基于傾斜攝影測量技術的智慧城市D產品制作工藝研究

張悅

摘 要：傾斜攝影測量技術是近年來出現的新型航空攝像技術，相較傳統的垂直攝影，這一技術能夠從多個角度實現地面物體的攝影，并通過搭載的儀器可以更加準確地獲得地面數據，在“智慧城市”建設的當下傾斜攝影技術無疑是與之最為契合的發展方向。基于此，本文擬對傾斜攝影技術及城市5D產品的制作做了簡要的考察，希望能夠為相關部門提供參考與借鑒。

關鍵詞：傾斜攝影測量技術；智慧城市；5D產品制作

中圖分類號：P231 文獻標志碼：A

0 前言

經濟的發展與科技水平的進步，給人們享受高水平的生活提供了堅實的物質基礎，生活質量的提升也促進了人們觀念的改變，目前人們對城市的需求已經從滿足居住轉向了“智慧城市”，在我國許多城市已經開始了“智慧城市”的改造工程。

所謂“智慧城市”主要側重在城市的建設與管理方面，相較傳統的城市建設，智慧城市要求城市的建設與管理更加精細化、系統化、可視化。因此，在進行智慧城市建設之時，需要獲得城市建設過程中的實景三維數據等信息，如果沒有這些高精度的數據支撐，智慧城市建設只能成為空中樓閣。所以，怎樣更為快速地、精確地完成這些數據的搜集和建設，尤其是城市的模型數據的建設，是在進行智慧城市建設時尤其要解決的前提問題。

順著這一思路，近年來隨著傾斜攝影技術的發展，在智慧城市數據采集與建設中采用這一技術已經較為廣泛。并且，就實際經驗來看，傾斜攝影與測量技術在智慧城市建設中已經取得了較大的成績。下面我們便對這一問題展開具體地論述。

1 傾斜攝影測量技術概念

過去的航空攝像采用的是垂直攝影，指的是通過在飛行器上的照相機，在與地面垂直的情況下進行拍攝，以實現地面圖像的采集工作。相較于這樣的垂直攝影，傾斜攝影同時增加了多個照相機，因此可以完成從前、后、左、右及垂直等5個角度的攝影。就此來看，傾斜攝影技術在支持二維數據采集的前提下，又能夠同時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據模型制作，方便下一步的智慧城市的搭建工作。關于傾斜攝影的實例，參見圖1。

除了上述的技術功能之外，傾斜攝影還同時支持數據測量，通過設置在攝影系統中的GPS及IMU設備，可以獲取拍攝區域的位置信息，獲得的POS系統數據還可以用來幫助數據處理，利于其后的三維數據分析工作。相較過去的測量技術，借由這些設備的測量工作在精確度上更高，因此更利于智慧城市的建設。

2 智慧城市5D產品制作技術

2.1 智慧城市與5D產品制作的聯系

一般來說，智慧城市5D 產品的制作是通過對地形圖與等高線圖的測繪等實現的。在進行地形圖與等高線圖的測繪后，一般會得到測量地區的3D及4D測繪成果，包括DEM、DOM、DLG及DRG等模型。這些測繪成果也是建立在傾斜攝影技術之上的。然而，隨著目前對智慧城市建設要求的提升，以往建立在這些模型的3D及4D產品已經難以滿足建設需求，需要進一步的實地測量工作。由此，DMI（Digital Measurable Image 可量測實景影像）的技術被引入，通過這些可量測實景的影像，就能夠基本滿足智慧城市的建設需要，這就是智慧城市與5D產品制作之間的關系。

2.2 基于傾斜攝影測量技術5D 產品的應用

就上文來看，在3D及4D測繪成果的基礎上，綜合DOM、DEM、DLG等模型技術，再通過傾斜攝影技術，可以獲得高分辨率、高清晰度的地區航空相片資料，其精細度甚至可以精確到米。就以往來說，傳統的3D建模對于地面真實情況并不能十分準確地反映，而在引入可量測實景影像的技術后，這一問題可以得到較為完美地解決，在5D產品中可以準確獲得模型的位置、空間等數據信息，從而給智慧城市的規劃與建設提供堅實的技術基礎。

3 傾斜攝影技術與5D產品制作

3.1 傳統三維建模與傾斜攝影三維建模的比較分析

過去3D模型生成，不僅要經過外業紋理采集、模型構建、紋理貼圖3個步驟，而且其中對人工參與技術完成的水平要求較高，相當一部分工作需要純手工來完成。但是建設“智慧城市”的過程中，往往要求大規模，大面積的基礎數據。因此，過去的人造建模方法面對大面積的建模有可能“力不從心”，人力成本損失嚴重，也消耗了大量的時間成本，完成一個項目往往要求10個月以上甚至更長。即使按時完成，因數據具有時效性，許多測量也發生了偏差，城市的規模，發展現狀，地理位置等都無法體現出來。另外，建模過程中的純手工干預是紋理貼圖部分，所以模型的紋理相對不真實，不能客觀，真實地利用數據反映城市的現狀。

相較這種傳統的測量與建模，建立在傾斜攝影測量技術上的城市3D模型的建設是一種全新的全自動的建模技術，在飛行器完成飛行任務后，軟件就能夠自動地進行建模的工作，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，因為全自動的實現，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。因此，建立在傾斜攝影技術上的3D建模技術，不僅有著低成本高效率的優勢，同時能夠自動完成一些基本的工作，所建立的模型也能夠較為直觀準確地表現出所測量城市的情況，所以該技術與智慧城市的建設工作極為契合，有著極大的前景與意義。

3.2 城市實景3D模型的制作

城市實景3D模型的制作需要借用電腦軟件來完成，常用的軟件如Photomesh等，皆可以實現城市實景3D模型的自動制作。并且，借由傾斜攝影的技術，我們可以對攝影采集的各種數據進行幾何修正處理，并加以多視角匹配、紋理自動覆蓋等手段，繼而對3D模型進行打磨、細刻等處理，使得建立的3D模型更加生動準確，之后再進一步結合地面建筑物的具體信息進行糾正，這樣就能夠完成城市實景3D模型的制作了。對于城市實景3D模型制作的過程，可以參見圖2。

結語

上文我們簡要地對基于傾斜攝影測量技術做了介紹與分析，可以了解到，傾斜攝影測量技術擺脫了以往垂直攝像的限制，在進行航空采集時可以同時完成多個角度的測量工作，因此這樣得到的畫面與數據可以更加方便地投入到城市3D模型的建設工作之中。再利用電腦技術的輔助，建模工作甚至可以自動化完成，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、準確，效率也更高，而成本則大大降低，我們可以發現新技術在其中發揮的巨大作用。

總之，傾斜攝影測量技術十分有利于智慧城市5D產品的制作，在智慧城市建設成為時代趨勢的當下，進一步推行傾斜攝影測量技術，是城市設計與建設部門需要密切關注的焦點問題。

參考文獻

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