无人机航摄在城市三维建模中的应用探究

摘 要：随着城镇化进程的加快，城市建设用地在规模上越来越大，其所涉及的规划管理范围也越来越宽广。若仍以之前人力进行土地勘测不但在数据收集上时间较长，且在效率上较低。而随着现今无人机航拍技术的提高，在诸多行业中都得到了广泛应用。在文章研究中就以无人机航摄在城市三维建模中的应用情况进行分析，以能够对无人机在城市航摄过程的应用情况等进行了解，希望能对城市土地资源数据收集与应用，提供一定的参考价值。

关键词：无人机航摄；城市三维建模；应用分析

1 概述

当前无人机技术有了较大提升，且在诸多行业中都被广泛应用，尤其是将无人机进行低空拍摄，能够满足诸多领域对勘测或者规划等的要求。与此同时，使用无人机进行低空测绘不单单在政府部门所应用，且在国内诸多企业中也开始以无人机进行航拍作业，如进行工程测绘、地平面勘测等。虽然在诸多领域中都有卫星遥控、大飞机遥感等的应用，但是随着无人机航拍技术的发展，研究以无人机遥感航拍技术为基础，将其应用于建立城市三维模型具有重要意义。通过无人机航摄在城市三维建模中的应用能够通过精准的数据来为城市多种行业的土地规划起到深度应用。如在政府部门城市规划中通过无人机对城市进行俯瞰全景影像拍摄，也能够对土地资源规划、监督、审查等方面起到良好辅助作用。

而随着三维技术近些年的发展，在国内诸多行业中也被广泛应用。过去人们对二维技术应用较多，但是随着二维技术的完善和提高，也使得所航攝的影像质量有了同步提升，在一定程度上促进了三维建模的应用。三维建模是在二维建模的基础上得到的质量提高，不单单在清晰度上更加明显，其所展示的视觉效果也更加明显。目前，以遥感来控制无人机进行航摄作业应用较多，且对测绘工作的开展具有一定效果。[1]一般来说，无人机航摄作业在城市中的应用都是进行低空飞行的，所以受天气或者气候等的影响较小，且无人机平台中所具有的数字彩色航摄相机以及GPS定位数据等，能够在成像上更加清晰，且分辨率较高，对城市三维建模应用上所取得的效果也较为明显。

2 规划前期现状调查应用

在城市中应用传统方式进行城市规划，无异于对各种比例尺线划地形图、航拍图、或者卫星遥感图等进行的应用，或者是通过规划测量人员实际到现场进行场景拍摄。但是这种数据采集方式不但在可视性上较差，且不够直观。[2]并且，虽然使用卫星遥感图也能够拍

摄成像，但是其所花费的成本以及程序等方面仍存在较大制约因素。而利用人员现场拍摄的方式也存在一定局限性，不能完全的对现场情况有进一步了解，这对规划设计人员设计方案的定制起到压制作用。

而通过无人机在城市中进行航摄则有效的改变了这些问题，不但提高了数据采集效率，且在航摄之后就可以快速成像，以此形成所用影像数据，作为资料被人们所使用。除此之外，借助无人机航摄所具有的优势还能够完成数据采集的范围覆盖，能够从多角度、全方位的对数据进行收集，且能够将拍摄到的画面进行精密测量、深层分析等，能够在城市各种项目和规划中被广泛应用，有效提高了规划编制的效果质量。

比如在城市规划监察中对项目实际规划情况，以及其现场实际情况等进行了解则需要进行现场定位，或者是人工测量等工作，不但在效率上较低，且经常会发生错误数据，这对精准测量工作造成较大影响。除此之外，所规划和监察的项目仍在施工过程中，所以如果进行实地勘探的话必然会受到较大制约，进而给实际勘探工作带来更多影响。[3]而采取无人机航摄之后则有效的提升了城市规划监督的工作效率，不但所勘测的资料更加完善和全面，且能够对拍摄的实际情况进行及时的监管，以达到管理作用。与此同时，通过三维建模所保存的数据可以作为今后历史资料被应用，且所保存的数据也更加全面和准确。

3 无人机航摄在城市三维建模中的方案实施流程

3.1 高程点、等高线等属性值错误检查处理

在建立城市三维建模中要借助三维软件来生成俯视图和前视图等，且对高程属性中存在的不足进行查看，通过“特性”的工具栏将属性值进行更改，将过去二维绘图中存在的问题进行解决。将这些问题解决之后要将二维线转换为三维多段线所使用，能够对城市高层建筑，以及河流等地理特征进行分类处理，以此满足三围软件对格式的要求。

3.2 TIN模型的制作

所使用措施：要根据地形图点高程、等高线以及特征线等以GEOPAK模块来生成DAT文件，或者TIN文件，且对TIN文件进行相应编辑和修改，以此作为贴图形式的三维地面模型，且可以通过颜色去区分城市高层建筑和地面等显示。[4]

3.3 对航片影像进行纠正拼接，建立TIN三维地面模型

通过TIN三维地面模型的叠加和合成，以此制作的三位效果图也能够被人们所利用。如利用Descartes模块中功能来对像控点以及主要地物进行多点坐标的拼接和纠正，且在合成之后将TIN文件所打开，选择合成的影像作为材质文件，以通过贴图渲染的方式将三维模型实际情况进行渲染出效果，能够将城市中的高楼大厦、交通情况等有一定了解，能够让人们看到更加逼真的视觉效果。（如图1所示）

图1 城市三维建模成像效果图

4 结束语

通过无人机航摄技术对城市进行测绘，能够满足各行业中对测绘任务的需求。不但所花费的成本更少，且在成图周期上更短，对企业生产成本以及效率方面起到积极作用。与此同时，使用三维建模能够使航拍影像在处理上更加清晰，在分辨率上也更高，使人们在视觉效果上更加具有冲击力。因此，通过无人机对城市进行航摄，通过成像的三维建模能够对设计人员方案的定制和实施起到一定的借鉴作用，也能对其方案设定提供更加准确数据。而在无人机测绘不但能够在城市测绘中广泛应用，在野外环境中也能得到较好应用，不但可以高效的完成所要求的航拍和测绘任务，也可以在此基础上进行应用的延伸，使之能够更加深入的对城市航摄工作所应用。

参考文献

[1]黎富忠.无人机航拍技术在三维建模上的应用[J].广西水利水电，2016（04）：21-23.

[2]薄正权，张宇.倾斜摄影在长春市城市建模中的应用[J].城市勘测，2016（03）：93-96.

[3]王琳，吴正鹏，姜兴钰，等.无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的应用[J].测绘与空间地理信息，2015（12）：30-32.

[4]张涛.无人机航摄在城市规划建设中的应用[J].城市勘测，2014（05）：99-101.

作者简介：李高潮（1974，3-），河南商丘人，现为公司技术副总，主要从事工程测量、房产测量、地籍测绘、无人机航测、地理信息系统等相关的管理与研究工作。