王涛
浙江华东建设工程有限公司 浙江省杭州市310030
摘要：近年来，随着我国“数字城市”向“智慧城市”的不断转型升级，以二维矢量数据为主的GIS应用已经难以满足当前的需求，一种所见即所得、更加直观的城市三维实景模型逐渐成为大众热衷的表达方式，目前，其已成为三维基础地理信息系统的重要数据载体，因此，如何快速构建城市三维实景模型成为当前GIS应用领域研究的一个热点问题。在构建城市三维实景模型技术方案中，传统的人工单体建模存在建设周期长、成本高、精度低、与真实世界反差大等缺点;基于激光扫描和雷达技术的三维建模虽然精度高，但受制于成本高昂、数据处理量大等弱点，只适用于小范围的精细模型构建，目前也难以普及应用。
关键词：无人机;倾斜摄影测量;三维实景模型
引言
在我国城市化建设的新时期，无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中得到了充分应用，无人机倾斜摄影测量技术可实现现代化高程建模。无人机倾斜摄影测量技术包括可视化三维处理技术，可实现现代化数字处理，提升城市三维建模的效率与水平，为我国城市化建设提供技术支持。
1倾斜摄影测量技术基本原理
与传统的摄影测量技术相比，倾斜摄影测量技术在摄影方式上区别于传统的垂直航空摄影方式，有效地避免了垂直摄影无法获取侧面信息的缺陷，该技术通过多方位(尤其是侧面)获取地物信息，能够实时动态地反映出地物的三维信息，为三维实景建模奠定了基础。倾斜摄影测量技术是以无人机飞行平台为媒介搭载多台航摄仪，使用五棱镜头多方位、多角度获取地物影像数据。在获取建模区域影像数据时，要根据拍摄区域的基本状况设定拍摄高度、曝光周期、拍摄角度等，并实时记录、输出POS数据文件，再经过预处理、空中三角加密、平差等处理，输出DOM、DSM、DEM等成为图件，为后期制作三维实景场景奠定基础。
2基于无人机倾斜摄影测量技术的城市三维实景建模研究
2.1无人机倾斜摄影测量
做好前期准备工作是顺利完成无人机倾斜摄影测量的关键，例如，确定各项飞行数据、高度数据、无人机的型号等，在基础信息以及硬件设备的共同支持下，确保无人机可沿着规划的轨迹飞行，保证高度的合理性，控制拍摄持续时间。在完成航行任务后，对得到的所有拍摄信息做全面的筛选，以便进入到后续处理环节；若不满足要求，则必须再次拍摄。
2.2倾斜影像数据采集
1)外业航飞本项目采用MD4－100四旋翼无人机执飞，该飞行器采用模块化多核系统进行姿态检测和控制，可实现稳定飞行并完成多种任务。与无人机配套的是SONYQX1倾斜相机，5部相机可一键同时拍摄和读取输出像片数据。现场踏勘后制订航飞方案，航线按照摄区走向直线方法敷设，并按照一个航摄分区进行航飞，同时选取合适的航向和旁向重叠度，考虑到测区地势平坦，航飞高度低于200m。选择无风晴好天气进行外业航飞，最终获取到多张倾斜影像，经检查所拍摄的影像全部覆盖摄区，无相对漏洞和绝对漏洞，而且所有影像层次丰富、色彩鲜明、颜色饱和、反差适中，可用于后期三维模型的制作。2)像控测量为保证本项目三维数据产品的精度，本项目像控点按照区域网进行布设，分区均匀布设了20个像控点和20个检查点，像控点和检查点的平面坐标和高程均采用ZJ-CORS网络RTK进行测量。
2.3优化EPS建模
EPS是PostScript语言描述的一种ASCII图形文件格式，在PostScript图形打印机上可打印出高品质的图形图像。该格式主要分为PhotoShopEPS格式与标准EPS格式，标准EPS格式又可分为图形格式、图像格式。
