數字攝影測量在城市三維建模中的作用

裴志

摘要：城市化的進程讓數字城市的建設速度進一步加快，人們越來越重視三維模型的時效性和精確性。三維模型在數字城市建設的過程中為城市規劃等相關工作打下了堅實的數據基礎。本文重點分析和研究數字攝影測量在城市三維建模中的作用，以供參考。

Abstract： The process of urbanization has further accelerated the construction of digital cities. People pay more and more attention to the timeliness and accuracy of 3D models. The 3D model has laid a solid data foundation for urban planning and other related work in the process of digital city construction. This paper focuses on the analysis and study of the role of digital photogrammetry in urban 3D modeling for reference.

關鍵詞：數字攝影測量;城市三維建模;作用

Key words： digital photogrammetry;urban 3D modeling;role

中圖分類號：P231 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0223-02

1 ?城市三維建模建設的重要意義

伴隨當前城市信息化進程的進一步加快，數字城市逐步成為城市發展過程中重要的基礎內容，在城市管理和規劃的過程中成為非常重要的一種基礎數據依托。三維城市信息模型逐步成為人們對城市信息進行掌握的一個重要工具，可以進一步對城市空間信息進行描繪，逐步從二維城市地圖的繪制轉變為三維城市模型的建設，三維城市模型逐步成為當前數字城市空間構架發展過程中的基礎內容，很多城市都在進行城市三維模型的建設，城市三維模型建設也逐步從起步探索逐步向深化方向發展，隨著當前我國城市數字城市建設的進一步深入，人們越來越重視到三維城市模型建設過程中的重要性，積極加強模型建設的及時性和準確性。

2 ?三維建模的構建方式

2.1 航空攝影測量技術

使用航空攝影技術可以快速獲取三維模型數據的相關信息，比如說模型的形狀、高度、位置等，并且與外業紋理采集相結合，能夠將三維模型精確地創建出來，并且對DOM和DEM數據進行完善，快速地將三維場景當中的地形數據設生成出來，進一步展示出城市的風貌。

2.2 機載激光雷達掃描技術

通過機載激光雷達掃描能夠讓城市建筑和地表模型的數據快速的獲取，然而在獲取的過程中需要具有一定的規模，這就讓數據的處理難度進一步提升，在采集的過程中需要進行人為操作。另外這種采集的模式在三維建模的過程中，無法有效的呈現出建筑物的色彩和紋理。

2.3 使用二維資料三維化技術

通過數據建筑模型規劃的圖紙對其中的二維資料進行提取，并且通過合適的三維建模軟件建立相關的三維模型數據，這種方式在處理的過程中需要收集大量的數據，并且無法保證數據的時效性，與此同時對于一些建筑頂部的紋理盲區，只有進行大量的收集才能獲得相關的高程數據。與此同時和機載激光雷達掃描方式相同，這種二維資料的三維化無法有效的呈現出建筑物的紋理和色彩。

3 ?數字攝影測量在城市三維建模中的作用

3.1 數字攝影測量在城市三維建模中的應用方法

通過數字方式處理、分發相關的數據，可以利用計算機將攝影測量過程中的全流程實現。在數字攝像測量的過程中，能夠與設計人員一起共同構建出目標建筑物的高程數據和幾何模型。在成像的過程中速度較快，而且具有較高的精度，地面建筑可以達到厘米級別的幾何精度，可以讓數據更新的困難大幅度的降低。與此同時，可以在一些工程項目當中大規模的進行使用，形成數字地球城市建設的框架。和計算機制作的動畫和場景模擬進行比較，可以發現依照數字攝影測量技術形成的三維模型可以真實的將三維影像模型構建起來，依照實際的地理坐標進行繪制，這樣的模型可以和現實的情況進行一一對應，并且可以在任意點進行三維坐標的測量，可以保證測繪過程中的精度。

