傾斜攝影測量技術(shù)在數(shù)字城市三維建模中應(yīng)用與展望

三維建模已經(jīng)成為測繪數(shù)字化過程中不可缺少的重要一環(huán)。smart3d軟件在快速低成本實(shí)現(xiàn)精細(xì)三維模型的構(gòu)建、大比例尺dom的制作以及三維模型的可視化展示等方面擁有巨大優(yōu)勢。本文借助傾斜攝影測量技術(shù)和smart3d軟件實(shí)現(xiàn)精細(xì)三維模型的快速構(gòu)建,規(guī)范和分析了數(shù)據(jù)獲取的主要流程和數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù),對比和探討了利用點(diǎn)云和影像數(shù)據(jù)建模的精度和優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)了三維建模過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。最后指出了影像建模仍面臨的一些問題,仍需要進(jìn)一步研究。

三維建模已經(jīng)成為測繪數(shù)字化過程中不可缺少的重要一環(huán)。smart3d軟件在快速低成本實(shí)現(xiàn)精細(xì)三維模型的構(gòu)建、大比例尺dom的制作以及三維模型的可視化展示等方面擁有巨大優(yōu)勢。本文借助傾斜攝影測量技術(shù)和smart3d軟件實(shí)現(xiàn)精細(xì)三維模型的快速構(gòu)建,規(guī)范和分析了數(shù)據(jù)獲取的主要流程和數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù),對比和探討了利用點(diǎn)云和影像數(shù)據(jù)建模的精度和優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)了三維建模過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。最后指出了影像建模仍面臨的一些問題,仍需要進(jìn)一步研究。

以河南省鄭州市上街區(qū)為例,基于傾斜攝影的三維建模技術(shù)原理,采用國內(nèi)領(lǐng)先的多旋翼無人機(jī)作業(yè)平臺(tái),對于研究區(qū)進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影三維建模。研究表明采用本作業(yè)方案提高了建模精度,同時(shí)大大降低了三維模型數(shù)據(jù)采集的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和時(shí)間代價(jià),為今后開展類似城鎮(zhèn)區(qū)域建模提供了參考和依據(jù)。

現(xiàn)代數(shù)字城市是基于城市空間構(gòu)筑的虛擬化城市信息平臺(tái),而傾斜攝影測量技術(shù)則是通過遙感設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對城市地貌數(shù)據(jù)的快速采集、獲取,并滿足工程測量、城市三維建模的需要。探討了傾斜攝影測量技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù),并結(jié)合三維城市建模項(xiàng)目開展影像數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用。

現(xiàn)代數(shù)字城市是基于城市空間構(gòu)筑的虛擬化城市信息平臺(tái),而傾斜攝影測量技術(shù)則是通過遙感設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對城市地貌數(shù)據(jù)的快速采集、獲取,并滿足工程測量、城市三維建模的需要。探討了傾斜攝影測量技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù),并結(jié)合三維城市建模項(xiàng)目開展影像數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用。

在我國數(shù)字城市發(fā)展建設(shè)的過程中,地理信息技術(shù)也逐漸從二維地理信息系統(tǒng)向三維地理信息系統(tǒng)發(fā)展,從而構(gòu)建三維城市模型,能夠更加直觀真實(shí)的感受城市的面貌。傾斜攝影測量技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用,經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理的傾斜攝影技術(shù)與建筑幾何模型的結(jié)合,可以創(chuàng)建城市三維模型,對數(shù)字城市的發(fā)展具有重要意義。

城市三維建模即用來描述城市地上景觀及其空間信息的三維模型，是現(xiàn)代城市信息表達(dá)的重要載體，并且在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)管理以及應(yīng)急響應(yīng)等方面都有著重要作用，發(fā)展?jié)摿薮?。文章從無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的基本內(nèi)容出發(fā)，首先分析了基于無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的3d建模及其應(yīng)用優(yōu)勢，而后具體論述了該技術(shù)下城市三維建模的技術(shù)路線，以供參考

我國正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中,城鎮(zhèn)化帶來的城市人口、城市交通、城市環(huán)境等問題日益突出.為了實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展,國家提出了智慧城市的理念.所謂的智慧城市就是利用先進(jìn)的信息技術(shù),對城市進(jìn)行智慧管理和運(yùn)行,促進(jìn)城市和諧發(fā)展.傾斜攝影測量技術(shù)結(jié)合了gps、圖像處理、攝影測量、gis等技術(shù),在高速飛行的物體上搭載gps、傾斜相機(jī)等傳感器和設(shè)備,能夠快速、全面、精確、實(shí)時(shí)地采集空間地理信息傾斜攝影.因此在國土安全、測繪、城市管理中應(yīng)用十分廣泛.鑒于此,本文就無人機(jī)傾斜攝影測量在城市三維建模中的應(yīng)用展開探討,以期為相關(guān)工作起到參考作用.