在PhotoShop中只能打开图像格式的EPS文件，在cdr中可打开矢量图，文字不可编辑，但图形可以提供曲线方式进行编辑。将EPS软件的应用到城市3D建模工作中，可提升测量区域内物体信息的准确性、科学性，促进工作人员全面掌握不同类型数据的多样化特征，提高数据测量的有效性，减少后续工作中因信息错误引发的问题。与此同时，将EPS软件应用到区域测量与三维模型的建设工作中，以图形可进行曲线编辑的特点为核心，可提升生成实体模型的有效性，提高测量的精确度与测量效率。
2.4实景三维数据生产流程
本文采用旋翼无人机进行研究区域的倾斜摄影测量，通过三维实景建模、空中三角加密处理后的航空摄影影像，获最终建模需要的原始影像数据，其具有以下特征:1)摄影测量过程中实现了多角度、多方位实时动态摄影，获得了建模区域多方位的影像数据资料，满足了三维建模的基本需求。2)五棱镜头安装在旋翼无人机上，在摄影过程中严格按照一定的规则执行飞行任务，获得的影像分辨率高，此外，该技术可以多角度拍摄，避免了垂直拍摄视野局限的问题。3)多角度拍摄，减少了地物被遮挡的现象，使得影像数据更加全面。使用倾斜摄影测量技术构建三维实景模型的关键环节在于实景三维数据的生产流程，包括倾斜摄影影像的获取、数据的预处理、空中三角加密、平差处理、单模型点云数据提取、合并、平差、纹理提取，输出三维实景模型等。实景三维数据生产流程是构造三维实景模型的基础。
2.5应用于城市规划设计的三维建模
（1）在城市规划管理中应用三维建模，通过城市规划三维辅助审批系统，可提供各类管理数据，并可对城市街道分布情况、民居拆迁进行辅助分析。通过合理应用规划管理可对各类建筑物或地形情况进行全面量测，在城市拆迁辅助分析过程中，通过建筑基本属性可帮助技术人员对计算拆迁实际成本[8]。在街道坡面图中可掌握不同街道建筑物在不同方向中的实际情况、各建筑物之间的关系，可为城市规划建设、楼道美化建设等提供多项参考数据。（2）三维建模在城市建筑物合理性审批中应用广泛，也可有效应用在现代化城市应急指挥工作中，在交通管理、城区改建、土地资源管理等城市管理工作中具有应用价值[9]。（3）随着城市化建设规模的不断扩大，人们对电力资源的需求量在持续增加，同时增加了城市电力路线的规划与测量难度。无人机倾斜摄影测量技术可在短时间内对电力路线的三维模型进行合理的设计与建设，准确提取与电路相关的基础信息。通过与其他线路设计方案的对比，确定合理的电力路线方案，进而有效规避电力路线建设问题，可帮助工作人员避开林区等特殊区域，优化现有的电力路线设计方案。在城市环保建设与规划设计工作中，广泛应用无人机倾斜摄影测量技术，可有效提升城市环保建设与发展规划设计的质量与水平。
结语
社会和科技均呈现出日新月异的发展特点，城市三维建模成为多数城市发展进程中的重要工作，国内外城市在此方面的资金、技术投入不断增加。基于无人机倾斜摄影技术的应用，可解决传统建模方式可靠性不足的问题，但在实际应用中依然有局限之处，值得相关人员在此方面做更深入的探讨。在后续的工作中，相关工作人员要把控好总体发展方向，加强对细节的处理，以用户的需求为导向，为日常生产、生活提供便捷的条件，助力于国家公共事业的发展。
参考文献
［1］张秋文，王乘，张勇传，等．数字城市整体构架与关键技术［J］．华中科技大学学报:自然科学版，2001，29(7):13－15．
［2］刘洋．无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究［D］．抚州:东华理工大学，2016．
［3］廖玉佳，胡勇，叶涛．基于低空无人机倾斜摄影的三维模型构建［J］．北京测绘，2018，32(5):504－507．
［4］孙宏伟．基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模［J］．现代测绘，2014，37(1):18－21．
［5］张平，刘怡，蒋红兵．基于倾斜摄影测量技术的“数字资阳”三维建模及精度评定［J］．测绘，2014，37(3):115