初探傾斜攝影測量在現代城市建設中應用

鄭國林

隨著城市化進程的推進，城市建設呈現了多樣化、復雜化的趨勢。這在客觀上催生了測繪新技術的誕生。一些以現代信息技術發展為基礎的信息化測繪工具和手段也不斷地應用于現代城市的各項工程建設中，其中包括傾斜攝影測量技術。

一、城市建設中的傾斜攝影測量及其應用的意義

（一）攝影測量在實際應用中的發展

傳統的攝影測量有一個明顯的缺陷，那就是只能為人們提供正面的垂直角度的攝影像，不能進行多角度地觀察物象，因而也就難以滿足現代城市建設之需要。而傾斜攝像測量則綜合地利用了現代科學技術，特別是信息技術的優勢，徹底地顛覆了傳統攝影測量的理念，實現了多角度采集地面影像信息的功能，很好地滿足了現代城市建設的需要。如在城市立交橋工程建設的測量中，我們可以利用一臺無人飛行器，根據需要在上面安置多臺攝影傳感器，就可以很方便地獲得一個多角度采集的地物影像信息資料，為人們提供了一個具有更真實感的視覺效果。正是這一優勢使得它在現代城市建設中的應用備受人們的青睞。

（二）城市建設中傾斜攝影測量技術的實踐意義

首先是為城市總體規劃提供更具體、更詳實、更形象的影像信息資料。利用傾斜攝影測量技術，可以方便地采集到關于整個城市及其周邊環境的真實信息資料。城市規劃者可以多角度地了解整個城市及其周邊的環境，能夠深入內部結構和各個細節了解測量物的具體情況，使其在城市總體規劃中能夠胸有成竹，全局把握。

其次是有助于提高城市建設工程項目的質量。在城市工程建設項目中，前期的測繪工程的精度直接影響到整個工程的質量。由于傾斜攝影測量所獲得的信息是全方位的，也是最全面最完整的。因此可以根據需要對傾斜攝影測量中獲得的影像進行進一步的單張攝影量測。比如通過有關數字化軟件能對傾斜攝影獲取的某一建筑物影像的高度、長寬度、傾斜度、占地面積等進行具體測量。這樣使得測繪技術更加精細化，有助于提升工程質量。

再次是有助于降低城市建設工程的成本，加快其進度。在現代城市建設中，測繪工程的成本不僅影響著整個工程的成本，而且直接影響著城市建設的進度。由于傾斜攝影測量具有成圖快速，數量多的優勢，因此可以在極端時間內獲取大容量信息，使得三維建模的成本大大縮減。再從時間成本上來說，現代城市建設中，時間成本越來越被人們所重視。由于傾斜攝影測量技術本身就是信息化技術的產物，它所獲取的測繪信息可以得到最為快速的數字化處理，不僅可以轉化為各種數據，而且能夠以視頻的形式在網絡上傳播，充分實現資源共享。

二、傾斜攝影測量技術應用的操作方式

傾斜攝影技術廣泛應用于城市建設的各個環節和各個方面。下面以城市規劃中的應用為例，具體談談其實際應用中的操作方式。

（一）采取傾斜航拍攝影，捕捉高精密度數據

傾斜攝影測量技術在城市規劃中的應用，一般是利用測繪型無人機的航拍來實現的。其主要目的是得到不同角度的地物影像，獲得比傳統攝像更為全面、更加真實的紋理信息和輪廓信息，以便建立三維數字模型。在無人機上搭載的相機系統，可以根據所設計的航線線路，設置數萬個曝光點，從而獲取分辨率達到上億以上像素的清晰照片。在天空部分一般要設置多個GNSS接收機，以便在無人機上實現聯合定位，此外，還要在地面上安置多個基準站，以保準無人機上能準確無誤地接收到來自地面的信號，以便及時作出必要的校正。

（二）軟件輔助影像處理，完成三維數字建模

在完成無人機攝影任務后，進入的第二個環節便是利用計算機軟件對獲取的影像進行處理。傾斜攝影測量的影像處理從技術層面上而言最主要的有以下幾項內容：首先是要對非量測相機的精度及使用范圍進行檢測，以減小相機本身的缺陷而可能帶來的誤差；其次是對已獲取的影像進行預處理。如實現區域網聯合平差，以便為正射糾正奠定基礎；進行多視影像匹配，以實現粗差剔除和錯誤匹配過濾。最后實現DSM影像數據的生成和三維數據建模的建立。

