新疆地质矿产勘查开发局测绘大队 新疆维吾尔自治区 830000
摘要：随着地理信息技术应用的不断深入，城市发展的相关行业中高度抽象的二维地理信息逐渐满足不了用户对真实性和立体感知等相关业务的需求，而直观的空间三维地理信息逐渐得到各行业的青睐。三维地理信息能够避免二维图形在复杂环境中的思维局限性与片面性。具有真实几何信息和纹理信息的城市三维模型在满足用户可视化要求的同时也能够为城市规划分析提供科学的依据。
关键词：实景三维模型；城市规划管理；应用
前言
倾斜摄影测量技术，是对传统摄影方式的一种创新，它不再局限于以单一相机，而是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时获取多个不同角度的影像，是近几年发展起来的一项高新技术。本文以新疆拜城县项目为例，对实景三维模型的应用进行探讨，利用成都睿博D2倾斜相机，搭载在大疆M600pro飞行器上获取影像。该系统搭载有垂直、前视、左视、右视、后视共５个相机，可同步获取５个方向的航空影像，其前、后、左、右4个方向为倾斜角度45°的侧视影像。通过飞行计划制定、飞行拍摄、数据下载、ＰＯＳ解算、初始外方位元素计算、数据校验等过程，为后期倾斜影像的制作提供了标准的格式的数据。
1、倾斜摄影影像获取
1.1航摄仪
本摄区使用成都睿博D2倾斜相机进行航摄，该航摄系统是由成都的睿博公司生产，主要搭载有垂直、前视、左视、右视、后视共５个相机，可同步获取５个方向的航空影像，其前、后、左、右4个方向为倾斜角度45°的侧视影像，相机及参数如下。
相机性能及参数：
总像素：≥120Mpix；
重量：≤0.9kg；
体积：≤198mm*95mm；
ccd尺寸：23.5*15.6mm；
正射镜头焦距：22mm
倾斜镜头焦距：35mm
存储器总容量：≥320GB；
CCD数量：5pcs；
曝光间隔：≤1s；
速度拷贝速度：大于70m/s；
数据预处理：能够自动生成blocks文件，一键入导入建模软件；
下托式减震
大疆m600pro能够定时、定距采样；
1.2飞行平台
根据摄区气候、地貌等条件，本项目选用大疆M600PRO一架。该飞行器有中国民航局颁发的适航证明，可配备二次航空管制雷达，具有合法飞行资格，适用于航高80—500ｍ航空摄影飞行任务。飞行作业时只需15m*15m的空地即可起飞和着陆，飞机的机动性强，拆装简单，运输转场快捷，作业高度对军民航空域影响小，且较高灵活性，有异常返航功能，安全可靠。
1.3航线敷设
航线布设按照相关要求执行，同时根据航摄区域的地形环境，利用摄区已有的地形图、遥感影像等信息，分析摄区内空间分布特征，为各航摄分区进行航线敷设。本摄区共设计６０条航线，东北至西南方向敷设，航线总长度为９００ｋｍ。飞行设计示意如图２所示。
图 2 飞行设计示意图
1.4数据检查与预处理
１）航空影像数据检查与预处理
①影像数据地面分辨率是否达到要求；
②通过目视观察，影像质量应确保影像清晰，反差适中，颜色饱和，色彩鲜明，色调一致，有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适应的细小地物影像，满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求；
③影像重叠度的检查，确保影像重叠度是否达到要求；
④影像数据编号，为了方便于后期数据管理和检查。
２）ＰＯＳ数据的检查与预处理
①ＰＯＳ数据的记录是否与影像一一对应；②将ＰＯＳ数据整理成软件对应格式。
３）野外控制点成果数据的检查与预处理
①借助ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ检查野外控制点成果；
②在作业范围内均匀挑选部分控制点为建模时使用，剩余控制点为后期精度检查时使用；
③对于建模时使用的控制点，提前挑选好控制点片。
2 Smart3DCapture软件快速建模
2.1空三加密
自动化空三加密，在Ｓｍａｒｔ３ＤＣａｐｔｕｒｅ自动建模系统中加载测区影像，人工给定均匀分布的少量控制点，软件采用光束法区域网整体平差，以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差单元的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地加入控制点坐标系中，从而恢复地物间的空间位置关系。
2.2影像密集匹配
系统根据高精度的影像匹配算法，自动匹配出所有影像中的同名点，并从影像中抽取更多的特征点构成密集点云，从而更精确地表达地物的细节。地物越复杂，建筑物越密集的地方，点密集程度越高；反之，则相对稀疏。
2.3纹理映射
由空三和影像密集匹配后建立的影像之间的三角关系构成三角ＴＩＮ，再由三角ＴＩＮ构成白模，软件从影像中计算对应的纹理，并自动将纹理映射到对应的白模上，最终形成真实三维场景。
2.4多节点运算
Ｓｍａｒｔ３ＤＣａｐｔｕｒｅ自动建模系统是为满足多节点并行计算而设计的，适用于大面积的真三维模型和ＤＯＭ／ＤＳＭ的生产，通过并行运算可大大提高生产效率，具体生产效率根据服务器性能和数量而定。
2.5成果输出
