周海莲
北海市城市信息中心 广西北海 536000
摘要：最近几年以来，由于城市的建设用地规模的不断扩大，所以城市规划中需要管理的数据也越来越大，为了能够更加方便快捷的获取精确的地理数据信息以及相关的资料，无人机航拍在最近几年以来得到了广泛的使用，这种新兴技术是将其所拍摄的图像进行专业化的数据处理之后，最终实现了三维建模的目的。本文主要研究分析了基于无人机航拍的三维建模在城市规划中的应用。
关键词：三维建模；无人机航拍；城市规划
目前由于城市化的进程在不断的加快，其中城市规划行业对于基础数据的现势性有着较高的要求，而传统的数据采集、加工已经无法满足现在城市规划工作的要求，成本低、分辨率高以及效率高的无人机进入了城市规划工作者的视野中，利用无人机航拍技术来将其所获得的图像数据进行室外场景三维建模模型的构建，其可以满足大规模土地规划的现实要求，将场地的三维模型进行复原，并提取场地信息，有利于城市规划工作者对场地进行观察和分析。
一、三维建模的技术实施流程
（1）图像资料的获取
要构建三维建模模型的第一步就要对现场的资料以及信息进行详尽的收集，通常这些图像数据资料是用来表示三维物体中的二维图像数据，借助这些数据并将航拍所得到的图像数据进行有机结合就能构建出三维模型。在进行无人机航拍的时候，技术人员需要对其进行远程的遥控操作，这是为了保证它的高稳定性，也是为了确保最后获取的图像信息具有较高的质量，特别是在之后进行图像特征提取的时候，需要结合遥感技术数据来进行立体匹配三维数学模型，从而才能保证三维建模的内容具有意义[1]。
（2）加入遥感设备的参数
为了确保三维建模的完整性与真实性，需要将遥感设备参数加入到无人机航拍图像的数据内容中，并且在具体的技术运行操作的过程中，要对图像数据和航拍摄像机参数的匹配度进行研究，确保遥感设备的参数和精准的坐标图数据能够互相结合，从而来将三维模型的精确度进行提高。
（3）提取强化特征
在提出强化特征时，首先要保证无人机航拍图像的室外场景三维建模的精确有效性，对图形的共同图像特征进行分析，从而通过提取的特征点内容来检查室外场景的拍摄对象和航拍的图像是否相匹配，并以此来对提取算法进行确定，而图像上的提取点的不同特征决定了提取算法的精确性，三维建模的质量水平则是由不同的特征点集合决定的。
（4）构建航拍图像和提取特征的对应关系
三维建模技术实施的最后一个流程就是要构建航拍图像和提取特征的对应关系，从而实现对目标进行精确匹配的目的，在进行匹配时要注意排除外界的干扰因素，比如天气情况、拍摄角度等问题的干扰，从客观上来讲，室外场地的三维模型的构建需要将摄像机参数的标定值进行结合，在构建三维坐标时需要结合立体的匹配效果，如此才能确保在三维建模的过程中的每一个技术环节都能做到互相关联，并将技术误差进行最大程度的减少，从而才能将三维建模的精确度进行进一步的提高[2]。
二、无人机航拍技术在城市规划中的应用
（1）在规划前期现状调查中的应用
以往在规划前期现状调查中，视角一般都是卫星遥感图、航拍设备与专业机构生成的航拍图、历史文档以及图片、各种比例尺的线划地形图以及规划设计工作者去现场勘察时所拍摄下来的影像，但主要还是以照片为主。传统的数据采集方式中的专业的航拍图虽然具有较强的直观性，但是现场踏勘等工作需要较长的时间，而且经费较高，所获得现场照片以及及时照片的能用性较低，无法满足规划设计者的要求[3]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
使用无人机航拍则可以将数据采集时间有效缩短，只要天气合适，即可以由一到两人组成一个小组，对一个单元地块的多视角以及大范围的数据采集只需要半天的时间就能完成，而且三维模型能够对地貌等进行分析，从而可以避免某些规划中将项目建在坡地上的尴尬局面；另外无人机航拍的实时数据，在导入软件之后就能够生成360°全方位视角的影像资料，确保数据的现势性，并且无人机航拍是一种新型的遥感数据获取技术，其非常适合对一定范围具有高分辨率的遥感数据进行即时的获取，将拍摄到的画面进行快速的拼接、精密的测量以及进行深层次的分析等，可以将规划编制的质量进行有效的提升[4]。
