基于傾斜攝影測量技術的三維數字城市建模

徐靖

摘要：傾斜攝影測量技術是目前國內是近幾年發展起來的一種新興測繪技術，該技術已廣泛應用于工程建設與物體三維測量等測繪及相關領域，具有高效率、高精度的獨特優勢。利用傾斜攝影測量技術能夠快速獲取現場高精度三維數據，結合三維圖像處理軟件，生成相對應的地理剖面圖、局部細節尺寸等信息，對城市三維數字建模提供精準可靠的基礎數據。本篇文章主要對傾斜攝影測量在3D數字城市建模中的優勢、應用以及發展趨勢進行了簡單的分析和探討。

關鍵詞：傾斜攝影測量技術;三維數字城市;三維建模

由于城市化過程不斷加快，城市規劃需要更準確，更真實，更具有說服力的信息。實景三維模型被廣泛應用于城市的數字建模中。傳統的航測技術只能簡單地獲得地面物體上部的相關信息情況，很難從地面的輪廓和紋理獲得詳細信息。隨著攝影技術的發展，這種情況也因傾斜攝影技術的出現而得到了改變。利用多個傳感器從不同角度收集地面物體信息，通過斜拍技術能夠更可靠、準確地獲取到地面物體的具體信息，最終獲得真實的三維數字城市建模。

1傾斜攝影測量技術與三維數字建模的概念

1.1傾斜攝影測量技術

傾斜攝影測量技術隨著科技的進步在國際攝影制圖領域得到了巨大的發展，有很大的市場前景，真正突破了攝影本身由數據處理技術和數據采集技術組成的原有局限。對于地面信息和影像，可以滿足多角度數據采集的需求，同時采集的碰撞數據更加真實準確。傾斜攝影測量有以下幾個優點：一是能夠真實的反映地物狀態，其與正射相比，可以從多個角度進行拍攝，在一定程度上解決了對正射時出現的問題玉局限。二是可以提供進行單張攝影時所需要的非常精準的實際測量到的數據。通過相應的軟件技術，能夠精準的測量到圖像的實際長度、角度、面積等方面。第三，能夠收集和處理建筑特征的信息。

1.2 三維數字建模

在三維模擬技術和現代空間信息技術不斷發展與應用的前提下，建立三維空間模型更加簡易化。在此基礎上，數字化模型的建立，可以為城市的規劃和發展提供寶貴的決策，能夠更好的服務于社會。

2傾斜攝影測量技術應用于三維城市建模中的優點和應用方法

2.1優點

（1）與傳統照片不同，該照片幫助在不同角度上更好地看到姿態信息、屋頂紋理信息、地板紋理信息，反映了真實情況，彌補了正射鑲嵌上的不足。還可使用其他輔助工具直接得到 體積，角度，坡度，高度和長度的結果。

（2）應用于3D數字城市建模時，可以利用大尺度航拍的特點，采用斜拍批量獲取紋理的方式，既可以降低制作成本，工作強度也可以得到緩解的同時提高工作效率。與3D GIS技術中使用的3D數據相比，它可以更好的實現圖像的共享。

2.2應用方法

3D建模過程中，一個比較簡單的建筑通常被看成是一個多面體，幾個多面體組合在一起就形成了一個比較復雜的建筑。目前中國新建的建筑比較復雜，所以建模型并不容易，三張斜攝影可能更好獲取數據，需要先對數據進行處理，再進行飽和拍攝等。查看統一，再次選擇并查看傾斜和垂直圖像，另一個進行精確定位，然后進行圖像匹配，將DSM數據與真實圖像對齊，預覽3D數字城市模型的場景，然后實施軟件增強以創建最終模型.

3 在三維數字模型建模中傾斜攝影測量技術的應用

3.1IMAGIS城市三維建模步驟

1）提取數據。一般采用地圖比例尺1-2000當做參照，再進行提取城市各個景觀部分的上界特征、下界特征、平面特征等有關數據，之后在提取的有關數據中提取出對建模來說有用的信息，對它們進行存儲管理，并通過計算機系統轉換成DXF文件。

2）建立景觀模型。通過利用第一步中提取到的有關數據，再基于城市真實存在的工程信息對城市規劃地圖等相關信息進行匹配。將mapinfo等數據信息導入，以tab格式進行存儲，然后通過位相編程對景觀數據進行再加工處理，將匹配數據信息保存完整，最終以mif格式存儲，做一個沒有底面的半密閉五面體。

