張悅

摘 要：傾斜攝影測量技術(shù)是近年來出現(xiàn)的新型航空攝像技術(shù)，相較傳統(tǒng)的垂直攝影，這一技術(shù)能夠從多個角度實現(xiàn)地面物體的攝影，并通過搭載的儀器可以更加準確地獲得地面數(shù)據(jù)，在“智慧城市”建設(shè)的當下傾斜攝影技術(shù)無疑是與之最為契合的發(fā)展方向。基于此，本文擬對傾斜攝影技術(shù)及城市5D產(chǎn)品的制作做了簡要的考察，希望能夠為相關(guān)部門提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測量技術(shù)；智慧城市；5D產(chǎn)品制作

中圖分類號：P231 文獻標志碼：A

0 前言

經(jīng)濟的發(fā)展與科技水平的進步，給人們享受高水平的生活提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，生活質(zhì)量的提升也促進了人們觀念的改變，目前人們對城市的需求已經(jīng)從滿足居住轉(zhuǎn)向了“智慧城市”，在我國許多城市已經(jīng)開始了“智慧城市”的改造工程。

所謂“智慧城市”主要側(cè)重在城市的建設(shè)與管理方面，相較傳統(tǒng)的城市建設(shè)，智慧城市要求城市的建設(shè)與管理更加精細化、系統(tǒng)化、可視化。因此，在進行智慧城市建設(shè)之時，需要獲得城市建設(shè)過程中的實景三維數(shù)據(jù)等信息，如果沒有這些高精度的數(shù)據(jù)支撐，智慧城市建設(shè)只能成為空中樓閣。所以，怎樣更為快速地、精確地完成這些數(shù)據(jù)的搜集和建設(shè)，尤其是城市的模型數(shù)據(jù)的建設(shè)，是在進行智慧城市建設(shè)時尤其要解決的前提問題。

順著這一思路，近年來隨著傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展，在智慧城市數(shù)據(jù)采集與建設(shè)中采用這一技術(shù)已經(jīng)較為廣泛。并且，就實際經(jīng)驗來看，傾斜攝影與測量技術(shù)在智慧城市建設(shè)中已經(jīng)取得了較大的成績。下面我們便對這一問題展開具體地論述。

1 傾斜攝影測量技術(shù)概念

過去的航空攝像采用的是垂直攝影，指的是通過在飛行器上的照相機，在與地面垂直的情況下進行拍攝，以實現(xiàn)地面圖像的采集工作。相較于這樣的垂直攝影，傾斜攝影同時增加了多個照相機，因此可以完成從前、后、左、右及垂直等5個角度的攝影。就此來看，傾斜攝影技術(shù)在支持二維數(shù)據(jù)采集的前提下，又能夠同時采集到地面物體的斜面情況，這樣就能夠輕松完成地面物體的三維數(shù)據(jù)模型制作，方便下一步的智慧城市的搭建工作。關(guān)于傾斜攝影的實例，參見圖1。

除了上述的技術(shù)功能之外，傾斜攝影還同時支持數(shù)據(jù)測量，通過設(shè)置在攝影系統(tǒng)中的GPS及IMU設(shè)備，可以獲取拍攝區(qū)域的位置信息，獲得的POS系統(tǒng)數(shù)據(jù)還可以用來幫助數(shù)據(jù)處理，利于其后的三維數(shù)據(jù)分析工作。相較過去的測量技術(shù)，借由這些設(shè)備的測量工作在精確度上更高，因此更利于智慧城市的建設(shè)。

2 智慧城市5D產(chǎn)品制作技術(shù)

2.1 智慧城市與5D產(chǎn)品制作的聯(lián)系

一般來說，智慧城市5D 產(chǎn)品的制作是通過對地形圖與等高線圖的測繪等實現(xiàn)的。在進行地形圖與等高線圖的測繪后，一般會得到測量地區(qū)的3D及4D測繪成果，包括DEM、DOM、DLG及DRG等模型。這些測繪成果也是建立在傾斜攝影技術(shù)之上的。然而，隨著目前對智慧城市建設(shè)要求的提升，以往建立在這些模型的3D及4D產(chǎn)品已經(jīng)難以滿足建設(shè)需求，需要進一步的實地測量工作。由此，DMI（Digital Measurable Image 可量測實景影像）的技術(shù)被引入，通過這些可量測實景的影像，就能夠基本滿足智慧城市的建設(shè)需要，這就是智慧城市與5D產(chǎn)品制作之間的關(guān)系。

