董衛(wèi)平

【摘 要】在建設(shè)數(shù)字城市的過(guò)程中，三維空間數(shù)據(jù)在城市的整體規(guī)劃、市政建設(shè)與城市交通中具有廣泛的應(yīng)用?；诖?，論文首先對(duì)三維建模通常使用的構(gòu)建方式進(jìn)行介紹，然后將某數(shù)字城市的建設(shè)作為項(xiàng)目實(shí)例進(jìn)行基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模研究。

【Abstract】In the process of the construction of digital city， 3D spatial data has been widely used in overall planning of the city ，municipal construction and city traffic. Based on this， this paper firstly introduces construct methods commonly used of three-dimensional modeling， then taking a digital city construction project as an example ， studies the 3D modeling based on the digital photogrammetry.

【關(guān)鍵詞】數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)；三維建模；數(shù)字城市

【Keywords】digital photogrammetry； 3D modeling； digital city

【中圖分類號(hào)】P232 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0185-02

1 引言

城市化進(jìn)程的加快促進(jìn)了數(shù)字城市的建設(shè)與發(fā)展，人們逐漸加強(qiáng)對(duì)三維建模精確性與實(shí)效性的重視。三維建模為數(shù)字城市建設(shè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的直觀性。

2 三維建模的構(gòu)建方式

作為建設(shè)數(shù)字城市三維地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，保證三維模型具有良好的精度，并且提高建模效率對(duì)于三維地理信息系統(tǒng)作用的發(fā)揮、保證建設(shè)周期具有重要意義。通常使用的建模方式包括如下幾種。

2.1 航空攝影測(cè)量

使用該技術(shù)，能夠創(chuàng)建立體環(huán)境，實(shí)現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)的位置、高度、形狀信息的快速與準(zhǔn)確獲取。然后結(jié)合外業(yè)紋理采集與正射影響屋頂信息能夠進(jìn)行精細(xì)三維模型的構(gòu)建。完善的DEM與DOM數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)路線能夠進(jìn)行三維場(chǎng)景中地形數(shù)據(jù)的快速與準(zhǔn)確重建，將城市風(fēng)貌展現(xiàn)出來(lái)。

2.2 機(jī)載激光雷達(dá)掃描

使用該方式能夠?qū)崿F(xiàn)城市建筑與地表模型的快速獲取，但是獲取到的數(shù)據(jù)量具有一定的規(guī)模性，提升了數(shù)據(jù)的處理難度，需要采取相對(duì)麻煩的人工措施才能將其中有益的信息提取出來(lái)。另外，該種方式的三維建模中不能將建筑物色彩與紋理呈現(xiàn)出來(lái)。[1]

2.3 使用二維資料

立足于建筑規(guī)劃的圖紙，提取其中的二維資料，使用合適的軟件如AutoCAD等進(jìn)行三維模型數(shù)據(jù)的建立。該種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)需要進(jìn)行大量工作，并且不能保證數(shù)據(jù)具有時(shí)效性。另外，針對(duì)建筑物頂部存在的紋理盲區(qū)，也需要進(jìn)行大量工作才能獲取高程數(shù)據(jù)。與機(jī)載激光雷達(dá)掃描方式一樣，不能將建筑物色彩與紋理呈現(xiàn)出來(lái)。

3 基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模

3.1 基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模優(yōu)勢(shì)

獲取、處理與分發(fā)數(shù)據(jù)均為數(shù)字形式，并且能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)攝影測(cè)量中全部流程；數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行目標(biāo)建筑物的幾何空間與高程數(shù)據(jù)的快速構(gòu)建，并且精度高、快速成像；地面建筑能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到cm級(jí)別的空間幾何精度，降低數(shù)據(jù)更新的難度，能夠在規(guī)模較大的工程項(xiàng)目中應(yīng)用，能夠?yàn)榻ㄔO(shè)數(shù)字城市與地球建立基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)框架；相較于使用計(jì)算機(jī)制作動(dòng)畫(huà)與景觀模擬，基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模能夠在目標(biāo)建筑物具有的實(shí)際地理坐標(biāo)下進(jìn)行真實(shí)三維景觀模型的構(gòu)建[2]。在該種模型中，建筑物中各元素之間的空間相對(duì)位置與實(shí)際情況是一一對(duì)應(yīng)的，并且能夠?qū)ζ渲械娜我恻c(diǎn)測(cè)量三維坐標(biāo)，能夠達(dá)到測(cè)繪要求的精度級(jí)別。

3.2 基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模方式

論文將某數(shù)字城市的三維建模方式作為實(shí)際進(jìn)行分析，該城市基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模技術(shù)線路如圖1所示。

