，得到所述待測建筑工程的相關施工執(zhí)行數(shù)據(jù)。（5）基于所述待測建筑工程的三維規(guī)劃設計和施工執(zhí)行數(shù)據(jù)的比對，研究井下達施工調度指令，對調度指令執(zhí)行效果進行檢查和糾偏。三維航測技術的主要目的是提高強化建模效率，降低建模成本。

3數(shù)字城市三維建模技術應用方法

數(shù)字城市三維建模技術在本項目中的應用詳述如下：1）航測無人機載多角度攝影系統(tǒng)，進行全方位多角度的航空攝影，可以把該區(qū)域所有建筑都清晰地拍攝下來，大大提高了原始影像和POS數(shù)據(jù)獲取的真實性和有效性。2）合理布設檢驗場，也可以利用現(xiàn)有校驗數(shù)據(jù)對POS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行逐個更正，同時還要獲取在當?shù)匦l(wèi)星定位綜合服務系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，對POS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行科學合理的處理解算，通過此種方法可獲取每張航片較為精確的方位元素。3）通過處理POS數(shù)據(jù)、地面控制數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)等和一系列計算公式，可以進行空中三角測量，從而獲得每張航測航片精確的方位元素，為后期構建數(shù)字三維城市模型提供真實有效的數(shù)據(jù)和信息。4）通過影像密集匹配技術，可以對垂直影像數(shù)據(jù)、傾斜影像數(shù)據(jù)、空中三角測量加密成果進行全方位分析匹配，獲得基于真實影像超高密集點云的實景數(shù)字表面模型數(shù)據(jù)。5）將經(jīng)過增強處理的影響數(shù)據(jù)，包括：垂直影像數(shù)據(jù)、傾斜影像數(shù)據(jù)、分辨紋理等映射到基于真實影像超高密集點云的實景數(shù)字表面模型中，并形成初級三維數(shù)字城市模型。6）通過第三方編輯軟件，包括VirtuoZoNT、DiBud、AdobePhotoshop、ARCGIS等軟件，對初級三維數(shù)字城市模型進行修補，并進行一系列的精細化處理，然后在導入的模型結構中，生成全要素三維數(shù)字城市模型。7）對上述每一步的成果進行全面的驗收檢查，并制作相應的元數(shù)據(jù)文件，即可進行數(shù)據(jù)輸出，完成數(shù)據(jù)上交任務。大量實例表明，通過逐步履行上述方法，可生成復雜、逼真、形象的三維數(shù)字模型和場景。相較于其他技術，基于航測的數(shù)字城市三維建模技術具有耗時短、可視性強、操作簡單等優(yōu)勢，符合現(xiàn)代化、規(guī)?；a(chǎn)標準的需求，值得大力推廣應用。

結語

綜上所述，在實際構建三維模型時，建模的方法與建模技術的選擇至關重要，建模方法與技術的選擇應結合建筑物的實際情況確定。結合實際情況，不應局限于某一個建模方法或技術，應結合工程項目自身的實際情況進行選擇。通常情況下，針對緊急拍攝、結構簡單、建筑物外形規(guī)則的對象進行建模時，可以考慮使用激光掃描方式進行建模。若在實際建模時面臨不規(guī)則的建筑物時，應選擇不同的數(shù)據(jù)收集技術或其他合理的建模工具。

參考文獻：

[1]蔡文文，馮振華，周芹，等.面向數(shù)字化城市設計的三維GIS關鍵技術[J].地理信息世界，2019（3）：122-127.

[2]文翠蘭.航測與遙感技術三維建模的應用分析[J].建筑工程技術與設計，2016（15）：371-371.

[3]張建新.傾斜攝影測量在三維建模中的應用探究[J].世界有色金屬，2017（5）：147+149.