初探倾斜摄影测量在现代城市建设中应用

郑国林

随着城市化进程的推进，城市建设呈现了多样化、复杂化的趋势。这在客观上催生了测绘新技术的诞生。一些以现代信息技术发展为基础的信息化测绘工具和手段也不断地应用于现代城市的各项工程建设中，其中包括倾斜摄影测量技术。

一、城市建设中的倾斜摄影测量及其应用的意义

（一）摄影测量在实际应用中的发展

传统的摄影测量有一个明显的缺陷，那就是只能为人们提供正面的垂直角度的摄影像，不能进行多角度地观察物象，因而也就难以满足现代城市建设之需要。而倾斜摄像测量则综合地利用了现代科学技术，特别是信息技术的优势，彻底地颠覆了传统摄影测量的理念，实现了多角度采集地面影像信息的功能，很好地满足了现代城市建设的需要。如在城市立交桥工程建设的测量中，我们可以利用一台无人飞行器，根据需要在上面安置多台摄影传感器，就可以很方便地获得一个多角度采集的地物影像信息资料，为人们提供了一个具有更真实感的视觉效果。正是这一优势使得它在现代城市建设中的应用备受人们的青睐。

（二）城市建设中倾斜摄影测量技术的实践意义

首先是为城市总体规划提供更具体、更详实、更形象的影像信息资料。利用倾斜摄影测量技术，可以方便地采集到关于整个城市及其周边环境的真实信息资料。城市规划者可以多角度地了解整个城市及其周边的环境，能够深入内部结构和各个细节了解测量物的具体情况，使其在城市总体规划中能够胸有成竹，全局把握。

其次是有助于提高城市建设工程项目的质量。在城市工程建设项目中，前期的测绘工程的精度直接影响到整个工程的质量。由于倾斜摄影测量所获得的信息是全方位的，也是最全面最完整的。因此可以根据需要对倾斜摄影测量中获得的影像进行进一步的单张摄影量测。比如通过有关数字化软件能对倾斜摄影获取的某一建筑物影像的高度、长宽度、倾斜度、占地面积等进行具体测量。这样使得测绘技术更加精细化，有助于提升工程质量。

再次是有助于降低城市建设工程的成本，加快其进度。在现代城市建设中，测绘工程的成本不仅影响着整个工程的成本，而且直接影响着城市建设的进度。由于倾斜摄影测量具有成图快速，数量多的优势，因此可以在极端时间内获取大容量信息，使得三维建模的成本大大缩减。再从时间成本上来说，现代城市建设中，时间成本越来越被人们所重视。由于倾斜摄影测量技术本身就是信息化技术的产物，它所获取的测绘信息可以得到最为快速的数字化处理，不仅可以转化为各种数据，而且能够以视频的形式在网络上传播，充分实现资源共享。

二、倾斜摄影测量技术应用的操作方式

倾斜摄影技术广泛应用于城市建设的各个环节和各个方面。下面以城市规划中的应用为例，具体谈谈其实际应用中的操作方式。

（一）采取倾斜航拍摄影，捕捉高精密度数据

倾斜摄影测量技术在城市规划中的应用，一般是利用测绘型无人机的航拍来实现的。其主要目的是得到不同角度的地物影像，获得比传统摄像更为全面、更加真实的纹理信息和轮廓信息，以便建立三维数字模型。在无人机上搭载的相机系统，可以根据所设计的航线线路，设置数万个曝光点，从而获取分辨率达到上亿以上像素的清晰照片。在天空部分一般要设置多个GNSS接收机，以便在无人机上实现联合定位，此外，还要在地面上安置多个基准站，以保准无人机上能准确无误地接收到来自地面的信号，以便及时作出必要的校正。

（二）软件辅助影像处理，完成三维数字建模

在完成无人机摄影任务后，进入的第二个环节便是利用计算机软件对获取的影像进行处理。倾斜摄影测量的影像处理从技术层面上而言最主要的有以下几项内容：首先是要对非量测相機的精度及使用范围进行检测，以减小相机本身的缺陷而可能带来的误差；其次是对已获取的影像进行预处理。如实现区域网联合平差，以便为正射纠正奠定基础；进行多视影像匹配，以实现粗差剔除和错误匹配过滤。最后实现DSM影像数据的生成和三维数据建模的建立。