主要圍繞無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)展開研究,通過分析該技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合其具體的技術(shù)組成等,探究該技術(shù)在新時(shí)期的具體應(yīng)用,明確其應(yīng)用方向和仍存在應(yīng)用潛力的方向,推動(dòng)無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用不斷推廣,提高新時(shí)期測量工作的效率和質(zhì)量。

傾斜攝影測量技術(shù)是近年來國際遙感領(lǐng)域發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù).傾斜攝影測量技術(shù)不僅能真實(shí)反映地物信息,而且通過定位技術(shù)、地理信息、影像信息,提高了航拍影像處理速度,從而自動(dòng)化建設(shè)三維模型.而智慧城市的建設(shè)過程中,需要三維模型的支撐,因此將傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用在智慧城市中,能提高三維建模的速度.

隨著我國城市現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快,我國的遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)即3s技術(shù)都得到了發(fā)展,城市數(shù)字建設(shè)的研究范圍已經(jīng)從二維觀測上升到了三維的高度。隨著我國數(shù)字城市建設(shè)的提出,我國的城市發(fā)展方向和城市基礎(chǔ)建設(shè)都在向著立體化和擴(kuò)大規(guī)?；l(fā)展,現(xiàn)有的平面地圖和二維地理信息技術(shù)已經(jīng)很難滿足我國現(xiàn)代社會(huì)信息化發(fā)展的速度和要求,因?yàn)檫@些技術(shù)很難達(dá)到當(dāng)今現(xiàn)代化城市建設(shè)所需的精確度和地理信息的要求。而傾斜攝影測量技術(shù)是我國近年來發(fā)展非常迅速的一種新興的高科技測量技術(shù),它在我國現(xiàn)代化數(shù)字城市建設(shè)中具有很重要的作用,是我國發(fā)展城市建設(shè)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)關(guān)系著城市三維建模的質(zhì)量與水平?；诖?論文對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在城市三維建模及三維數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用展開研究。

以襄陽市\(zhòng)"一場三站\"(機(jī)場、火車站、火車東站、汽車站)三維建模及數(shù)據(jù)更新項(xiàng)目為例,比較了傳統(tǒng)測繪手工建模與無人機(jī)傾斜攝影測量建模的優(yōu)缺點(diǎn),比較了固定翼與旋翼,系統(tǒng)地介紹項(xiàng)目實(shí)施過程并對三維建模數(shù)據(jù)在城市信息化建設(shè)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

隨著無人機(jī)傾斜攝影測繪技術(shù)的不斷深入和發(fā)展,為城市實(shí)景三維建模提供了新的技術(shù)路徑,在智慧城市實(shí)景三維建模中具有重要的應(yīng)用優(yōu)勢和價(jià)值。筆者通過實(shí)例分析,結(jié)合多種建模軟件,探討了無人機(jī)傾斜攝影測繪技術(shù)在智慧城市實(shí)景三維建模中應(yīng)用的技術(shù)路徑,為智慧城市建模提供參考和借鑒。

傾斜攝影技術(shù)是近幾年來國際測繪領(lǐng)域發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),相比于傳統(tǒng)航空攝影獲得的垂直拍攝影像,它可以從多個(gè)角度獲得地物影像,以及常規(guī)攝影無法得到的地物立面的紋理信息和幾何信息.而經(jīng)過多年的發(fā)展,傾斜攝影測量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)字城市、資源管理、應(yīng)急指揮、災(zāi)害評估、環(huán)保監(jiān)測等領(lǐng)域,通過在大量實(shí)踐與應(yīng)用表明,這種攝影測量技術(shù)高效、精度高,具有非常好的應(yīng)用前景.

采用車載移動(dòng)激光掃描車,以郴州市某單位建筑物為例,詳細(xì)介紹了高精度三維建模的技術(shù)流程,闡述了利用mapstationv8i的三維建模功能實(shí)現(xiàn)建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)三維重建的結(jié)果和精度。

本文利用影像上提取的直線信息建立建筑物的初始模型,根據(jù)已知的影像內(nèi)外方位元素將初始模型投影到影像上,結(jié)合最鄰近直線廣義點(diǎn)平差迭代計(jì)算建筑物的位置參數(shù)與形狀參數(shù),實(shí)現(xiàn)建筑物的半自動(dòng)三維重建。這種方法能夠減少運(yùn)算量,提高建模效率與建模精度。然后基于建筑物模型內(nèi)部約束,給出了詳細(xì)的帶約束條件的建筑物廣義點(diǎn)攝影測量平差模型,最后試驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。