2.2 基于傾斜攝影測量技術(shù)5D 產(chǎn)品的應(yīng)用

就上文來看，在3D及4D測繪成果的基礎(chǔ)上，綜合DOM、DEM、DLG等模型技術(shù)，再通過傾斜攝影技術(shù)，可以獲得高分辨率、高清晰度的地區(qū)航空相片資料，其精細度甚至可以精確到米。就以往來說，傳統(tǒng)的3D建模對于地面真實情況并不能十分準確地反映，而在引入可量測實景影像的技術(shù)后，這一問題可以得到較為完美地解決，在5D產(chǎn)品中可以準確獲得模型的位置、空間等數(shù)據(jù)信息，從而給智慧城市的規(guī)劃與建設(shè)提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

3 傾斜攝影技術(shù)與5D產(chǎn)品制作

3.1 傳統(tǒng)三維建模與傾斜攝影三維建模的比較分析

過去3D模型生成，不僅要經(jīng)過外業(yè)紋理采集、模型構(gòu)建、紋理貼圖3個步驟，而且其中對人工參與技術(shù)完成的水平要求較高，相當一部分工作需要純手工來完成。但是建設(shè)“智慧城市”的過程中，往往要求大規(guī)模，大面積的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，過去的人造建模方法面對大面積的建模有可能“力不從心”，人力成本損失嚴重，也消耗了大量的時間成本，完成一個項目往往要求10個月以上甚至更長。即使按時完成，因數(shù)據(jù)具有時效性，許多測量也發(fā)生了偏差，城市的規(guī)模，發(fā)展現(xiàn)狀，地理位置等都無法體現(xiàn)出來。另外，建模過程中的純手工干預是紋理貼圖部分，所以模型的紋理相對不真實，不能客觀，真實地利用數(shù)據(jù)反映城市的現(xiàn)狀。

相較這種傳統(tǒng)的測量與建模，建立在傾斜攝影測量技術(shù)上的城市3D模型的建設(shè)是一種全新的全自動的建模技術(shù)，在飛行器完成飛行任務(wù)后，軟件就能夠自動地進行建模的工作，其中極大地解放了人工的束縛，所以也極大地降低了工作成本。在工作效率上，因為全自動的實現(xiàn)，傾斜攝影的3D建模速度極快，每一次的工作周期完成后，基本上能夠完成約20平方公里的建模任務(wù)。因此，建立在傾斜攝影技術(shù)上的3D建模技術(shù)，不僅有著低成本高效率的優(yōu)勢，同時能夠自動完成一些基本的工作，所建立的模型也能夠較為直觀準確地表現(xiàn)出所測量城市的情況，所以該技術(shù)與智慧城市的建設(shè)工作極為契合，有著極大的前景與意義。

3.2 城市實景3D模型的制作

城市實景3D模型的制作需要借用電腦軟件來完成，常用的軟件如Photomesh等，皆可以實現(xiàn)城市實景3D模型的自動制作。并且，借由傾斜攝影的技術(shù)，我們可以對攝影采集的各種數(shù)據(jù)進行幾何修正處理，并加以多視角匹配、紋理自動覆蓋等手段，繼而對3D模型進行打磨、細刻等處理，使得建立的3D模型更加生動準確，之后再進一步結(jié)合地面建筑物的具體信息進行糾正，這樣就能夠完成城市實景3D模型的制作了。對于城市實景3D模型制作的過程，可以參見圖2。

結(jié)語

上文我們簡要地對基于傾斜攝影測量技術(shù)做了介紹與分析，可以了解到，傾斜攝影測量技術(shù)擺脫了以往垂直攝像的限制，在進行航空采集時可以同時完成多個角度的測量工作，因此這樣得到的畫面與數(shù)據(jù)可以更加方便地投入到城市3D模型的建設(shè)工作之中。再利用電腦技術(shù)的輔助，建模工作甚至可以自動化完成，這樣不僅僅解放了人工的限制，而且建立的模型也更加精細、準確，效率也更高，而成本則大大降低，我們可以發(fā)現(xiàn)新技術(shù)在其中發(fā)揮的巨大作用。

總之，傾斜攝影測量技術(shù)十分有利于智慧城市5D產(chǎn)品的制作，在智慧城市建設(shè)成為時代趨勢的當下，進一步推行傾斜攝影測量技術(shù)，是城市設(shè)計與建設(shè)部門需要密切關(guān)注的焦點問題。

參考文獻

[1]楊國東， 王民水.傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用及展望[J].測繪與空間地理信息，2016， 39（1）：13-15.

[2]李德仁，胡慶武.基于可量測實景影像的空間信息服務(wù)[J].武漢大學學報（信息科學版）， 2007， 32（5）：377-380.