晏卿

（陜西地建房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西西安 710000）

0 前言

改革開(kāi)放四十多年來(lái)，我國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)生了翻天覆地的變化，農(nóng)業(yè)科技、生產(chǎn)力以及農(nóng)民群眾的基本生活質(zhì)量都獲得翻倍的提高。在這樣的背景下，國(guó)家提出了“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略倡導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)加快新農(nóng)村的建設(shè)，構(gòu)建生態(tài)宜居的新農(nóng)村景象，提升廣大農(nóng)民群眾的生活幸福感。因此，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施中，構(gòu)建美好的鄉(xiāng)村景觀是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)生態(tài)宜居的重要形式，同時(shí)也是必要的基礎(chǔ)條件。而要想構(gòu)建美好的鄉(xiāng)村景觀，還必須積極借助現(xiàn)代科技手段，提高鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)的水平。

1 鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)的重要性分析

鄉(xiāng)村景觀與城市景觀相對(duì)而言的概念，泛指在廣大鄉(xiāng)村區(qū)域范圍內(nèi)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、習(xí)俗以及自然等多種現(xiàn)象的綜合表現(xiàn)。在人類(lèi)發(fā)展史中，鄉(xiāng)村是隨著原始農(nóng)業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的，也是人類(lèi)最早的文化發(fā)源地。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，廣大勞動(dòng)人民與大自然之間開(kāi)展了相互雕琢與改造，在這一過(guò)程中，逐漸出現(xiàn)了“暖暖遠(yuǎn)人村，依依墟里煙”“綠樹(shù)村邊合，青山郭外斜”這種寧?kù)o且美好的鄉(xiāng)村景觀風(fēng)貌。在實(shí)際生活中，鄉(xiāng)村景觀主要包括鄉(xiāng)村聚落景觀、文化景觀和植物景觀等。具體而言，主要分為民房、房前屋后林、聚落、耕地、村頭聚會(huì)地、籬笆、農(nóng)用道路、田間小道、自然河流，池塘、近郊山林、雜木林以及祠堂、石碑、石墻、水井、水車(chē)、晾曬糧食的架臺(tái)等。

“綠水青山”與“金山銀山”，是習(xí)近平總書(shū)記在論述我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系時(shí)多次提及的兩個(gè)概念。因此，在建設(shè)鄉(xiāng)村景觀時(shí)，我們必須根據(jù)習(xí)近平總書(shū)記提出的“寧要綠水青山，不要金山銀山”這“兩山理念”作為行動(dòng)指導(dǎo)，以促進(jìn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)的升級(jí)、社會(huì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及生態(tài)環(huán)境的提升。而鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)工作正是根據(jù)習(xí)總書(shū)記提出的行動(dòng)指導(dǎo)對(duì)鄉(xiāng)村現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)行的規(guī)劃。因此，加強(qiáng)鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)，對(duì)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的推進(jìn)具有十分重要的意義，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村的現(xiàn)代化發(fā)展。

2 多視圖影像三維重建技術(shù)分析

三維重建技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的重要內(nèi)容之一。它是從單視點(diǎn)圖像或多視點(diǎn)圖像重建三維信息的過(guò)程。多視圖影像三維重建技術(shù)是根據(jù)融合多幅圖像中的信息進(jìn)行三維信息重建的過(guò)程。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，基于信息技術(shù)支持的計(jì)算機(jī)圖形、圖像處理、輔助設(shè)計(jì)等多媒體技術(shù)已經(jīng)廣泛深入地應(yīng)用到了社會(huì)的各行各業(yè)中，且發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，人們可以借助無(wú)人機(jī)攝像技術(shù)來(lái)要獲取某一物體表面的三維信息，然后借助相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)多視圖重疊影像進(jìn)行重構(gòu)定向處理，使之生成正射影像DOM 和數(shù)字高程模型DEM。其路徑如圖1 所示。

在早期的三維重建中，通常對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行預(yù)標(biāo)定，或者根據(jù)特定的軌跡進(jìn)行重建。然而，這種三維重建只能在靜態(tài)形狀或已知環(huán)境下進(jìn)行，在應(yīng)用上存在一定的局限性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的無(wú)人機(jī)多視圖幾何三維重建技術(shù)獲得廣泛的應(yīng)用。這一技術(shù)具有如下的優(yōu)勢(shì)：首先，快速高效?；跓o(wú)人機(jī)的多視圖影像三維重建技術(shù)操作簡(jiǎn)單，在出圖精度和速度方面較傳統(tǒng)常用的航片處理軟件，Photo Scan 比Easy UAV 等更具優(yōu)勢(shì)；其次，這一技術(shù)中應(yīng)用的Photo Scan，對(duì)于傾斜攝影測(cè)量、多源影像以及多光譜影像等影像可以進(jìn)行自動(dòng)空三處理，同時(shí)，還能高效、快速地對(duì)與影像相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)如非常規(guī)的航線數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理，高效快速地生成真實(shí)坐標(biāo)的三維模型。

圖1 多視圖影像三維重建技術(shù)生成路徑流程

3 多視圖影像三維重建技術(shù)在鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

在鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)中應(yīng)用多視圖影像三維重建技術(shù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