倾斜摄影测量影像处理过程是利用信息技术数字化软件和人工化相结合的过程。由于一般用于测绘型无人技术的相机都会自带数据处理软件。如HHOP-V3五目倾斜相机，它就是一款专用于无人机航拍的相机，它就自带有GPS定位系统，能够自动记录POS地理信息，可以一键生成具有高清晰度纹理的三维建模工程文件。但最智能化的工具，毕竟还是工具，离不开人工智慧的参与。

（三）利用数字软件，辅助精度分析

在利用倾斜航拍测量完成三维建模后，需要进一步利用相关软件对其质量展开分析评判。从模型的平面、高度、地形的精度以及模型、纹理的精细度等多个层面进行质量评判。使其各个精细度的误差指标符合国家制定的有关标准要求。由于倾斜摄影的分辨率的像素都在1亿以上，在POS的辅助下可以将三维建模数据达到更高的精细度。

三、例举倾斜摄影测量技术在城市建设中的具体应用

（一）推进数字化城市建设

数字化城市建设是一个人们热衷的问题，而倾斜摄影测量技术在数字化城市建设中是不可缺少的。数字化城市主要包括城市现状模型，审批和综合评估。在建立城市现状模型环节，利用倾斜摄影测量技术不仅能够获得全方位，多角度的城市三维模型，而且能够绘制最为逼真的三维实景模型图。这为城市的整体规划提供了最有力的原始依据和最有价值的参考资料。在城市规划审批环节，可以借助倾斜摄像技术提供最为详实的影像和数据，然后利用相关软件进行信息化处理。工作人员可以十分方便地调取所需要的数据资料，可以快捷地编辑三维模拟城市环境，可以及时真实地把控有关指标，使得审批失误率大大降低，审批效率大步提高。同时倾斜摄影测量技术不仅能全景式展示城市风貌，而且能不留死角地多角度提高影像信息，能够全面地获取地理的信息，因而倾斜摄影测量技术在城市建设的综合评估中也占据十分重要的地位。

（二）辅助城市建设管理

现代城市建设管理已经进入到了数据化管理时代。倾斜摄影测量技术以其航拍的灵活性和城市建模的高效性，为城市建设管理提供了最可靠、最科学的依据。如在一项规模较大的工程建设竣工核实时，由于其建筑物本身体积庞大，结构复杂，如果采用人工核实的方法，这是一件十分麻烦的事。不仅费时，而且操作起来也有一定的难度。而利用倾斜摄影测量技术可以轻松地加以解决。如只要通过倾斜摄影技术获取相关图文资料与原先的设计方案进行对比，就能完成核实任务。又如屡禁不止的违章建筑，一直是城市建设管理中一大症结。依靠人工巡查监督，工作量非常大。而且在一些环境封闭的区域或高层建筑的顶部，仅仅依靠人工是很难发现问题的。利用倾斜摄影测量技术，只要把先后两张航拍影像通过计算机对比就能发现哪个地方出现了违章建筑，违章的程度如何？这样就能够实现全方位，不留死角地监控。

（三）助力城市文物保护

如何对待文物是城市建设中面临的一个重要课题。如有些古建筑在城市建设规划中需要拆除和移动位置，有的需要修缮保护。不管何种情况，都需要留存影像资料。传统的摄像技术，所留存的影像资料只能是局部的，零散的，而利用倾斜摄影测量技术获取的影像质量才能最真实的放映文物的原貌。经过数字化编辑后所留存的资料不仅是直观的影像，而且是三维数据模型和详实的数据信息。极大地方便了影像资料的保存，网络上的传播和资源共享。同时在古建筑的修缮工程中应用倾斜摄影测量技术，能够使修缮工程更加符合历史原貌。

总之，倾斜摄影测量技术作为一种现代化工程测量技术，是借助于信息技术发展的测绘领域的一大创新。它不仅是现代城市建设不可缺少的眼睛，而且凭借它的技术优势其应用的领域日益宽广。