淺析傾斜攝影技術在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應用

張凌瑞

太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃測量中心 山西 太原 030002

前言

傾斜攝影測量技術是近年來發(fā)展起來的一項新的測量技術。它改變了以往航測遙感影像只能從垂直方向拍攝的局限性，傾斜攝影測量技術通過多臺傳感器從不同的角度進行數據的采集，快速、高效獲取豐富的數據信息，真實地反映地面的客觀情況，滿足人們對三維信息的需求。目前，傾斜攝影測量技術已經應用于實際的生產實踐[1]。傾斜攝影能夠快速、大范圍的獲取地表自然地物或人工建筑的整體三維模型。與傳統(tǒng)手工三維建模相比，傾斜攝影生成的三維模型具有紋理真實感強，建模效率高等突出特點。以傾斜攝影成果作為城市規(guī)劃的基礎地理信息數據，可以使規(guī)劃方案的展示在三維環(huán)境下更加直觀形象，可以通過日照分析、視線分析等三維分析方法對規(guī)劃方案進行更科學有效的評價。

1 概述

傾斜攝影測量技術是近年來發(fā)展起來的一項新的測量技術。它改變了以往航測遙感影像只能從垂直方向拍攝的局限性，傾斜攝影測量技術通過多臺傳感器從不同的角度進行數據的采集，快速、高效獲取豐富的數據信息，真實地反映地面的客觀情況，滿足人們對三維信息的需求。目前，傾斜攝影測量技術已經應用于實際的生產實踐。傾斜攝影能夠快速、大范圍的獲取地表自然地物或人工建筑的整體三維模型。與傳統(tǒng)手工三維建模相比，傾斜攝影生成的三維模型具有紋理真實感強，建模效率高等突出特點。

2 數據處理

2.1 空三處理

三維建模軟件的空三解算過程主要分三步。首先需要提取每張照片上的特征點，接下來通過特征點進行同名像點匹配，生成大量的連接點，最后根據匹配信息以及輸入的像片控制點進行光束法平差，剔除粗差點，解算出連接點的實地坐標及每張像片的外方位元素。實際項目中使用了26個像控點參與空三解算，剩余20個點作為檢核點進行精度檢驗。經過統(tǒng)計，控制點平面中誤差為6.3cm，高程中誤差4.1cm，檢查點平面中誤差為5.9cm，高程中誤差4.9cm，考慮到實際項目中像片的地面采樣間隔為5cm，基本將誤差控制在一個像素大小，空三成果精度較為理想。

2.2 三維模型生成

空三解算通過后，利用三維建模軟件的建模功能，通過影像同名點匹配技術，可生成基于真實影像的超高密度點云，再根據點云數據生成數字表面模型（DSM），并自動將紋理映射到DSM上，并以此生成基于真實影像紋理的高分辨率實景真三維模型，形成整體的三維模型數據。這種三維模型對真實場景在原始影像分辨率下的全要素級別的還原達到了無限接近真實的極致[2]。

3 數據應用

城市規(guī)劃需要使用地形圖、影像圖、三維模型等多種形式的地理信息數據作為基礎數據。傾斜攝影成果通過處理，可以轉化為上述類型的數據加以利用。

3.1 精度檢測及質量評定

三維實景模型可以多角度的觀察項目區(qū)地物，并可以獲取建筑物的位置、高度以及地面高程等信息，將規(guī)劃審批資料和竣工測量報告與三維實景模型進行比對分析，很容易發(fā)現三者的不同之處，為規(guī)劃行政審批部門提供真實可靠的竣工核實報告。

3.2 空三加密及實景三維建模創(chuàng)建

在獲取地面高分辨多視影像的基礎上，基于DP－Smart專業(yè)軟件平臺，對多視影像進行區(qū)域網聯合平差、空三加密。利用影像密集匹配技術計算同名點坐標，進而生成對應地物高密度點云數據，基于點云數據來構建地物TIN模型、自動映射紋理來創(chuàng)建模型，最后得到項目區(qū)實景三維模型。

3.3 真正射影像生成

傳統(tǒng)的數字正射影像圖是在數字高程模型的基礎上進行生產的，影像圖上的房屋、橋梁等建筑具有投影差，嚴重影響了影像圖的準確判讀。真正射影像是將正射影像糾正為垂直視角的影像產品，表現為地形、建筑物等要素沒有投影差、建筑物間無遮擋的正射影像圖，全面無遺漏地展現了地面上的物要素。以傾斜攝影空三處理結果為定位基礎，以生成三維模型時的高精度DSM 數據為高程數據源，對原始影像中的下視影像進行正射糾正，利用其他方向的影像對遮擋部分進行修補，便可生成真正射影像。

3.4 利用傾斜攝影模型進行地形圖測繪

與用傳統(tǒng)的攝影測量方式不同，采用傾斜攝影模型進行地形圖測繪，不需要專業(yè)的立體顯示設備，對作業(yè)人員的立體感沒有特殊要求，可以直接在三維模型上對地物進行量測。傾斜攝影模型可以準確定位建筑物的側立面，因而在勾畫建筑物時可以直接勾畫其建筑主體，省略掉了房檐改正的環(huán)節(jié)，并且可以判讀出房屋的層數，減少了外業(yè)調繪的工作量。使用清華山維軟件進行傾斜攝影模型測圖，需要先把三維建模生成的 osgb格式三維模型轉換為 dsm 格式的數據，接下來加載轉換后的數據。軟件會自動打開一個三維模型窗口和一個二維矢量窗口，兩個窗口會進行聯動，在三維窗口描繪的地物會自動顯示在二維窗口中。對于比較規(guī)整的矩形房屋，可以選擇“五點房”功能進行繪制；對于不規(guī)則房屋，可以通過按住 ctrl 鍵捕捉每個角點的方式繪制。除了房屋之外，水系、管線、道路、植被、地貌等信息均可以按照類似的方式在立體模型上進行采集。

4 結束語

利用傾斜攝影方式進行城市規(guī)劃基礎地理信息數據的生產，具有獲取速度快，覆蓋范圍大，數據精度高，模型真實感強，二三維一體化，成果應用形式多樣等特點。隨著城市規(guī)劃逐步轉向信息化、智能化、三維化，傳統(tǒng)的數據生產手段已逐漸難以滿足高水平城市規(guī)劃管理的需求，傾斜攝影技術將會在城市規(guī)劃中得到更廣泛的應用。