3.2.1 航空攝影測(cè)量

論文所舉的項(xiàng)目實(shí)例中使用DMC進(jìn)行航空攝影，能夠取得相關(guān)影像資料，與實(shí)地比例為1∶5000，地面的分辨率為0.06m。使用航天遠(yuǎn)景技術(shù)中的軟件對(duì)獲取的影像資料、外業(yè)像控資料進(jìn)行空三加密處理，從而獲取三維建模中需要的外方位元素與加密點(diǎn)的具體坐標(biāo)。

3.2.2 DEM的建立

DEM即為數(shù)字高程模型，是進(jìn)行數(shù)字城市建設(shè)中不可或缺的信息之一。在該項(xiàng)目中使用航天遠(yuǎn)景技術(shù)中的相關(guān)軟件在經(jīng)過(guò)空三加密的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行立體模型的自動(dòng)生成，并對(duì)相對(duì)與絕對(duì)定向精度進(jìn)行檢查，生成5m格網(wǎng)的數(shù)字高程模型文件。按照作業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)上相關(guān)規(guī)定在匹配窗口中編輯等視差曲線或者等高線，保證其中全部曲線與地面相貼緊，最后能夠生成數(shù)字高程模型，并檢查、處理其接邊。

3.2.3 DOM的生成

DOM即為數(shù)字正射影像圖。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)能夠糾正、鑲嵌與裁切正射影像。將數(shù)字高程模型與數(shù)字正射影像圖進(jìn)行疊加，能夠得出數(shù)字三維景觀。在該項(xiàng)目中，先對(duì)數(shù)字高程模型進(jìn)行接邊處理，然后對(duì)其進(jìn)行糾正，再使用航天遠(yuǎn)景技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，再進(jìn)行裁切。

3.2.4 TDOM的生產(chǎn)

TDOM即為真正射影像圖，屬于DOM中的一種。相較于普通的數(shù)字正射影像產(chǎn)品，在三維建模中使用的全部背景圖糾正了所有建筑物的中心投影，避免出現(xiàn)投影差。使用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)立體環(huán)境下幾何特征的收集。在進(jìn)行三維建模背景圖的制作中將攝影測(cè)量系統(tǒng)采集的關(guān)于建筑物的矢量數(shù)據(jù)作為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，通過(guò)該數(shù)據(jù)再次對(duì)正射影像的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，能夠?qū)⒔ㄖ锿队安钕齕3]。

3.2.5城市真實(shí)三維景觀模型的構(gòu)建

制作基礎(chǔ)模型。將建筑物的分類標(biāo)準(zhǔn)作為標(biāo)準(zhǔn)，采集平面幾何與高程數(shù)據(jù)，精度要求為平面幾何位置小于50cm，高程精度小于80cm。然后使用合適的軟件進(jìn)行三維模型的生成；提取屋頂紋理。按照相關(guān)要求處理原始影像后，在功能合適的軟件幫助下匹配影像與基礎(chǔ)模型，保證精度的合格，然后軟件能夠?qū)ξ蓓數(shù)募y理進(jìn)行自動(dòng)提??；采集外業(yè)紋理。按照相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)一定范圍中全部的外業(yè)紋理進(jìn)行采集。使用相機(jī)對(duì)所有建筑物的外部輪廓進(jìn)行記錄；制作三維模型。在該項(xiàng)目的信息系統(tǒng)中，將三維模型分為地形、建筑、道路、植被、市政基礎(chǔ)設(shè)施等模型類型，從精度上分為精細(xì)與標(biāo)準(zhǔn)兩種級(jí)別的模型。在該項(xiàng)目中三維建模規(guī)模很大，要求建模具有較高的效率與質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)；整合城市的三維場(chǎng)景。使用相關(guān)工具軟件，優(yōu)化與發(fā)布DOM、DEM與精細(xì)場(chǎng)景，能夠進(jìn)行城市三維場(chǎng)景的整合[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

論文通過(guò)使用項(xiàng)目實(shí)例對(duì)基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模進(jìn)行研究，證明該種建模方式具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在使用該種技術(shù)的過(guò)程中，仍然存在很多亟待解決的問(wèn)題，需要行業(yè)中人員進(jìn)行持續(xù)探索。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙麗梅.基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的三維建模方法探討——以數(shù)字沈陽(yáng)三維建模為例[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（2）：19-20.

【2】黃榕，林涔涔，武佳，等.基于攝影測(cè)量技術(shù)的三維仿真模型建模方法研究[J].福建建筑，2016（10）：107-109.

【3】沈文慧，寶力杰，姚姝娟.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在三維建模中的應(yīng)用[J].西部資源，2015（2）：111-115.

【4】張軍.三維建模中數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的分析[J].工程技術(shù)：全文版，2016（6）：00304-00304.