基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模

徐靖

摘要：倾斜摄影测量技术是目前国内是近几年发展起来的一种新兴测绘技术，该技术已广泛应用于工程建设与物体三维测量等测绘及相关领域，具有高效率、高精度的独特优势。利用倾斜摄影测量技术能够快速获取现场高精度三维数据，结合三维图像处理软件，生成相对应的地理剖面图、局部细节尺寸等信息，对城市三维数字建模提供精准可靠的基础数据。本篇文章主要对倾斜摄影测量在3D数字城市建模中的优势、应用以及发展趋势进行了简单的分析和探讨。

关键词：倾斜摄影测量技术;三维数字城市;三维建模

由于城市化过程不断加快，城市规划需要更准确，更真实，更具有说服力的信息。实景三维模型被广泛应用于城市的数字建模中。传统的航测技术只能简单地获得地面物体上部的相关信息情况，很难从地面的轮廓和纹理获得详细信息。随着摄影技术的发展，这种情况也因倾斜摄影技术的出现而得到了改变。利用多个传感器从不同角度收集地面物体信息，通过斜拍技术能够更可靠、准确地获取到地面物体的具体信息，最终获得真实的三维数字城市建模。

1倾斜摄影测量技术与三维数字建模的概念

1.1倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量技术随着科技的进步在国际摄影制图领域得到了巨大的发展，有很大的市场前景，真正突破了摄影本身由数据处理技术和数据采集技术组成的原有局限。对于地面信息和影像，可以满足多角度数据采集的需求，同时采集的碰撞数据更加真实准确。倾斜摄影测量有以下几个优点：一是能够真实的反映地物状态，其与正射相比，可以从多个角度进行拍摄，在一定程度上解决了对正射时出现的问题玉局限。二是可以提供进行单张摄影时所需要的非常精准的实际测量到的数据。通过相应的软件技术，能够精准的测量到图像的实际长度、角度、面积等方面。第三，能够收集和处理建筑特征的信息。

1.2 三维数字建模

在三维模拟技术和现代空间信息技术不断发展与应用的前提下，建立三维空间模型更加简易化。在此基础上，数字化模型的建立，可以为城市的规划和发展提供宝贵的决策，能够更好的服务于社会。

2倾斜摄影测量技术应用于三维城市建模中的优点和应用方法

2.1优点

（1）与传统照片不同，该照片帮助在不同角度上更好地看到姿态信息、屋顶纹理信息、地板纹理信息，反映了真实情况，弥补了正射镶嵌上的不足。还可使用其他辅助工具直接得到 体积，角度，坡度，高度和长度的结果。

（2）应用于3D数字城市建模时，可以利用大尺度航拍的特点，采用斜拍批量获取纹理的方式，既可以降低制作成本，工作强度也可以得到缓解的同时提高工作效率。与3D GIS技术中使用的3D数据相比，它可以更好的实现图像的共享。

2.2应用方法

3D建模过程中，一个比较简单的建筑通常被看成是一个多面体，几个多面体组合在一起就形成了一个比较复杂的建筑。目前中国新建的建筑比较复杂，所以建模型并不容易，三张斜摄影可能更好获取数据，需要先对数据进行处理，再进行饱和拍摄等。查看统一，再次选择并查看倾斜和垂直图像，另一个进行精确定位，然后进行图像匹配，将DSM数据与真实图像对齐，预览3D数字城市模型的场景，然后实施软件增强以创建最终模型.

3 在三维数字模型建模中倾斜摄影测量技术的应用

3.1IMAGIS城市三维建模步骤

1）提取数据。一般采用地图比例尺1-2000当做参照，再进行提取城市各个景观部分的上界特征、下界特征、平面特征等有关数据，之后在提取的有关数据中提取出对建模来说有用的信息，对它们进行存储管理，并通过计算机系统转换成DXF文件。

2）建立景观模型。通过利用第一步中提取到的有关数据，再基于城市真实存在的工程信息对城市规划地图等相关信息进行匹配。将mapinfo等数据信息导入，以tab格式进行存储，然后通过位相编程对景观数据进行再加工处理，将匹配数据信息保存完整，最终以mif格式存储，做一个没有底面的半密闭五面体。