3）建立地形模型

三維地形模型主要是利用正射影像的方法來獲取基底信息，同時將基底信息與半閉五面體疊加起來，最終得到地形模型。在IMAGIS三維模型中，相關的圖像數據需要滿足與基礎紋理匹配并疊加在DOM映射上的條件。

3.2 粘貼紋理信息和紋理采集

3.2.1紋理采集方式

①現場攝影。物是城市三維模型的主要組成部分，以與人們的生活和交通密切相關的元素來表達。因此，這些物體的紋理可以采取數碼相機進行現場拍攝，平面坐標也可以通過現有數字地形圖和專業高度工具設計的圖紙設計獲得;②航天航空遙感。航空攝影還也可以獲取地面紋理數據和物體高度信息，這是現在獲取三維信息的主要方式之一。這項技術已成為DEM和DOM生成的主要數據來源，由于衛星價格的逐步下降，它在影響在紋理獲取工作方面有舉足輕重的作用。

3.2.2粘貼紋理信息

在建立三維數字模型時，紋理信息是不存在于模型之中的，不能完全反映城市的3D特征，需要在建筑物的屋頂或墻壁中嵌入紋理信息。紋理信息必須在三維模型的每個階段都插入。大型3D模型不能僅用一張照片覆蓋，需要進行區塊拍攝。把它們分成很多部分，然后用photoshop和編輯軟件處理。

4三維建筑紋理信息的采集與處理工作

4.1 獲取三維建筑物的紋理

（1）采集所需要的建筑物的3D紋理。首先對采集區域內的建筑物按特定的順序進行標注，后續的采集工作順序和標注的順序相一致。把該標記信息作為空間照片的序號，方便后續照片信息數據庫的工作。紋理進行采集時候注意以下幾點：一是時間的選擇，最好在寒冷的冬天或者早春的時候，此時植物在建筑中的藏身之處較少，可以獲得更準確的數據。二是嘗試選擇干燥的時間在進行紋理采集。第三，最好選擇一個固定的拍攝時間，這樣在同一時期收集的地形元素的信息就會是相同的。

（2）編輯紋理。收集紋理和紋理編輯二者之間有著緊密的聯系，相輔相成。編輯紋理工作有以下幾個部分：首先用PS對收集到的紋理信息進行編輯，然后對采集到的紋理信息再進行篩選、變換、拼接、扭曲，同時轉換文件的格式，讓它的格式符合3D模型要求的格式。

4.2 建三維模型

通過無人機斜拍測量技術的應用，根據拍攝角度獲得的原始影像數據在亮度，飽和度和距深等方面略有差異，使人們的視覺感受也有所不同。所以所有的圖像必須是相同的。然后再根據校正的數據信息，來確定最終準確的位置信息，從而建立起初步的3D城市模型。

4.3 鑲嵌

在把照片放入到模型之前，不得忽視很重要的一個步驟就是進行調色處理。選擇同一張照片中分辨率最高的照片，可以提高模型的分辨率。把全部圖片集合后，要仔細檢查dom，看dom中是否有模糊或疏漏的問題，然后及時修改，寫出相關的問題。由于城市地物信息很復雜，因此包括學校，醫院，商業區，市區等，采用人工Mosaic的方法來避免高層建筑不同投影方式造成的圖像失真或畸變。根據切割要求，利用地理定位文件，以文本形式輸出3D模型的平面圖形。

5對傾斜攝影測量技術的未來展望

傾斜攝影技術可以獲得更廣泛的數據信息和更準確的圖像信息。生成的圖像可以相互疊加，簡化了三維智能對象的重構。最重要的是，它通過多層紋理映射提高了效率，從而降低了測量成本。

在未來的發展中，還需要不斷探索及創新，通過不斷的技術交流，學習先進技術，例如傾斜側影中加入雷達技術、紅外技術等，用無人機（UAV）將增加測量范圍，提取大數據和信息可以通過3D建模的方式。

6.結束語

綜上所述，數字攝影測量技術要想應用到建模三維城市建模中，能夠使得三維數字城市和建模確保精準有效，可降低生產成本并利用信息和數據，同時提高服務質量，提高生產質量。

參考文獻：

[1]陳永健，陳曦.基于傾斜攝影測量技術的城市實景三維建模方法研究[J].資源信息與工程，2018，33（04）：127-128.

[2]張曉恒，基于傾斜攝影技術的城市三維實景建模及軌交線路設計方法研究[D].石家莊鐵道大學，2018.