3.1 做好數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)備工作

當(dāng)前，我國(guó)雖已完善北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，但因?yàn)槲覈?guó)部分農(nóng)村位于偏遠(yuǎn)山區(qū)，或者是周?chē)鷼庀髼l件不是很理想，導(dǎo)致衛(wèi)星圖像的清晰度不高，而且，在場(chǎng)地現(xiàn)狀方面的信息較為缺少，無(wú)法為鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)信息。針對(duì)這樣的鄉(xiāng)村地區(qū)，要想應(yīng)用多視圖影像三維重建技術(shù)，首先必須做好準(zhǔn)備工作。在實(shí)際操作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)選取數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，并做好定位控制點(diǎn)。此外，應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行多圖像采集工作，還必須選擇光照條件較好、風(fēng)力影響不大的良好天氣環(huán)境，并提前進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行報(bào)備，取得合法的飛行資格。

3.2 科學(xué)進(jìn)行航線任務(wù)規(guī)劃

完成數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)備工作以后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)科學(xué)進(jìn)行航線任務(wù)規(guī)劃工作。在實(shí)際操作中，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)測(cè)量工作的實(shí)際需求，合理選用Ardu Pilot、Ug CS 和Pix4Dcapture 等軟件操控?zé)o人機(jī)系統(tǒng)，對(duì)航測(cè)工作進(jìn)行飛行任務(wù)設(shè)定，并合理規(guī)劃航測(cè)的高度、范圍和時(shí)間。而且，設(shè)計(jì)人員還必須根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》的要求，經(jīng)過(guò)細(xì)致的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果科學(xué)設(shè)定本次飛行任務(wù)的旁向重疊度與航向重疊度，在最大限度上保障航片拍攝的質(zhì)量，避免出現(xiàn)航拍漏洞或重復(fù)飛行的情況。

3.3 科學(xué)進(jìn)行航片匹配處理

完成無(wú)人機(jī)航拍后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)精心篩選足夠數(shù)量的航片，然后將多余的航拍影像剔除。然后打開(kāi)Photo Scan 軟件，選擇“Add Photos”，將精心篩選保留的航片添加到Photo Scan 軟件中，并運(yùn)用“Align Photos”進(jìn)行匹配處理。在這一環(huán)節(jié)的操作中，工作人員先將導(dǎo)入的航片對(duì)齊，然后以航拍的坐標(biāo)和高程等作為參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)的相似度，運(yùn)用“Align Photos”進(jìn)行自動(dòng)排列，而且，在排列的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員為了實(shí)現(xiàn)快速的排列，還可以不必考慮排列的精準(zhǔn)度，以促進(jìn)圖像的快速匹配。

3.4 構(gòu)建密集點(diǎn)云并生成網(wǎng)格

完成圖像匹配后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)運(yùn)用“Align Photos”，將所有影像圖片設(shè)置在同一空間參考系下，然后細(xì)致計(jì)算基于影像坐標(biāo)的超高密度點(diǎn)云，使其能夠形成設(shè)計(jì)需要的集合。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員還要精心提取相應(yīng)的點(diǎn)云，構(gòu)建出需要進(jìn)行鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)區(qū)域外表的特性，形成空間分布模型圖。完成密集點(diǎn)云的構(gòu)建后，工作人員要將其生成網(wǎng)格及紋理，賦予該景觀區(qū)域相應(yīng)的地物要素等相關(guān)的紋理信息，然后進(jìn)行圖像貼圖處理。

3.5 合理生成數(shù)字高程模型

完成貼圖處理后，設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)上述工作所獲取的數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用“Align Photos”，將其生成數(shù)字高程模型，完成三維重建工作。在這一環(huán)節(jié)的操作中，在完成高分辨率正射影像的拼接后，還應(yīng)該巧妙借助GIS 軟件，將生成的正射影像進(jìn)行可視化與三維動(dòng)態(tài)的交互，同時(shí)細(xì)致測(cè)量該景觀區(qū)域的面積及距離數(shù)據(jù)，以為后續(xù)的一系列分析工作提供數(shù)據(jù)參考。而且，這樣的操作還能幫助設(shè)計(jì)人員獲得更加清晰、更加直觀的景觀設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)，設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)直觀展示的數(shù)字高程模型，對(duì)該村落景觀進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，或是延續(xù)場(chǎng)所人脈，或是保留農(nóng)業(yè)體驗(yàn)，或是借景田園風(fēng)光，為鄉(xiāng)村景觀的空間布局、空間營(yíng)造、組織形態(tài)、細(xì)部景觀的設(shè)計(jì)提供參考。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鄉(xiāng)村景觀建設(shè)是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興斬落中構(gòu)建宜居生活重要的手段之一。為了更好地進(jìn)行鄉(xiāng)村景觀的建設(shè)，還必須重視鄉(xiāng)村景觀的設(shè)計(jì)工作。本文就分析了基于無(wú)人機(jī)的多視圖影像三維重建技術(shù)在鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略，這僅是筆者的一點(diǎn)個(gè)人淺見(jiàn)，可能還存在分析或表達(dá)不到位的情況，但希望能對(duì)我國(guó)鄉(xiāng)村景觀的設(shè)計(jì)工作提供參考，更好地利用多視圖影像三維重建技術(shù)開(kāi)展鄉(xiāng)村景觀設(shè)計(jì)工作，構(gòu)建更加美麗的鄉(xiāng)村景觀。