基于倾斜摄影测量技术的智慧城市D产品制作工艺研究

张悦

摘 要：倾斜摄影测量技术是近年来出现的新型航空摄像技术，相较传统的垂直摄影，这一技术能够从多个角度实现地面物体的摄影，并通过搭载的仪器可以更加准确地获得地面数据，在“智慧城市”建设的当下倾斜摄影技术无疑是与之最为契合的发展方向。基于此，本文拟对倾斜摄影技术及城市5D产品的制作做了简要的考察，希望能够为相关部门提供参考与借鉴。

关键词：倾斜摄影测量技术；智慧城市；5D产品制作

中图分类号：P231 文献标志码：A

0 前言

经济的发展与科技水平的进步，给人们享受高水平的生活提供了坚实的物质基础，生活质量的提升也促进了人们观念的改变，目前人们对城市的需求已经从满足居住转向了“智慧城市”，在我国许多城市已经开始了“智慧城市”的改造工程。

所谓“智慧城市”主要侧重在城市的建设与管理方面，相较传统的城市建设，智慧城市要求城市的建设与管理更加精细化、系统化、可视化。因此，在进行智慧城市建设之时，需要获得城市建设过程中的实景三维数据等信息，如果没有这些高精度的数据支撑，智慧城市建设只能成为空中楼阁。所以，怎样更为快速地、精确地完成这些数据的搜集和建设，尤其是城市的模型数据的建设，是在进行智慧城市建设时尤其要解决的前提问题。

顺着这一思路，近年来随着倾斜摄影技术的发展，在智慧城市数据采集与建设中采用这一技术已经较为广泛。并且，就实际经验来看，倾斜摄影与测量技术在智慧城市建设中已经取得了较大的成绩。下面我们便对这一问题展开具体地论述。

1 倾斜摄影测量技术概念

过去的航空摄像采用的是垂直摄影，指的是通过在飞行器上的照相机，在与地面垂直的情况下进行拍摄，以实现地面图像的采集工作。相较于这样的垂直摄影，倾斜摄影同时增加了多个照相机，因此可以完成从前、后、左、右及垂直等5个角度的摄影。就此来看，倾斜摄影技术在支持二维数据采集的前提下，又能够同时采集到地面物体的斜面情况，这样就能够轻松完成地面物体的三维数据模型制作，方便下一步的智慧城市的搭建工作。关于倾斜摄影的实例，参见图1。

除了上述的技术功能之外，倾斜摄影还同时支持数据测量，通过设置在摄影系统中的GPS及IMU设备，可以获取拍摄区域的位置信息，获得的POS系统数据还可以用来帮助数据处理，利于其后的三维数据分析工作。相较过去的测量技术，借由这些设备的测量工作在精确度上更高，因此更利于智慧城市的建设。

2 智慧城市5D产品制作技术

2.1 智慧城市与5D产品制作的联系

一般来说，智慧城市5D 产品的制作是通过对地形图与等高线图的测绘等实现的。在进行地形图与等高线图的测绘后，一般会得到测量地区的3D及4D测绘成果，包括DEM、DOM、DLG及DRG等模型。这些测绘成果也是建立在倾斜摄影技术之上的。然而，随着目前对智慧城市建设要求的提升，以往建立在这些模型的3D及4D产品已经难以满足建设需求，需要进一步的实地测量工作。由此，DMI（Digital Measurable Image 可量测实景影像）的技术被引入，通过这些可量测实景的影像，就能够基本满足智慧城市的建设需要，这就是智慧城市与5D产品制作之间的关系。

2.2 基于倾斜摄影测量技术5D 产品的应用

就上文来看，在3D及4D测绘成果的基础上，综合DOM、DEM、DLG等模型技术，再通过倾斜摄影技术，可以获得高分辨率、高清晰度的地区航空相片资料，其精细度甚至可以精确到米。就以往来说，传统的3D建模对于地面真实情况并不能十分准确地反映，而在引入可量测实景影像的技术后，这一问题可以得到较为完美地解决，在5D产品中可以准确获得模型的位置、空间等数据信息，从而给智慧城市的规划与建设提供坚实的技术基础。

3 倾斜摄影技术与5D产品制作

3.1 传统三维建模与倾斜摄影三维建模的比较分析

过去3D模型生成，不仅要经过外业纹理采集、模型构建、纹理贴图3个步骤，而且其中对人工参与技术完成的水平要求较高，相当一部分工作需要纯手工来完成。但是建设“智慧城市”的过程中，往往要求大规模，大面积的基础数据。因此，过去的人造建模方法面对大面积的建模有可能“力不从心”，人力成本损失严重，也消耗了大量的时间成本，完成一个项目往往要求10个月以上甚至更长。即使按时完成，因数据具有时效性，许多测量也发生了偏差，城市的规模，发展现状，地理位置等都无法体现出来。另外，建模过程中的纯手工干预是纹理贴图部分，所以模型的纹理相对不真实，不能客观，真实地利用数据反映城市的现状。

相较这种传统的测量与建模，建立在倾斜摄影测量技术上的城市3D模型的建设是一种全新的全自动的建模技术，在飞行器完成飞行任务后，软件就能夠自动地进行建模的工作，其中极大地解放了人工的束缚，所以也极大地降低了工作成本。在工作效率上，因为全自动的实现，倾斜摄影的3D建模速度极快，每一次的工作周期完成后，基本上能够完成约20平方公里的建模任务。因此，建立在倾斜摄影技术上的3D建模技术，不仅有着低成本高效率的优势，同时能够自动完成一些基本的工作，所建立的模型也能够较为直观准确地表现出所测量城市的情况，所以该技术与智慧城市的建设工作极为契合，有着极大的前景与意义。

3.2 城市实景3D模型的制作

城市实景3D模型的制作需要借用电脑软件来完成，常用的软件如Photomesh等，皆可以实现城市实景3D模型的自动制作。并且，借由倾斜摄影的技术，我们可以对摄影采集的各种数据进行几何修正处理，并加以多视角匹配、纹理自动覆盖等手段，继而对3D模型进行打磨、细刻等处理，使得建立的3D模型更加生动准确，之后再进一步结合地面建筑物的具体信息进行纠正，这样就能够完成城市实景3D模型的制作了。对于城市实景3D模型制作的过程，可以参见图2。

结语

上文我们简要地对基于倾斜摄影测量技术做了介绍与分析，可以了解到，倾斜摄影测量技术摆脱了以往垂直摄像的限制，在进行航空采集时可以同时完成多个角度的测量工作，因此这样得到的画面与数据可以更加方便地投入到城市3D模型的建设工作之中。再利用电脑技术的辅助，建模工作甚至可以自动化完成，这样不仅仅解放了人工的限制，而且建立的模型也更加精细、准确，效率也更高，而成本则大大降低，我们可以发现新技术在其中发挥的巨大作用。

总之，倾斜摄影测量技术十分有利于智慧城市5D产品的制作，在智慧城市建设成为时代趋势的当下，进一步推行倾斜摄影测量技术，是城市设计与建设部门需要密切关注的焦点问题。

参考文献

[1]杨国东， 王民水.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].测绘与空间地理信息，2016， 39（1）：13-15.

[2]李德仁，胡庆武.基于可量测实景影像的空间信息服务[J].武汉大学学报（信息科学版）， 2007， 32（5）：377-380.