傾斜攝影技術(shù)在三維城市建模中的作用

發(fā)布日期：2018-11-05 00:00 瀏覽量：9818

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是近年來(lái)國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中起到很大的作用，它改變了以往航空測(cè)最過程中遙感攝影只能從垂直角度拍攝畫面的局限性，通過在同一臺(tái)飛行器上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從垂直、前視、左視、右視與后視五個(gè)不同角度或者更多個(gè)角度進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，可快速、高效地荻得豐富的數(shù)據(jù)資源，真實(shí)客觀地反映所拍攝對(duì)象的情況，滿足對(duì)三維信息獲取的需求，從而給用戶營(yíng)造真實(shí)的視覺體驗(yàn)。

目前，在日常生產(chǎn)生活中被廣泛使用，傾斜攝影技術(shù)具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

1.高分辨率

傾斜攝影平臺(tái)搭載于低空飛行器，可獲取厘米級(jí)高分辨率的垂直和傾斜影像。

2.獲取豐富的地物文理信息

傾斜攝影從多個(gè)不同的角度采集影像，能夠獲取地物側(cè)面更加真實(shí)豐富的文理信息，彌補(bǔ)了正射影像只能獲取地物頂面文理的不足。

3.高效自動(dòng)化的三維模型生產(chǎn)

通過垂直與傾斜影像的全自動(dòng)聯(lián)合空三加密，無(wú)需人工干預(yù)，即可全自動(dòng)化紋理映射，并構(gòu)建三維模型。

4.逼真的三維空間場(chǎng)景

通過影像構(gòu)建的真實(shí)三維場(chǎng)景，不僅擁有準(zhǔn)確地物地理位置坐標(biāo)信息，并且可精細(xì)地表達(dá)地物的細(xì)節(jié)特征，包括突出的屋頂和外墻，以及地形地貌等精細(xì)特征。

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在三維數(shù)字模型建模中的應(yīng)用

1. IMAGIS三維城市建模的過程

第1步，提取數(shù)據(jù)

按照地圖比例尺1：2000的比例，提取城市每一個(gè)景觀地面的高程、高度、平面信息、底面邊界特征等信息，然后篩選出其中有用的數(shù)據(jù)信息，并將這些采集到的信息進(jìn)行保存，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將這些信息轉(zhuǎn)化成為DXF文件。

第2步，建立景觀模型

有關(guān)人員根據(jù)采集到的信息，按照城市的土建信息、城市規(guī)劃圖等進(jìn)行匹配，將Map info等數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入，并用tab形式將數(shù)據(jù)信息保存，然后用程序拓?fù)涮幚砭坝^數(shù)據(jù)，將其中能夠匹配的數(shù)據(jù)信息保存，最后用MIF格式保存下來(lái)，便于后期IMAGIS軟件的分析和應(yīng)用。之后再進(jìn)行景觀拉伸，這個(gè)過程需要有關(guān)人員將數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到IMAGIS軟件中，然后在對(duì)這些景觀進(jìn)行拉伸，這樣就可以提取景觀高程、頂部數(shù)據(jù)信息，將頂部信息拉伸到地面的DEM中，建立一個(gè)底面不存在的半封閉式五面體。

第3步，建立地形模型

三維地形模型通過傾斜攝影測(cè)量獲得了底面信息，而有關(guān)人員將底面信息與半封閉五面體疊加在一起就獲得了一個(gè)地形模型。在IMAGIS三維模型中，必須要匹配的影像資料作為底面紋理，并將其疊加映射DOM中。

傾斜航空攝影.png

2. 采集紋理和粘貼紋理信息

（1）紋理采集方式

第一，現(xiàn)場(chǎng)攝影。在構(gòu)建三維模型的過程中，其主要的信息就是地物，同時(shí)地物也是城市建筑、交通等重要信息。這些地物側(cè)面紋理信息，通過數(shù)碼相機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)拍照獲得，然后通過數(shù)字地形圖或者城市規(guī)劃設(shè)計(jì)圖中獲得平面坐標(biāo)信息；此外，其還可以用專業(yè)的測(cè)量高度儀器獲得。第二，航天航空遙感設(shè)備。地面紋理數(shù)據(jù)信息和地物高程信息可以通過航天航空攝影技術(shù)獲得，比如無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)由飛行控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、地面設(shè)備、地面監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成。在無(wú)人機(jī)拍攝之前，根據(jù)所測(cè)需要地物，設(shè)定無(wú)人機(jī)飛行的航線、航高，無(wú)人機(jī)按照規(guī)劃的航線拍攝，然后將拍攝的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，拍攝數(shù)據(jù)是否符合測(cè)量要求，如果不符合再次飛行測(cè)量。

（2）粘貼紋理信息

三維數(shù)字模型建立以后，這些紋理信息并沒有存在模型上，還無(wú)法真實(shí)地反映出城市三維特征，所以需要將紋理信息粘貼到建筑物的頂面或者墻壁。紋理信息要粘貼到三維模型的各個(gè)層面上，一些比較大的三維模型無(wú)法用一張照片覆蓋，則需要照用分塊攝影的方式處理，將其劃分為多個(gè)照片，然后通過PS軟件進(jìn)行拼接、編輯。

目前，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能大規(guī)模生成三維建模，可廣泛應(yīng)用于各類三維數(shù)字城市、智慧城市、智慧旅游等應(yīng)用，從而使城市、景點(diǎn)的規(guī)劃從二維發(fā)展到三維，改變了傳統(tǒng)的測(cè)繪作業(yè)方式，大幅度提升測(cè)繪行業(yè)的作業(yè)效率。大量更多、更好、更豐富、更精確的城市三維模型產(chǎn)品和服務(wù)的不斷涌現(xiàn)，必將為我國(guó)更有效率的應(yīng)用土地資源、優(yōu)化國(guó)土空間、建設(shè)美麗中國(guó)而增磚添瓦。

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