無人機航攝在城市三維建模中的應用探究

摘 要：隨著城鎮化進程的加快，城市建設用地在規模上越來越大，其所涉及的規劃管理范圍也越來越寬廣。若仍以之前人力進行土地勘測不但在數據收集上時間較長，且在效率上較低。而隨著現今無人機航拍技術的提高，在諸多行業中都得到了廣泛應用。在文章研究中就以無人機航攝在城市三維建模中的應用情況進行分析，以能夠對無人機在城市航攝過程的應用情況等進行了解，希望能對城市土地資源數據收集與應用，提供一定的參考價值。

關鍵詞：無人機航攝；城市三維建模；應用分析

1 概述

當前無人機技術有了較大提升，且在諸多行業中都被廣泛應用，尤其是將無人機進行低空拍攝，能夠滿足諸多領域對勘測或者規劃等的要求。與此同時，使用無人機進行低空測繪不單單在政府部門所應用，且在國內諸多企業中也開始以無人機進行航拍作業，如進行工程測繪、地平面勘測等。雖然在諸多領域中都有衛星遙控、大飛機遙感等的應用，但是隨著無人機航拍技術的發展，研究以無人機遙感航拍技術為基礎，將其應用于建立城市三維模型具有重要意義。通過無人機航攝在城市三維建模中的應用能夠通過精準的數據來為城市多種行業的土地規劃起到深度應用。如在政府部門城市規劃中通過無人機對城市進行俯瞰全景影像拍攝，也能夠對土地資源規劃、監督、審查等方面起到良好輔助作用。

而隨著三維技術近些年的發展，在國內諸多行業中也被廣泛應用。過去人們對二維技術應用較多，但是隨著二維技術的完善和提高，也使得所航攝的影像質量有了同步提升，在一定程度上促進了三維建模的應用。三維建模是在二維建模的基礎上得到的質量提高，不單單在清晰度上更加明顯，其所展示的視覺效果也更加明顯。目前，以遙感來控制無人機進行航攝作業應用較多，且對測繪工作的開展具有一定效果。[1]一般來說，無人機航攝作業在城市中的應用都是進行低空飛行的，所以受天氣或者氣候等的影響較小，且無人機平臺中所具有的數字彩色航攝相機以及GPS定位數據等，能夠在成像上更加清晰，且分辨率較高，對城市三維建模應用上所取得的效果也較為明顯。

2 規劃前期現狀調查應用

在城市中應用傳統方式進行城市規劃，無異于對各種比例尺線劃地形圖、航拍圖、或者衛星遙感圖等進行的應用，或者是通過規劃測量人員實際到現場進行場景拍攝。但是這種數據采集方式不但在可視性上較差，且不夠直觀。[2]并且，雖然使用衛星遙感圖也能夠拍

攝成像，但是其所花費的成本以及程序等方面仍存在較大制約因素。而利用人員現場拍攝的方式也存在一定局限性，不能完全的對現場情況有進一步了解，這對規劃設計人員設計方案的定制起到壓制作用。

而通過無人機在城市中進行航攝則有效的改變了這些問題，不但提高了數據采集效率，且在航攝之后就可以快速成像，以此形成所用影像數據，作為資料被人們所使用。除此之外，借助無人機航攝所具有的優勢還能夠完成數據采集的范圍覆蓋，能夠從多角度、全方位的對數據進行收集，且能夠將拍攝到的畫面進行精密測量、深層分析等，能夠在城市各種項目和規劃中被廣泛應用，有效提高了規劃編制的效果質量。

比如在城市規劃監察中對項目實際規劃情況，以及其現場實際情況等進行了解則需要進行現場定位，或者是人工測量等工作，不但在效率上較低，且經常會發生錯誤數據，這對精準測量工作造成較大影響。除此之外，所規劃和監察的項目仍在施工過程中，所以如果進行實地勘探的話必然會受到較大制約，進而給實際勘探工作帶來更多影響。[3]而采取無人機航攝之后則有效的提升了城市規劃監督的工作效率，不但所勘測的資料更加完善和全面，且能夠對拍攝的實際情況進行及時的監管，以達到管理作用。與此同時，通過三維建模所保存的數據可以作為今后歷史資料被應用，且所保存的數據也更加全面和準確。

3 無人機航攝在城市三維建模中的方案實施流程

3.1 高程點、等高線等屬性值錯誤檢查處理

在建立城市三維建模中要借助三維軟件來生成俯視圖和前視圖等，且對高程屬性中存在的不足進行查看，通過“特性”的工具欄將屬性值進行更改，將過去二維繪圖中存在的問題進行解決。將這些問題解決之后要將二維線轉換為三維多段線所使用，能夠對城市高層建筑，以及河流等地理特征進行分類處理，以此滿足三圍軟件對格式的要求。

3.2 TIN模型的制作

所使用措施：要根據地形圖點高程、等高線以及特征線等以GEOPAK模塊來生成DAT文件，或者TIN文件，且對TIN文件進行相應編輯和修改，以此作為貼圖形式的三維地面模型，且可以通過顏色去區分城市高層建筑和地面等顯示。[4]

3.3 對航片影像進行糾正拼接，建立TIN三維地面模型

通過TIN三維地面模型的疊加和合成，以此制作的三位效果圖也能夠被人們所利用。如利用Descartes模塊中功能來對像控點以及主要地物進行多點坐標的拼接和糾正，且在合成之后將TIN文件所打開，選擇合成的影像作為材質文件，以通過貼圖渲染的方式將三維模型實際情況進行渲染出效果，能夠將城市中的高樓大廈、交通情況等有一定了解，能夠讓人們看到更加逼真的視覺效果。（如圖1所示）

圖1 城市三維建模成像效果圖

4 結束語

通過無人機航攝技術對城市進行測繪，能夠滿足各行業中對測繪任務的需求。不但所花費的成本更少，且在成圖周期上更短，對企業生產成本以及效率方面起到積極作用。與此同時，使用三維建模能夠使航拍影像在處理上更加清晰，在分辨率上也更高，使人們在視覺效果上更加具有沖擊力。因此，通過無人機對城市進行航攝，通過成像的三維建模能夠對設計人員方案的定制和實施起到一定的借鑒作用，也能對其方案設定提供更加準確數據。而在無人機測繪不但能夠在城市測繪中廣泛應用，在野外環境中也能得到較好應用，不但可以高效的完成所要求的航拍和測繪任務，也可以在此基礎上進行應用的延伸，使之能夠更加深入的對城市航攝工作所應用。

參考文獻

[1]黎富忠.無人機航拍技術在三維建模上的應用[J].廣西水利水電，2016（04）：21-23.

[2]薄正權，張宇.傾斜攝影在長春市城市建模中的應用[J].城市勘測，2016（03）：93-96.

[3]王琳，吳正鵬，姜興鈺，等.無人機傾斜攝影技術在三維城市建模中的應用[J].測繪與空間地理信息，2015（12）：30-32.

[4]張濤.無人機航攝在城市規劃建設中的應用[J].城市勘測，2014（05）：99-101.

作者簡介：李高潮（1974，3-），河南商丘人，現為公司技術副總，主要從事工程測量、房產測量、地籍測繪、無人機航測、地理信息系統等相關的管理與研究工作。