3）建立地形模型

三维地形模型主要是利用正射影像的方法来获取基底信息，同时将基底信息与半闭五面体叠加起来，最终得到地形模型。在IMAGIS三维模型中，相关的图像数据需要满足与基础纹理匹配并叠加在DOM映射上的条件。

3.2 粘贴纹理信息和纹理采集

3.2.1纹理采集方式

①现场摄影。物是城市三维模型的主要组成部分，以与人们的生活和交通密切相关的元素来表达。因此，这些物体的纹理可以采取数码相机进行现场拍摄，平面坐标也可以通过现有数字地形图和专业高度工具设计的图纸设计获得;②航天航空遥感。航空摄影还也可以获取地面纹理数据和物体高度信息，这是现在获取三维信息的主要方式之一。这项技术已成为DEM和DOM生成的主要数据来源，由于卫星价格的逐步下降，它在影响在纹理获取工作方面有举足轻重的作用。

3.2.2粘贴纹理信息

在建立三维数字模型时，纹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墙壁中嵌入纹理信息。纹理信息必须在三维模型的每个阶段都插入。大型3D模型不能仅用一张照片覆盖，需要进行区块拍摄。把它们分成很多部分，然后用photoshop和编辑软件处理。

4三维建筑纹理信息的采集与处理工作

4.1 获取三维建筑物的纹理

（1）采集所需要的建筑物的3D纹理。首先对采集区域内的建筑物按特定的顺序进行标注，后续的采集工作顺序和标注的顺序相一致。把该标记信息作为空间照片的序号，方便后续照片信息数据库的工作。纹理进行采集时候注意以下几点：一是时间的选择，最好在寒冷的冬天或者早春的时候，此时植物在建筑中的藏身之处较少，可以获得更准确的数据。二是尝试选择干燥的时间在进行纹理采集。第三，最好选择一个固定的拍摄时间，这样在同一时期收集的地形元素的信息就会是相同的。

（2）编辑纹理。收集纹理和纹理编辑二者之间有着紧密的联系，相辅相成。编辑纹理工作有以下几个部分：首先用PS对收集到的纹理信息进行编辑，然后对采集到的纹理信息再进行筛选、变换、拼接、扭曲，同时转换文件的格式，让它的格式符合3D模型要求的格式。

4.2 建三维模型

通过无人机斜拍测量技术的应用，根据拍摄角度获得的原始影像数据在亮度，饱和度和距深等方面略有差异，使人们的视觉感受也有所不同。所以所有的图像必须是相同的。然后再根据校正的数据信息，来确定最终准确的位置信息，从而建立起初步的3D城市模型。

4.3 镶嵌

在把照片放入到模型之前，不得忽视很重要的一个步骤就是进行调色处理。选择同一张照片中分辨率最高的照片，可以提高模型的分辨率。把全部图片集合后，要仔细检查dom，看dom中是否有模糊或疏漏的问题，然后及时修改，写出相关的问题。由于城市地物信息很复杂，因此包括学校，医院，商业区，市区等，采用人工Mosaic的方法来避免高层建筑不同投影方式造成的图像失真或畸变。根据切割要求，利用地理定位文件，以文本形式输出3D模型的平面图形。

5对倾斜摄影测量技术的未来展望

倾斜摄影技术可以获得更广泛的数据信息和更准确的图像信息。生成的图像可以相互叠加，简化了三维智能对象的重构。最重要的是，它通过多层纹理映射提高了效率，从而降低了测量成本。

在未来的发展中，还需要不断探索及创新，通过不断的技术交流，学习先进技术，例如倾斜侧影中加入雷达技术、红外技术等，用无人机（UAV）将增加测量范围，提取大数据和信息可以通过3D建模的方式。

6.结束语

综上所述，数字摄影测量技术要想应用到建模三维城市建模中，能够使得三维数字城市和建模确保精准有效，可降低生产成本并利用信息和数据，同时提高服务质量，提高生产质量。

参考文献：

[1]陈永健，陈曦.基于倾斜摄影测量技术的城市实景三维建模方法研究[J].资源信息与工程，2018，33（04）：127-128.

[2]张晓恒，基于倾斜摄影技术的城市三维实景建模及轨交线路设计方法研究[D].石家庄铁道大学，2018.