倾斜摄影测量在城市规划建设项目监管中的应用研究

陈伟强

（龙岩市勘察测绘大队，福建龙岩 364000）

0 引言

城市规划的监管是城市规划建设管理的重要环节，关系到城市的发展。 过去，对建设项目的管控主要以日常对法人的检查为主， 经常会出现发现问题不及时， 不同部门沟通不畅导致对项目了解不及时。不能及时查处违法建设。为切实加强土地与规划审批后监测， 形成土地利用与规划一体化的监测体系，采用倾斜摄影测量技术，实施建设项目早期干预、动态监测、全程主动活动。 重点加强过程监控、进度阈值监控，及时发现、制止、纠正和预防违法建设行为， 大大提高了城市规划建设项目管理的力度。

1 倾斜摄影测量

1.1 倾斜摄影测量原理

倾斜摄影技术属于一种新兴技术， 对比传统航空摄影技术， 倾斜摄影技术可从不同角度采集图像，不断改善图像精度。 倾斜摄影的真实立体资料有许多优点， 可较精确反映物体的方位、 形状等，增强立体的感觉，也可有效克服传统建筑模拟的弊端。 倾斜摄影技术拥有一种高效处理系统，其可利用多种不同类型的飞行器，使图像数据的收集更准确。 倾斜图像具有更详尽的图像资料，可获得更多的地图资料，具有很高的经济价值。 倾斜摄影技术具有多种特性， 目前已被应用到包括城市规划、土地利用规划等诸多领域。

倾斜摄影测量技术可捕捉复杂场景，显示宽广、精确和高分辨率，准确定位真实事件和成像。 同时，有效提高模型实施效率， 采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作， 通过倾斜摄影建模方式只需要3~5 个月即可完成， 大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价[1]。 目前，倾斜摄影测量技术的应用在国内外已经普及，倾斜摄影测量数据模型逐渐成为城市空间数据结构的重要组成部分。

1.2 倾斜摄影的数据处理

1.2.1 空中三角测量

空中三角测量使用 ContextCapture Center Master 软件，将相机图像参数、图像数据、POS 数据与多视点图像的特征进行紧密匹配，并用其适配本地区域网络图像的自由网络多视点图像通用解决方案。 可相应自由变形以完成相对定向的三维模型； 将现场实测得到的摄影点转移到内部环境中，利用现有的网络模型，对网络区域进行合适的约束求解。 该网络结合了一个精确的大地坐标系，用于绝对定向。

完成相对定位，即完成部落的第一个空演算。第一次空三计算主要是匹配和提取同名点。 在界面的3D 视图中，检查POS 和照片模型是否相互平行。如果不匹配，则需再次检查胶卷照片数据是否有意义，调整后再次发送任务，直到相对定位完成。

完成相对定向后，将现场测得的光功率点的结果传输到内部环境中。数字照片中的穿刺位置为L形交点的中心，根据图像分辨率评估交点所占据的元素，将图像缩放到适合进行刺点的尺寸。 刺点图像不少于4 个点，基本上选择光照清晰的图像和放置在照片中心的图像的一个控制点进行穿孔。

完成点后，使用这些点对现有网格模型应用进行合适的约束，将网格销插入大地坐标系，完成绝对定向。完成绝对对准后，准确检查穿刺点，在边界外重新穿刺控制图像，直至达到规定精度，完成绝对对准。 控制点必须在三维调整计算后准确检查。只有满足地球的空间精度，才能完成模型。

1.2.2 模型成果

经过对航飞相片特征点的提取与匹配、坐标转换、建立三角格网、自动贴图等流程，在服务器级别的电脑上进行建模， 通过ContextCapture Center Master 软件可以生成多格式的模型，在城市规划建设项目监管中生成的模型格式为osgb 格式模型。

1.2.3 精度指标

地面影像分辨率优于0.05 m。

空三加密基本定向点平面残差不大于0.3 m，高程残差不大于0.26 m。 检查点平面位置误差不大于0.5 m；高程误差不大于0.4 m（阴影、摄影死角、隐蔽等特殊困难地块误差可适当放宽0.5 倍）[2]。

三维模型的平面精度、高度精度均达到Ⅰ级，平面中误差不大于0.3 m，高程中误差不大于0.5 m。地形（DEM）格网点平地高程中误差不大于0.2 m（阴影、摄影死角、隐蔽等特殊困难地块误差可适当放宽0.5 倍）。

三维模型景观效果达到Ⅰ级模型景观的要求。地形模型、建筑要素模型、交通要素模型、水系要素模型、植被要素模型、场地模型及其他要素模型，精细度达到Ⅲ级，真实反映现状地形地物。只对河流、池塘、湖泊等面积较大的水系进行补面，其他电杆、行树、公园景观树木、广告牌等均保持实景三维建模后模型效果，不做单体化修饰，为地形测图提供准确定位。

