李玖

摘 要：城市作為現(xiàn)代文明的中心，逐步成為了社會變革的主要標志。在當今城市化進程中，城市建筑物的信息的測量已經(jīng)不滿足于現(xiàn)在落后的、拍攝時間長的傳統(tǒng)方式，而是需要通過建設城市區(qū)域的三維建模，并采用將數(shù)字地面采集技術和傳統(tǒng)航空攝影技術相結合的傾斜攝影技術，以此對城市的空間信息進行綜合管理和服務，才能夠滿足當前城市快速發(fā)展所面臨的應用需要。

關鍵詞：傳統(tǒng)正射影像；傾斜攝影測量；城市三維建模

傾斜攝影測量技術作為一個新興的廣受矚目的技術方法，不再局限于傳統(tǒng)正射影像的只能從垂直角度拍攝的方式，它通過將多臺傳感器放置在同一飛行平臺上，再同時從垂直、前視、后視、左視、右視等多個不相同的角度采集影像，從而反映地物更加真實的實際情況，并獲取地面建筑物更加精準的數(shù)據(jù)信息，便于內(nèi)業(yè)人員分析整理數(shù)據(jù)，從而極大的補充了傳統(tǒng)攝影影像應用的不足，所以在城市三維建模中有廣泛的應用前景。但國內(nèi)的城市三維建模中的傾斜攝影測量技術仍處于實驗階段，需要進一步的研究和對其進行近一步推廣。據(jù)此，本文將重點針對傾斜攝影測量的相關技術和展開相關的探究工作。

一、傾斜攝影測量的相關技術

基于傾斜攝影數(shù)據(jù)的三維測量技術主要研究傾斜攝影測量的基本原理、傾斜攝影測量的特點、傾斜攝影測量的相關技術等三大部分。

⑴傾斜攝影測量的基本原理。通過將多臺傳感器放置在同一飛行平臺上，除了運用傳統(tǒng)攝影測量的垂直角度，傳統(tǒng)航空攝影測量被先進技術處理從而制作4D產(chǎn)品外，為了獲取地面上的建筑物的側面的紋理信息還增加了前視、后視、左視與右視其他四個不同的角度采集影像，前視、后視、左視與右視四個傾斜攝影影像，要求采集影像的傾斜角度在15°—45°之間。在一個時段內(nèi)，為了選擇最清晰的一張制作細部紋理，內(nèi)業(yè)人員需要連續(xù)拍攝幾組影像重疊的照片，并且在這些相片中都能找到同一建筑物，這樣內(nèi)業(yè)人員可以在最后對傾斜影像進行分析和整理分析。

⑵傾斜攝影測量的特點。特點一：地物周邊情況被真實的反映出來。傾斜攝影測量所獲得三維數(shù)據(jù)可真實地反映地物的外觀、位置、高度等屬性，增強了三維數(shù)據(jù)所帶來的真實感，彌補了傳統(tǒng)人工模型仿真度低的缺點。特點二：單張影像測量可通過傾斜影像實現(xiàn)。通過使用對應著的應用軟件，可直接實現(xiàn)包括長度、高度、角度、坡度等的量測，這使得應用成果可用在公安、應急、測繪、旅游、環(huán)保等行業(yè)。由此看出傾斜攝影技術在各個行業(yè)中的應用得到廣泛擴展。特點三：可采集建筑物側面的紋理。針對城市三維建模的各種應用，利用傾斜攝影在空間中成圖的規(guī)模巨大的特點，利用批量提取的先進方式，能夠使城市三維建模的原料利用率大幅提高，減小污染并使成本減少。

⑶傾斜攝影測量的相關技術。技術一：多視影像聯(lián)合平差。多視影像聯(lián)合平差需要將影像間的相互遮擋的關系的方位元素和空間景物變形充分考慮在內(nèi)，為了得到相對較好的同名點匹配結果，需要對各級影像處理采取由粗到精的方式方法，運用自由網(wǎng)光束法和同名點自動匹配平差。技術二：多基元、多視影像匹配。近年來隨著計算機視覺的興起，逐漸發(fā)展起來了多基元、多視影像匹配。傾斜攝影測量的基本要素之一是影像匹配，多視影像又具有分辨率高、拍攝范圍大等特點，由此通過搜索多視影像上的特征，地面建筑物的二維數(shù)據(jù)就可以被確定下來，影像的三維特征就可以通過不同視角的二維特征轉化出來了。例如：墻面的確定可以先給予一定的權值，并且將墻面按種類進行歸類，要想獲取建筑物的側面結構，再將地面建筑物的各個墻面進行平面掃描和分割，并提取出建筑物屋頂?shù)母叨群洼喞?。技術三：攝影影像的糾正。首先根據(jù)各影像的方位元素的解算結果，選擇適當?shù)挠跋衿ヅ淠繕?，進行密集匹配和特征匹配，為了提高計算效率也可以引入并行算法。再將不同匹配目標進行融合，通過進行濾波處理，形成統(tǒng)一的DSM。最后根據(jù)攝影圖像顯示的連續(xù)地形和離散的地面建筑物對象的空間分布和形狀特征，通過輪廓繪制、片面擬合、重建屋頂?shù)确椒ㄖ匦率占畔ⅲ俑鶕?jù)密集匹配和聯(lián)合平差的結果建立像方和物方的同名對應關系，繼而建立全局優(yōu)化采樣的糾正。

