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摘要：现阶段，利用卫星技术对空间变化进行动态监测的手段已被广泛应用，尤其在监测城市平面变化上已探索出了成熟的应用技术和方法，但是仍然无法实现监测建筑物高度变化的难题。监测建筑物高度变化是监测建筑物违法的重要内容，但在目前的监测技术上仍然存在困境，所以文章在此问题基础上，利用倾斜摄影测量技术等手段对监测城市建筑物变化进行更深入的分析，希望能够为城市综合管理提供更可靠的数据依据。
关键词：倾斜摄影测量技术；建筑物；空间变化；监测
随着城市改造和城中村建设面积的扩大，掌握城市建筑物的空间变化信息数据掌握对城市进行综合治理非常重要，也是我国政府和相关部门关注的重点。但目前，对于违法建筑物的监测与治理主要依靠城市管理监督人员现场巡查和逐级上报的方式完成，这种方式所获得的统计数据并不全面，而且也容易发生虚假上报现象，对现场巡查工作人员的人身安全也有一定的威胁。所以结合当前城市建筑物综合管理形式，我国各级相关部门应对建筑物的空间形态进行及时、准确、客观监测，为城市综合管理提供可靠的数据支持，实现城市精细化管理。
1 倾斜摄影测量技术监测建筑物空间变化的优势
倾斜摄影技术在近些年发展中研制出了一下新技术，被命名为量测型倾斜摄影技术，目前已被广泛的应用到国内外测绘领域中，这种技术是通过在同一飞行平台上搭载多台量测相机，对物体从一个垂直和四个倾斜角度进行影像采集，从而获取物体在不同角度上的影响，并实现三维模型自动建立，而且能够自动完成侧面纹理采集以及自动粘图。
量测型倾斜摄影测量技术下自动三维模型建立是指在采集图形后，通过图形运算处理单元及时的实现三维模型的构建，并通过摄影测量的原理，对所采集的倾斜影像、周围街景以及照片的相关数据进行几何处理、三角网构建、多视角匹配等操作，从而实现三维模型构建。在模型建立过程中不需要人工干预，而且比传统建模方式的还原度、清晰度更高，具有建模时间短、建模成本低等优点[1]。
目前国内外大多选择运-5、运-12等平台作为飞机航摄平台；经常使用的倾斜摄影测量相机有徕卡Leica RECD30 Ohlique相机等；较为成熟的三维模型建模软件有Skyline公司的倾斜摄影自动批量建模软件Photomesh。
2 倾斜摄影技术应用下建筑物实景三维模型建立
在倾斜测量完成后，可以进行两种类型的三维场景构建：一种是通过正射、建筑物、DEM进行三维场景整合，构建后的三维场景属于分层对象化三维场景，三维场景的地形信息、地面影响数据以及按照标准生产测绘的建筑物数据是其典型特征，也是基础地理信息数据，可以叠加一起构建三维场景，也可以单独使用反应数据信息，也可以作为系统管理中的核心内容。另一种是通过DSM影像与倾斜影像实现自动密集匹配完成的，这种方式下可以生成实景三维场景，其中的地形、地面以及建筑物连续的表面模型是其主要特征，不可分割进行管理，适合作为宏观数据应用到实际中[2]。根据城市综合治理的需要，可对建筑物的实景三维模型进行精准的定位，其平面精度可达到40cm、高度达到50cm。具体的建筑物实景三维模型制作流程如图1所示。
图1
3 基于倾斜摄影测量技术的建筑物空间变化监测
3.1 监测技术路线分析
基于倾斜摄影测量技术进行建筑物倾斜影像采集，能够结合实地的像控测量，模拟出城市数字表面模型、数字高程模型、数字正射影像，从而制作出建筑物的实景三维场景以及建筑物的单体模型，并可以通过这些模型数据监理专题数据库，利用GIS平台实现对建筑物的空间变化监测，按照管理标准需要定期更新基础数据库和专题数据库，并根据城市分区统计建筑物的变化量和存量，为政府制定城市综合管理政策和监督执法提供客观的数据依据[3]。根据政府城市综合管理和城市执法的应用目标，再结合三维实景的各项指标能够对变化监测的精度进行确定，通过模型能够自动发现1米以上外扩或2米以上高度违法建筑的变化，并能精准的提出建筑物的变化量[4]。对建筑物变化监测的具体示意图如图2所示。
图2
3.2 监测成果对比分析
利用三维实景信息数据和多期倾斜摄影测量能够对建筑物的平面变化和高度变化进行动态监测和比对。其中正射影像能够准确的反应地面和建筑物的平面影像，精准的识别到建筑物平面轮廓的信息数据，并提供建筑物监测和道路、绿化管理的变化数据；利用数字表面模型能够准确的反应出建筑物的外形轮廓，在以数字表面模型为高度监测基础数据后，可以对乱搭建产生的高度变化现实到数字模型上，通过两次监测数据的对比，即可发现违章建筑[5]。
