杨宙翔
十堰市规划(测绘)信息中心，湖北十堰 442012）
摘要：倾斜摄影测量技术不仅能真实客观的反应地物状况，而且还可以通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的城市实景三维模型。本文通过介绍倾斜摄影测量技术原理，并结合生产实例，提出了一整套城市实景三维模型生产流程，同时对模型的平面和高程精度进行了评定，结果表明该方法生产的城市实景三维模型满足相关规范要求，值得进一步推广应用。
关键词：倾斜摄影测量；实景三维；真正射影像；纹理
1引言
近年来，“智慧城市”在全国各地逐渐兴起，实景三维模型作为“智慧城市”建设的基础数据得到了日益广泛的应用，然而，在构建城市实景三维模型技术方案中，常规航空摄影测量仅能获取地物的空间位置和顶面信息，无法获取侧面纹理，由此带来的城市三维信息缺乏有效的技术融合度，导致三维模型工艺复杂而效果不佳。倾斜摄影测量技术的出现改变了这一现状，倾斜摄影测量技术通过搭载多台传感器从不同角度对建筑物进行数据采集，快速、高效的获取建筑物顶部及侧面高分辨率纹理信息，不仅能真实客观的反应地物状况，而且还可以通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的实景三维模型。
2倾斜摄影测量技术原理
倾斜摄影测量是通过在飞行平台上携带多台传感器（如图1所示，一般用五镜头相机），从一个垂直和四个倾斜共五个方向同步获取物体的影像，其中一组垂直地面所拍摄的影像称为正片，另四组镜头朝向和地面成一定角度拍摄的影像称为斜片，所摄影像再利用高效专业的数据采集和处理设备，通过区域网联合平差、影像匹配、DSM点云生成、TIN构建、纹理映射等步骤，最终生成实景三维模型。
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图1 多角度航空影像获取示意图
3应用实例
3.1项目背景
根据湖北省十堰市智慧城市建设总体规划，需要构建中心城区约100km2的实景三维模型，该区域东西长约10.4km，南北长约9.8km，摄区范围：经度110°45'22"-110°47’45"，纬度32°36'18"-35°39'40"，该模型在城市规划设计与管理审批、展示和宣传城市、数字旅游等多方面开展应用。
3.2倾斜影像获取
利用无人机对测区进行倾斜摄影，相机采用SWDC-5航空倾斜摄影仪，定姿定位测量仪采用POS系统，成图比例尺为1:2000，影像地面分辨率为0.06米，航摄高度为600米。采用专用航线设计软件进行航线设计，航向重叠为66%，旁向重叠为30%。实际飞行时，各个相机根据航线设计的对应曝光点坐标全自动进行曝光拍摄。
3.3倾斜影像加工
通过相应的倾斜影像数据处理软件，对采集到的倾斜影像进行处理，包括几何纠正、区域网联合平差、倾斜影像匹配等系列处理，最后将平差后的数据赋予每张倾斜影像，使得每张倾斜影像上的每个像素对应真实的地理坐标位置，以此实现倾斜影像的实时量测，从而形成符合应用需求的倾斜影像库。
3.4实景三维建模
本项目采用了Skyline PhotoMesh7.0软件进行三维建模，PhotoMesh7.0是一款倾斜摄影自动批量建模软件，可以实现快速地、自动地从一组标准的、无序的二维相片批量构建精细的、带有纹理的三维网格模型。PhotoMesh7.0产品基于高性能计算机图形学、计算机视觉、航空摄影测量等先进技术，可以融合不同来源、不同格式、不同分辨率的相片，自动完成DSM点云生成、TIN构建、纹理映射等流程从而生成实景三维模型（如图2所示）。
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图2实景三维模型数据
3.5精度评定
为了评定倾斜摄影建模的精度，本项目外业阶段布设了20个检查点，均匀分布在测区范围内，利用GPS-RTK测量出每个点的坐标和高程，同时为了便于在三维模型上查找这些点位，外业测量时现场拍摄每个点对应的实地位置。将检查点的外业实测坐标作为真值，在三维模型上读取的坐标作为计算值，统计出计算值和真值之间的差值，从而得到三维模型的精度。
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20个检查点中平面最大误差0.078m，中误差0.081m；高程最大误差0.112m，中误差0.129m，其精度满足CH/T 9015-2012《三维地理信息模型数据产品规范》的要求。
4结束语
通过对倾斜摄影测量技术在三维城市建模中的应用来看，其与传统三维城市建模方法还是有较大区别的，特别是在高清晰度影像自动匹配建模技术上，改变了传统人工模式带来的诸多弊端，也实现了智慧城市三维建模技术的快速化、自动化、一体化，该方法适合大规模区域城市三维模型的构建，但是其中也存在一些不足，例如局部区域出现建筑物缺失或道路、树木纹理失真等情况，相信随着技术的进步，这一不足之处一定会有更好的解决方法。
参考文献：
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