傾斜攝影測量技術(shù)作為一個(gè)新興的技術(shù)方法在三維建模和工程測量中有廣泛的前景,文中分析了傾斜攝影測量技術(shù)的發(fā)展概況、基本原理及外業(yè)數(shù)據(jù)獲取,探討了影像數(shù)據(jù)的匹配、正射影像糾正以及平差等處理的關(guān)鍵問題并進(jìn)行總結(jié),詳細(xì)地介紹了無人機(jī)用于傾斜攝影測量的現(xiàn)狀及其優(yōu)越性,對目前傾斜攝影測量精度、存在問題及未來發(fā)展進(jìn)行了描述,通過本文可以快速地了解傾斜攝影測量的技術(shù),并為三維建模提供了一個(gè)快速、高效的新方法,展現(xiàn)了傾斜攝影測量技術(shù)在測繪領(lǐng)域的巨大潛力。但國內(nèi)傾斜攝影測量技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)和推廣階段,同時(shí)還存在一些因素限制其發(fā)展,仍需要進(jìn)一步的研究。

隨著現(xiàn)代技術(shù)越來越發(fā)達(dá),攝影技術(shù)也在顯著提高,由原先的黑白到現(xiàn)在的彩照,由以前的模糊到現(xiàn)在的清晰,這都是技術(shù)的進(jìn)步,然而,攝影技術(shù)還不能止于此。近幾年,新的攝影技術(shù)不斷出現(xiàn),其中傾斜攝影測量技術(shù)就得到很好的應(yīng)用和發(fā)展,與傳統(tǒng)測量方法不同,改變了角度單一的問題,突破了局限性,能夠全方位無死角地?cái)z影,目前的我國綜藝節(jié)目中有的攝影部分就是要進(jìn)行航拍的,其中運(yùn)用的技術(shù)就是這一種。由此可見,這種技術(shù)具有極大的應(yīng)用價(jià)值,并且至今還在各個(gè)領(lǐng)域都有其應(yīng)用。為此,就其發(fā)展和展望做如下分析。

建筑物是地震災(zāi)害的重要受災(zāi)體,準(zhǔn)確的建筑物空間分布信息是災(zāi)害評估、應(yīng)急救援及震后重建的重要依據(jù)。建筑物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取主要靠野外調(diào)查,耗時(shí)耗力,為更好的獲取建筑物的高精度數(shù)據(jù),本文中采用傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行區(qū)域建筑物三維模型構(gòu)建,為研究區(qū)建筑物數(shù)據(jù)的獲取提供支持。以無人機(jī)低空影像采集平臺(tái)采集的吐魯番市主城區(qū)影像信息為基礎(chǔ),基于軟件平臺(tái)進(jìn)行航片信息與pos信息的空三解算,計(jì)算出密集的三維點(diǎn)云、數(shù)字正射影像及不規(guī)則三角網(wǎng),進(jìn)而完成研究區(qū)建筑物三維模型的構(gòu)建。結(jié)果表明:此方法構(gòu)建的三維模型能夠反映區(qū)域真實(shí)地物地貌,數(shù)據(jù)處理過程全自動(dòng)化,大大提高了生產(chǎn)效率。建立的研究區(qū)建筑物三維模型精度較高,可用于區(qū)域建筑物基本信息的識(shí)別,補(bǔ)充了現(xiàn)有數(shù)據(jù)獲取主要依靠野外調(diào)查的不足,數(shù)據(jù)獲取方式簡單、省時(shí)省力。

數(shù)字城市的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫正在由傳統(tǒng)的二維形式向三維形式轉(zhuǎn)變,建設(shè)城市三維模型已成為數(shù)字城市工程的重要基礎(chǔ)工作。作為城市三維模型的核心構(gòu)成部分,建筑模型的數(shù)量巨大,生產(chǎn)成本高。數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)為建筑矢量數(shù)據(jù)的采集提供了有效途徑,但要進(jìn)一步縮減三維建模的工作量,需要對基于矢量線條的建筑結(jié)構(gòu)識(shí)別、建筑體面構(gòu)造以及各種復(fù)雜建筑構(gòu)型等方法和算法進(jìn)行研究,并開發(fā)輔助人工的建筑三維建模軟件系統(tǒng)。該文以數(shù)字城市測量提取的建筑結(jié)構(gòu)線為基礎(chǔ),對計(jì)算機(jī)三維建模中涉及的關(guān)鍵算法進(jìn)行研究,提出了一種城市建筑三維快速建模的方法。

本文從專利文獻(xiàn)的視角對三維建模在建筑領(lǐng)域的專利申請進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,介紹該領(lǐng)域的專利申請趨勢、專利申請主要分布區(qū)域以及國內(nèi)外主要申請人的專利申請情況.通過對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析、梳理和展望,以期對建筑領(lǐng)域三維建模的發(fā)展具有一定的借鑒意義.