浅析倾斜摄影技术在城乡规划中的应用

张凌瑞

太原市城乡规划测量中心 山西 太原 030002

前言

倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新的测量技术。它改变了以往航测遥感影像只能从垂直方向拍摄的局限性，倾斜摄影测量技术通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集，快速、高效获取丰富的数据信息，真实地反映地面的客观情况，满足人们对三维信息的需求。目前，倾斜摄影测量技术已经应用于实际的生产实践[1]。倾斜摄影能够快速、大范围的获取地表自然地物或人工建筑的整体三维模型。与传统手工三维建模相比，倾斜摄影生成的三维模型具有纹理真实感强，建模效率高等突出特点。以倾斜摄影成果作为城市规划的基础地理信息数据，可以使规划方案的展示在三维环境下更加直观形象，可以通过日照分析、视线分析等三维分析方法对规划方案进行更科学有效的评价。

1 概述

倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新的测量技术。它改变了以往航测遥感影像只能从垂直方向拍摄的局限性，倾斜摄影测量技术通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集，快速、高效获取丰富的数据信息，真实地反映地面的客观情况，满足人们对三维信息的需求。目前，倾斜摄影测量技术已经应用于实际的生产实践。倾斜摄影能够快速、大范围的获取地表自然地物或人工建筑的整体三维模型。与传统手工三维建模相比，倾斜摄影生成的三维模型具有纹理真实感强，建模效率高等突出特点。

2 数据处理

2.1 空三处理

三维建模软件的空三解算过程主要分三步。首先需要提取每张照片上的特征点，接下来通过特征点进行同名像点匹配，生成大量的连接点，最后根据匹配信息以及输入的像片控制点进行光束法平差，剔除粗差点，解算出连接点的实地坐标及每张像片的外方位元素。实际项目中使用了26个像控点参与空三解算，剩余20个点作为检核点进行精度检验。经过统计，控制点平面中误差为6.3cm，高程中误差4.1cm，检查点平面中误差为5.9cm，高程中误差4.9cm，考虑到实际项目中像片的地面采样间隔为5cm，基本将误差控制在一个像素大小，空三成果精度较为理想。

2.2 三维模型生成

空三解算通过后，利用三维建模软件的建模功能，通过影像同名点匹配技术，可生成基于真实影像的超高密度点云，再根据点云数据生成数字表面模型（DSM），并自动将纹理映射到DSM上，并以此生成基于真实影像纹理的高分辨率实景真三维模型，形成整体的三维模型数据。这种三维模型对真实场景在原始影像分辨率下的全要素级别的还原达到了无限接近真实的极致[2]。

3 数据应用

城市规划需要使用地形图、影像图、三维模型等多种形式的地理信息数据作为基础数据。倾斜摄影成果通过处理，可以转化为上述类型的数据加以利用。

3.1 精度检测及质量评定

三维实景模型可以多角度的观察项目区地物，并可以获取建筑物的位置、高度以及地面高程等信息，将规划审批资料和竣工测量报告与三维实景模型进行比对分析，很容易发现三者的不同之处，为规划行政审批部门提供真实可靠的竣工核实报告。

3.2 空三加密及实景三维建模创建

在获取地面高分辨多视影像的基础上，基于DP－Smart专业软件平台，对多视影像进行区域网联合平差、空三加密。利用影像密集匹配技术计算同名点坐标，进而生成对应地物高密度点云数据，基于点云数据来构建地物TIN模型、自动映射纹理来创建模型，最后得到项目区实景三维模型。

3.3 真正射影像生成

传统的数字正射影像图是在数字高程模型的基础上进行生产的，影像图上的房屋、桥梁等建筑具有投影差，严重影响了影像图的准确判读。真正射影像是将正射影像纠正为垂直视角的影像产品，表现为地形、建筑物等要素没有投影差、建筑物间无遮挡的正射影像图，全面无遗漏地展现了地面上的物要素。以倾斜摄影空三处理结果为定位基础，以生成三维模型时的高精度DSM 数据为高程数据源，对原始影像中的下视影像进行正射纠正，利用其他方向的影像对遮挡部分进行修补，便可生成真正射影像。

3.4 利用倾斜摄影模型进行地形图测绘

与用传统的摄影测量方式不同，采用倾斜摄影模型进行地形图测绘，不需要专业的立体显示设备，对作业人员的立体感没有特殊要求，可以直接在三维模型上对地物进行量测。倾斜摄影模型可以准确定位建筑物的侧立面，因而在勾画建筑物时可以直接勾画其建筑主体，省略掉了房檐改正的环节，并且可以判读出房屋的层数，减少了外业调绘的工作量。使用清华山维软件进行倾斜摄影模型测图，需要先把三维建模生成的 osgb格式三维模型转换为 dsm 格式的数据，接下来加载转换后的数据。软件会自动打开一个三维模型窗口和一个二维矢量窗口，两个窗口会进行联动，在三维窗口描绘的地物会自动显示在二维窗口中。对于比较规整的矩形房屋，可以选择“五点房”功能进行绘制；对于不规则房屋，可以通过按住 ctrl 键捕捉每个角点的方式绘制。除了房屋之外，水系、管线、道路、植被、地貌等信息均可以按照类似的方式在立体模型上进行采集。

4 结束语

利用倾斜摄影方式进行城市规划基础地理信息数据的生产，具有获取速度快，覆盖范围大，数据精度高，模型真实感强，二三维一体化，成果应用形式多样等特点。随着城市规划逐步转向信息化、智能化、三维化，传统的数据生产手段已逐渐难以满足高水平城市规划管理的需求，倾斜摄影技术将会在城市规划中得到更广泛的应用。