3.2 數字攝影測量在城市三維建模過程中的操作流程

本文以某數字城市三維建模的實際操作流程為基礎進行分析，闡述該城市在進行數字測量技術展開三維建模過程中的具體操作路線。

3.2.1 航空攝影測量

首先進行航空攝影，并且獲得相應的攝影資料，形成與實物相對應的數據資料。在比例方面達到了1比5000，通過航空遠景技術，相關人員對外業像控資料和影像資料進行空三加密處理，并且對三維建模當中需要的一些加密點和外方位元素的具體坐標進行測量和獲取。

3.2.2 DEM 的建立

DEM值的主要是數字高程模型，是在數字城市建模過程中非常重要的一個部分，這個項目當中通過航空遠景技術的相關軟件與空三加密數據相結合，自動生成立體模型，并且檢查其相對和絕對定向精度，形成5米網格的數字高程模型文件，依照指導手冊上面的相關要求編輯視差曲線以及等高線等，確保各曲線和地面之間緊密的相連，形成完善的數字高程模型，并且對街邊的情況進行處理和檢測。

3.2.3 DOM 的生成

DOM指的主要是數字正射影像圖，數字攝像測量技術可以對正射影像進行裁剪、修邊、糾正，可以有效的疊加數字正射影像圖和數字高程模型，獲得三位景觀。在本項目操作的過程中可以通過數字高程模型完成接邊操作，對相關數據進行糾正，接著通過航天遠景技術完成進一步的深化處理。

3.2.4 TDOM 的生產

TDOM主要指的是真正射影像圖，是DOM中的一種，和普通的數字正射影像產品相比，三維建模過程中主要使用的是背景圖對建筑當中的中心投影進行糾正，防止出現投影差，通過數字攝影測量技術能夠在立體條件下收集相關的幾何特征，接著在三維建模背景圖制作的過程中有機的以采集到的建筑矢量數據為基礎，并且進一步糾正正射影像的數據，消除建筑物的投影差。

3.2.5 城市真實三維景觀模型的構建

在獲得數據之后可以進行基礎模型的制作，主要是將建筑與相關標準進行分類，對其高程數據和平面幾何數據進行處理，需要控制的精度要求為幾何位置控制在50厘米，高程精度需要控制在80厘米，接著采取相關的軟件來生成三維模型，對屋頂紋理進行提取，依照相關的要求對影像進行處理，并且形成匹配影像的基礎模型，確保影像的精確性，接著自動提取屋頂的紋理進行外業紋理采集，根據相關要求記錄所有建筑物的外形輪廓，依照建筑模型的具體標準以及獲得的基礎模型數據，合理地細化測立面的具體特征結構，形成三維模型。在項目的信息系統當中，對三維模型進行分類，比如說分為市政基礎設施、道路、植被等，對三維模型進行構建，加強城市的三維景象的整合。最后，在完成三維景象的整合后，需要適合的燈光進行選擇，有效地通過光影來對三維模型進行烘焙，只有這樣才能符合模型在場景中的具體視覺效果，給使用者帶來一種較好的感受，生成最終符合人們使用要求的三維模型。

3.2.6 城市三維模型數據的更新處理

伴隨當前數字城市建設發展速度進一步加快，智慧城市建設的逐步深入，三維城市模型在建設過程中的重要性越來越明顯，是信息化建設過程中的重要載體和基礎，我國城市化發展的速度進一步加快，城市當中各種地形地物會由于城市的建設而出現一定的改變。在三維城市模型數據方面的及時性是非常關鍵的因素，一定要對新的地物空間信息進行及時的獲取，并且全流程的進行數據處理和操作，依照實際情況進行三維模型的更新。

4 ?結束語

伴隨當前我國在 GPS 衛星導航技術、地理信息技術等技術方面的快速深入和發展，我國在進行三維數字城市模型建設的過程中，也逐步朝著動態化和精細化發展，加強新技術的使用，讓三維數字城市模型應用于城市生活的方方面面具有非常重要的意義。本文主要通過相關的城市三維建設項目分析研究基于數字攝影測量技術的三維建模流程，通過操作發現這種建模方式，在操作的過程中實用性很強，具有非常大的便捷性。然而，不可否認在對該技術進行使用的時候，依舊產生了很大問題，需要相關人員持續探索，采取更好的辦法避免錯誤、解決錯誤。

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