2 倾斜摄影测量技术在城市规划建设项目监管中的应用

城市规划监管是城市规划建设管理的重要环节，关系到城市的发展和公共利益的保障。 要实现城市建设项目的可持续发展，就必须合理利用科技手段，对城市规划建设项目加强监管，形成融合用地和规划环环相扣的监管链条，同时要结合科学和技术，建设可持续发展的现代化都市。当前，在城市建设过程中， 许多地区都采用了三维规划审批制度，以确保城市建设与发展的合理性，充分发挥倾斜摄影技术的优越性。倾斜摄影测量技术应用于城市规划建设项目监管中，要做到以下几点：

（1）收集各个阶段的资料。

（2）进行现象踏勘，了解测区内地形地貌，高层建筑分布情况、 是否有地图上没显示的在建高楼、山上的信号塔、 高压电塔等影响飞行的干扰因素；寻找空旷合适的起飞、降落地点，并在奥维互动地图软件中进行标记，为航线规划提供参考。

（3）调查项目是否存在重大建设违法行为，进行现场勘察、规划等工作，并布设相控点。 相片控制点参与空中控制的真实三维3D 加密，其余点作为模型结果的精确检测点。 在道路的两端和中间道路的一个或两个都采用铺设高平的方法。 该方法不仅可提高提取的准确率，还可以减少现场的工作量。

相片控制点应选择在航摄像片上影像清晰、目标明显的像点，在实地选点时，也应考虑侧视相机是否会被遮挡。所选的像片控制点必须是在航片上能辨认清晰的，没有遮挡的目标；凡是可能引起刺点误差的，均不应选作像片控制点。

适宜选做像片控制点的目标有：路上的车实线及斑马线的角、 道路指示箭头、 目标清晰的道路交角、篮球场上的实线、草地角等。

不宜选做像片控制点的目标有：①对于弧形地物、阴影、狭窄沟头、水系、高程急剧变化的斜坡、圆山顶、跟地面有明显高差的房角、围墙角等及航摄后有可能变迁的地方[3]。 ②目标成像不清晰、与周围环境色差小、与地面有明显高差的目标，会影像空三内业的刺点误差，因此均不能用作像控点。

因实际情况中航摄区域未必都有合适的像片控制点，为提高刺点精度，保证成图精度，应在航摄前采用刷油漆的方式提前布置像片控制点标志。 标志可刷成“L”型或“十”型。 布置成“十”型时，应在十字中心加喷直径为5 cm 的圆点，以提高刺点精度。

（4）进行无人机航测，获取项目区的三维模型或正射影像图。

（5）套合相关资料进行内业的整理制作，提交给责任科室进行核查评判，建设单位是否依法依规进行建设， 如果建设单位存在建设行为的不合理，则要求建设单位进行整改，整改后再次进行现场的踏勘及无人机航测等流程， 完成整个项目的流转，技术流程图见图1。

图1 技术流程

ContextCapture Center 使用Master 软件， 根据无人机倾斜摄影测量获得的数据，快速创建项目的真实3D 模型， 整个数据处理过程不需任何人工干预，通常在几个小时内完成。

ContextCapture Center 的广泛计算系统旨在适应多节点并行计算， 以最大限度提高计算速度。 另外，工作的组织也无需费心，只需设置子节点运行目录的环境变量即可参与运行。 并行架构设计为专用于磁盘存储访问的高端GPU 集群计算机，允许多个节点快速访问数据并高效执行计算，如图2 所示。

图2 多节点并行计算架构流程

采用真实的三维构建模型， 结合实际情况，应用于城市规划建设监测，特别是在以下几个方面：

（1）通过真实的3D 模型，提取在建对象的水平位置、标高等信息，并对比审批数据。可方便地查看在建项目是否存在一定程度的错位、标高等违法施工行为。

（2）真实的3D 模型涉及土地规划红线，套入规划用地红线，及时发现在建项目是否存在超越审批红线建设等违建行为。

（3）通过真实的3D 模型，可以为每个功能项保存建设项目不同层次的图像历史数据，作为查处的依据。

3 结语

综上所示，近年来，倾斜摄影测量技术在建筑物等地理信息方面发展迅速，同时将航空技术与摄影结合使用，可以渲染出更好的图像。 技术和纹理贴图映射技术也为倾斜摄影测量技术提供了机会，提供并提高了3D 模型工作的效率，同时帮助审批部门及时发现在建项目中的问题。