（2）在规划审批中的应用
在城市规划审批中，最重要的一个环节就是现场踏勘，而规划审批工作者将要面临的是人手少、事情多、标准严格、时间紧迫以及要求高的状况，其具有很大的压力，同时在各种因素的作用下，导致审批工作者最后获得的数据内容和要求的数据标准相差较大，最后导致审批失误。
使用无人机航拍可将现场的情况进行大范围以及多角度的拍摄使用相关软件之后将其还原为三维建模模型，对于建筑的密度、容积率以及日照等进行空间分析，可以使审批工作者对于现场的状况可以有一个立体的感知，并且可以借助计算机软件标注现场的实体空间数据，有利于审批工作者对于现场尺度的把握更加准确和全面，并且还不会受到各种自然因素的限制。
（3）在规划监察中的应用
在城市规划监察中需要对规划对象的审批要点、历史状况以及现状进行判定和比较，但是以往的人工测量、数据对比、现场等位等需要耗费较长的时间，并且人为进行判断比较容易出现差错，再加上在建项目还没有完成，会受到业主单位不配合、现场探勘条件受到限制等情况，导致相关人员对于项目的全方位查看、踏勘、与审批图文资料的对比和判定有着较大的难度。
使用无人机航拍则可以直接对在建项目进行不定期或者是定期的数据采集，在低空中对实时画面以及大比例尺的图像进行拍摄，在建成三维模型之后，可以对其某一处进行随意点击就能获得更多的信息，例如查看道路拥堵、废弃物乱堆乱放、违法乱建等信息；目前的城市规划受到时间和地点的双重限制，对于场地改造前后的现状无法进行及时的对比分析，对项目缺少有效的监管，而使用三维建模则能对项目的实施过程进行实时的监督，并且能够对顶部、局外部等违规部位进行及时的发现，提前发现违规情况，可以避免在事后的一系列追责、处罚等事件，除此之外，通过三维建模模型还能对新增违建、扩建、加建、加层以及改建等现象或者是以往人工巡查不易被发觉的违规行为进行及时的取证并查处[5]。
（4）在规划信息化建设中的应用
在城市规划信息计划的建设中，最主要的就是保证基础数据的准确性以及时效性，但是传统的方法中对数据进行测绘、编制以及设计等工作之后，再交给规划信息化人员进行第二次加工处理、入库到最后进行使用，都需要较长的时间，而且过程繁杂。
使用无人机航拍则可以对现场的情况进行实时的获取，并以最快的速度完成加工处理，有效避免了传统方法中数据加工完成之后，现场的状况由于一些原因的作用下，发生了较大的变化，导致数据的现势性缺乏；此外无人机航拍还能将人工误差原因导致数据质量不高的情况进行有效避免，并且还能节省大量的物力及人力。
三、结束语
综上所述，无人机航拍技术中的三维建模与传统的技术相比具有更高的准确性以及直观性，而且能够在短时间内对大量场地的信息以及资料进行收集，对规划进行合理的布局，以及对景观、建筑等细节进行完善，有着较大的优势，在城市规划工作中有着较大的作用，在未来发展中也具有可观的前景。
参考文献：
[1]唐艳华. 无人机航拍技术及其在三维建模中的运用分析[J]. 科技创新导报， 2017（36）.
[2]任志飞. 无人机航拍图像的室外场景三维重建技术研究[J]. 影像技术， 2017， 29（3）:71-73.
[3]王智勇. 基于无人机航拍图像序列的三维场景实时重建方法研究[D]. 沈阳大学， 2018.
[4]张勇超. 无人机航拍测绘技术在农村土地利用规划中的应用研究——以江西省石城县洋地村为例[J]. 江苏农业科学， 2016， 44（9）:416-421.
[5]段建肖， 廖立兵， 肖鹏，等. UAV及Smart3D整合技术在水利水电工程地质勘察中的应用[J]. 水利规划与设计， 2018（2）.
论文作者:周海莲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/29
标签：无人机论文; 航拍论文; 建模论文; 数据论文; 城市规划论文; 图像论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第15期论文;