二、城市三維模型建立方法

（一）城市基礎信息搜集

（1） 數(shù)字線劃圖

在數(shù)字測圖中，最為常見的一類就是數(shù)字線劃圖，它較全面地描述了目視效果與地表現(xiàn)象，它有的色彩。數(shù)字線劃圖為了表達地形及地面建筑物的地理矢量數(shù)據(jù)集，通常是用特定圖形符號或點、線、面的形式。坐標點用來表示在矢量數(shù)據(jù)中的點要素，坐標組用來表示線要素；面要素則表示為首尾點重合的一串坐標組及相應的屬性值，通過地面建筑物的外框和坐標等信息可以使內(nèi)業(yè)人員快速生成白模。

（2） 城市測區(qū)劃分

首先收集數(shù)據(jù)與分析資料，再將相似的或相同的模型劃分為一個測區(qū)，最后將地物的四個側面傾斜影像進行模型命名和紋理編號，這樣就方便了把相似紋理共享，更有利于項目管理。

（3） 地物傾斜影像

地物傾斜影像不僅能夠真實地反應地物情況，而且還通過采用先進的定位技術，嵌入精確的地理信息、更豐富的影像信息、更高級的用戶體驗，極大地擴展了遙感影像的應用領域，并使遙感影像的行業(yè)應用更加深入。

（4） 地物屬性表

地物屬性表能詳細記錄地物的具體名稱，并對應著模型名稱、坐標、紋理編號、航向重疊、旁向重疊、航速、航高等信息。

（5） 結合表

結合表記錄了模型名稱，坐標，編號，紋理等信息，便于查找出某個模型是由哪個作業(yè)員制作，哪個檢查員檢查，它是模型的分圖依據(jù)，也方便內(nèi)業(yè)人員對測繪項目或工程的管理。

（二）建筑模型細部分析

建筑模型可以直觀的表現(xiàn)出設計者的設計意圖，彌補圖紙在表現(xiàn)上的平面性和不生動性。它既是設計師設計過程的一部分，同時也屬于設計的一種表現(xiàn)形式，被廣泛應用于城市建設、房地產(chǎn)開發(fā)、商品房銷售、設計投標與招商合作等方面。白模在初步具備建筑的外框，高程等信息后，再經(jīng)過內(nèi)業(yè)人員分析傾斜影像的具體細部，建造出建筑的屋頂，飄窗，老虎窗，觀景臺，陽臺，門斗等細部信息，合成精細白模。

（三） 模型紋理制作

利用傾斜影像和圖像處理軟件，對地面建筑的精細白模進行紋理制作，由于紋理可以多次變換，因此只制作具有代表性的建筑物紋理即可。內(nèi)業(yè)人員在傾斜影像上找到建筑物的某個細節(jié)紋理，通過消失點、變換等方式精確制作建筑物的紋理。

（四）模型合并

內(nèi)業(yè)人員通常習慣將模型調(diào)整為正南正北的方向，并且將模型移動到坐標原點進行制作，制作完畢后，再將模型放回原有的位置，通過移動，法線對齊，軸點旋轉等操作，將模型歸位，并將多人制作的模型統(tǒng)一合并為一個模型。

結束語

傾斜攝影是近年來興起的航空攝影新技術，是對傳統(tǒng)正射攝影的革命性突破，因其能夠從中低空采集地表物體的側面紋理信息，大大提高了快速自動建模大面積連續(xù)影像的獲取效率，使得自動建模取代造價不菲、效率低下的人工建模得以迅速推廣。本文講述了傾斜攝影測量的基本原理、特點、關鍵技術以及傾斜攝影測量在城市三維建模中的應用。傳統(tǒng)的攝影測量只能是在垂直方向，而傾斜攝影技術的出現(xiàn)彌補了短板。傾斜攝影技術是對三維建模和傳統(tǒng)測繪兩者發(fā)起的革命，全新的技術或許會改變今后的行業(yè)發(fā)展。行業(yè)內(nèi)傾斜攝影產(chǎn)業(yè)鏈上下游的各個企業(yè)對未來的形勢極為看好，大力推動下的傾斜攝影必然會得到更多關注。三維作為二維未來注定的發(fā)展趨勢，傾斜攝影已經(jīng)被擺在一個歷史轉折點的面前，需求帶動著技術的發(fā)展，傾斜攝影擁有著無限的發(fā)展空間。傾斜攝影測量在城市三維建模中的應用成果已得到了應用驗證，獲得了用戶的好評。而且其社會經(jīng)濟效益顯著，并具有重要的示范作用和推廣價值。

參考文獻：

[1]張月琴.航空攝影測量技術的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2014，（14）.

[2]閆紅蕊.淺談我國航空攝影測量發(fā)展現(xiàn)狀[J].商品與質(zhì)量：房地產(chǎn)研究，2014，（29）.

[3]朱振棟.環(huán)保彈射模型紙飛機[J].航空模型，2014，（6）.