傾斜攝影測量影像處理過程是利用信息技術數字化軟件和人工化相結合的過程。由于一般用于測繪型無人技術的相機都會自帶數據處理軟件。如HHOP-V3五目傾斜相機，它就是一款專用于無人機航拍的相機，它就自帶有GPS定位系統，能夠自動記錄POS地理信息，可以一鍵生成具有高清晰度紋理的三維建模工程文件。但最智能化的工具，畢竟還是工具，離不開人工智慧的參與。

（三）利用數字軟件，輔助精度分析

在利用傾斜航拍測量完成三維建模后，需要進一步利用相關軟件對其質量展開分析評判。從模型的平面、高度、地形的精度以及模型、紋理的精細度等多個層面進行質量評判。使其各個精細度的誤差指標符合國家制定的有關標準要求。由于傾斜攝影的分辨率的像素都在1億以上，在POS的輔助下可以將三維建模數據達到更高的精細度。

三、例舉傾斜攝影測量技術在城市建設中的具體應用

（一）推進數字化城市建設

數字化城市建設是一個人們熱衷的問題，而傾斜攝影測量技術在數字化城市建設中是不可缺少的。數字化城市主要包括城市現狀模型，審批和綜合評估。在建立城市現狀模型環節，利用傾斜攝影測量技術不僅能夠獲得全方位，多角度的城市三維模型，而且能夠繪制最為逼真的三維實景模型圖。這為城市的整體規劃提供了最有力的原始依據和最有價值的參考資料。在城市規劃審批環節，可以借助傾斜攝像技術提供最為詳實的影像和數據，然后利用相關軟件進行信息化處理。工作人員可以十分方便地調取所需要的數據資料，可以快捷地編輯三維模擬城市環境，可以及時真實地把控有關指標，使得審批失誤率大大降低，審批效率大步提高。同時傾斜攝影測量技術不僅能全景式展示城市風貌，而且能不留死角地多角度提高影像信息，能夠全面地獲取地理的信息，因而傾斜攝影測量技術在城市建設的綜合評估中也占據十分重要的地位。

（二）輔助城市建設管理

現代城市建設管理已經進入到了數據化管理時代。傾斜攝影測量技術以其航拍的靈活性和城市建模的高效性，為城市建設管理提供了最可靠、最科學的依據。如在一項規模較大的工程建設竣工核實時，由于其建筑物本身體積龐大，結構復雜，如果采用人工核實的方法，這是一件十分麻煩的事。不僅費時，而且操作起來也有一定的難度。而利用傾斜攝影測量技術可以輕松地加以解決。如只要通過傾斜攝影技術獲取相關圖文資料與原先的設計方案進行對比，就能完成核實任務。又如屢禁不止的違章建筑，一直是城市建設管理中一大癥結。依靠人工巡查監督，工作量非常大。而且在一些環境封閉的區域或高層建筑的頂部，僅僅依靠人工是很難發現問題的。利用傾斜攝影測量技術，只要把先后兩張航拍影像通過計算機對比就能發現哪個地方出現了違章建筑，違章的程度如何？這樣就能夠實現全方位，不留死角地監控。

（三）助力城市文物保護

如何對待文物是城市建設中面臨的一個重要課題。如有些古建筑在城市建設規劃中需要拆除和移動位置，有的需要修繕保護。不管何種情況，都需要留存影像資料。傳統的攝像技術，所留存的影像資料只能是局部的，零散的，而利用傾斜攝影測量技術獲取的影像質量才能最真實的放映文物的原貌。經過數字化編輯后所留存的資料不僅是直觀的影像，而且是三維數據模型和詳實的數據信息。極大地方便了影像資料的保存，網絡上的傳播和資源共享。同時在古建筑的修繕工程中應用傾斜攝影測量技術，能夠使修繕工程更加符合歷史原貌。

總之，傾斜攝影測量技術作為一種現代化工程測量技術，是借助于信息技術發展的測繪領域的一大創新。它不僅是現代城市建設不可缺少的眼睛，而且憑借它的技術優勢其應用的領域日益寬廣。