Ｓｍａｒｔ３ＤＣａｐｔｕｒｅ进行倾斜摄影快速三维建模，可输出的成果产品有真三维模型、正射影像（ＤＯＭ）、数字表面模型（ＤＳＭ）、点云数据（*.ｌａｓ格式）。真三维模型可输出的数据格式主要有*.ｄａｅ、*.ｏｓｇｂ和*.ｏｂｊ。模型成果所有建筑物的空间关系和纹理，均采用分层显示技术（ＬＯＤ），分层达２０层以上，以保证任何配置的计算机均能流畅地显示地物模型，充分详细地表达建筑物细部特征。
2.6三维模型单体化
通过叠加矢量底面，在渲染层面实现单体化，轻松实现ＧＩＳ功能，实现倾斜三维模型的动态性和灵活性管理。
3、城市辅助规划信息系统建设
基于Ｓｋｙｌｉｎｅ的三维ＧＩＳ平台———朝阳市城市辅助规划信息系统，是整合三维实景地理信息系统管理与应用服务的综合平台。平台运用倾斜摄影及虚拟现实仿真等技术，支持街景工厂（Ｓｍａｒｔ３Ｄ等）倾斜摄影大场景三维数据的无缝接入，多角度实景影像融合，同时，系统需配套基于倾斜摄影的空地结合的三维建模软件，可对三维场景进行快速修饰，为后期数据的局部更新提供保障。
3.1系统总体架构
系统采用统一的矩阵式体系结构，在保证平台稳定运行的同时，由基础平台统一管理，对各种数据信息进行统一整合，做到统一入口、统一展现、统一管理的一体化管理体系。
3.2数据库总体架构
城市基础数据的种类多、数量大，如何有效地存储、利用、查询、分析这些资料，对于城市综合管理来说至关重要。为方便高效地存储、利用这些资料，本平台建立了完善的数字城市信息数据库。三维空间数据模型是整个平台的核心，构建城市信息数据库前，明确数据类型、理顺各类数据之间的逻辑关系和系统数据之间的关系是数据库设计阶段的关键。根据城市规划环境及数据种类的要求，整个数据库分为空间数据库和属性数据库两大部分。
3.3系统功能设计
系统功能包括三维漫游功能、图层管理、测量功能、漫游路径、收藏夹、快速定位、属性查询、统计分析、规划红线控制及规划控规控制、多方案对比、日照及通视分析、控高分析等。
4、结束语
项目获取的航空倾斜影像及实景三维模型不仅能够真实地反映情况，而且能通过采用先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息，极大地扩展了遥感影像的应用领域，使遥感影像的行业应用更加深入，不仅提高了城市规划管理等各方面工作的效率，还为人们提供一种认识城市的全新理念，为城市的快速扩张和变化提供一种可扩展的管理手段，有助于实现城市的可持续发展。同时为同类行业部门规划管理应用提供方便的参考模板，具有一定的推广价值。
参考文献：
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[2]李镇洲，张学之.基于倾斜摄影测量技术快速建立城市３维模型研究[J].测绘与空间地理信息，2012，35（4）：117-119.
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4.2 合理利用幕墙分格设计
在进行幕墙设计的过程中，其分格设计对于建筑物外立面的外观效果有着极其重要的作用，所以在对建筑外立面进行较为谨慎、周全的设计思考后，选用竖向分格的形式对幕墙进行分格设计。
为了能够将建筑物的现代气息和简约风格良好地展现出来，整齐、均匀地对对面板进行分割操作，同时使玻璃幕墙的过渡段表现出更加自然、合理的状态，对立面分格需要重视对以下方面的考虑：与建筑整体的设计风格所相符；考虑加工过程中面材利用率与加工工艺的合理性，尽量做到节约低耗；采光部分的设计应具有满足基本视觉需求的合理性；注意例如幕墙的收边等细节问题；整体设计应达到基本的防火标准；注意用材之间的交接使用等问题；注意设计符合各项安全基本标准。
4.3 设计效果分析
楼房建筑的外立面就像是人们身上所着的服饰，建筑物的立体外观效果给人以鲜明的层次感，其中应用的多种元素和材料极大地提升了其美观程度。就建筑物所表现的色彩效果来讲，玻璃幕墙、石材等不同材料在颜色上的布局设计，不同元素在建筑外观上的安置都体现幕墙设计在建筑整体设计上的美学效果和艺术价值。除了在性能上满足建筑物的基本需求外，整个建筑都表现出现代化的简约、大气的风格特色。除此之外，对细节严格把握的设计使整体建筑立面呈现出简约、饱满的设计效果。而选用较为先进。可靠的结构系统也使得设计更加具有可操作性，合理解决了安装工艺等问题，使幕墙分割等工艺做到更加精细标准。使得幕墙设计呈现出自然、美观和大方的风格。
5 结语
综上所述，如今幕墙设计在建筑物的外立面设计中发挥着不可替代的作用，由此，相关设计人员需要充分利用幕墙设计对建筑物的外立面设计进行最大程度上的优化，充分发挥其在建筑设计中的优势，从而使得建筑企业在今后的建筑工程中对幕墙设计进行更加广泛的应用，幕墙设计由此能够在现代建筑外立面中更加广泛地发挥其积极作用，对现代建筑的性能及美观程度进行有效提升与表现。
参考文献：
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论文作者:潘波
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第13期
论文发表时间:2019/12/4
标签：影像论文; 幕墙论文; 数据论文; 模型论文; 建筑论文; 城市论文; 建筑物论文; 《建筑细部》2019年第13期论文;