4 实际应用案例分析
昆明市政府在城市规划建设上正式启动了数字化管理应用项目，项目中利用倾斜航空摄影等高科技测量技术方式对主城区范围内建筑物进行三维实景空间信息采集，并定期的对主城区的建筑物、绿化、道路、城市构件、城市用地等空间变化信息进行更新，并研制了适合昆明市规划建设的数字化管理应用平台，实现了对主城区建筑物等各城市构件的空间变化监测[6]。
4.1 航拍影响数据获取
摄影区对技术的要求有以下几点：倾斜看空摄影测量下视镜头在对地面进行航拍采集影像时，其分辨率必须高于0.07m；下视航向重叠度必须高于百分之八十，旁向重叠度必须高于百分之七十。
本地区航摄运用的是运-12航摄平台，使用的是徕卡RCD30倾斜航空摄影仪，并用徕卡FramePro软件对航摄获取的数据进行解压，使用IPAS CO+软件与Intertial Explorer软件将航摄获取的数据与卫星精密星历进行结合计算，并通过计算结果对影响数据直接进行地理定位。要求航摄影响地面分辨率要高于0.07m，地面基站使用的是现有的联系参考站系统，此监测区可以使用两个CORS基站数据对POS提供的数据进行计算，基站到监测区的；平均距离为25km，通过倾斜摄影测量数据制作的成果数据部分节选内容如图3所示。
图3
4.2 监测平台应用
昆明市在项目进行中研发了自主知识产权的适合昆明市城市规划管理的数字化应用平台，其中包括昆明市城市规划建设管理监测变化统计分析息系统、三维实景地理信息公共平台、昆明市三维实景展示系统、昆明市城市规划建设综合管理动态变化监测系统、昆明市城市规划管理信息发布平台、三维实景数据库及数据库管理系统、昆明市城市规划建设数字化管理应用系统等内容[7]。平台具备多项三维实景业务覆盖，能够覆盖大部分地区、兼容多想数据资源，并且平台上设置了快捷推演工具，以及对产生各项数据的管理设备，同时也可以利用多种格式将数据输出，可以和昆明市政府管理上的已有平台进行兼容，并具备网络发布信息能力，能够支持各项数据的连接和直接发布，支持矢量数据进行实时动态发布，具体的界面展示如图4所示，利用平台进行空间变化监测的部分结果展示图5所示。
图4
图5
5 结束语
综上所述，基于倾斜摄影测量技术对城市建筑物及进行变化监测的想法和成果已在全国进行城市精细化管理上有所应用，并在发展和实践中进行了不断的创新，使倾斜摄影测量技术和三维实景技术的应用更符合我国城市建设和发展的需要。尤其引进高分辨率可测量型倾斜摄影技术后，大大的降低了目前三维实景模型构建的成本，使该技术在城市综合管理、保护国土安全、实施生态建设、农业经济发展、应急指挥、环保建设、执法监察上发挥了重要作用，并能够为国政府治理城市提供客观的空间数据。虽然倾斜摄影测量技术的广泛应用解决了我国在诸多领域上的问题，使我国空间监测质量水平稳步提升，在就目前的实际情况来看，与倾斜摄影测量技术想配套的处理软件仍比较落后，与其他发达国家存在明显的差距，这就需要我国科研人员更深入的完善各项配套处理软件，促进我国空间变化监测的进一步发展，实现真正的智能化、科技化。
参考文献
[1]赵雷,包银丽,袁翔东等.基于倾斜摄影测量技术的建筑物空间变化监测探讨[J].地矿测绘,2015,31(4):11-14.
[2]程振国.基于倾斜摄影测量技术的建筑物空间变化监测研究[J].河北企业,2016,25(8):206-206,207.
[3]王继辉.基于倾斜摄影测量技术的建筑物空间变化监测研究[J].建筑工程技术与设计,2017,21(5):294.
[4]席磊.基于倾斜摄影测量技术的智慧城市5D产品制作工艺[J].大科技,2017,32(23):192.
[5]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.
[6]周杰.基于倾斜摄影测量技术构建实景三维模型的方法研究[J].价值工程,2016,35(25):232-235,236.
[7]赵宏,杜明成,吴俐民等.基于倾斜摄影测量技术的智慧城市5D产品制作工艺实现[J].测绘工程,2016,25(9):73-76.
论文作者:张克铭,李宁
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第14期
论文发表时间:2017/12/20
标签：建筑物论文; 测量论文; 数据论文; 城市论文; 实景论文; 模型论文; 技术论文; 《建筑科技》2017年第14期论文;