摘要：随着社会经济的发展，我国的城市化进程有了飞速的发展，也逐渐进入到了数字化时代。数字城市主要是运用先进的信息化手段，实现城市的规划、建设、管理。三维数字城市在基于我国各项技术都逐步完善的情况下开展，通过对三维数字城市进行建模，可以最大限度的提高政府的服务和管理效果，对于建设节约型城市有重要的作用。本文基于此，通过倾斜摄影测量技术的应用，展示三维数字城市建模的具体情况，以期能够为相应的工作人员有一定的借鉴意义。
关键词：三维城市建模；倾斜摄影测量；关键技术；应用
引言
推进数字城市建设是实现城市信息化综合管理的基础。数字城市是城市空间信息资源的综合利用，也是实现城市规划、建设、管理、应急的重要前提。随着倾斜摄影测量技术的广泛应用，在搭建三维数字城市进程中，其仿真、虚拟、测绘、互联网技术为数字城市建模提供了技术支撑。
1倾斜摄影测量技术和三维建模技术
1.1倾斜摄影测量技术概念
过去的航空摄像采用的是垂直摄影，指的是通过在飞行器上的照相机，在与地面垂直的情况下进行拍摄，以实现地面图像的采集工作。相较于这样的垂直摄影，倾斜摄影同时增加了多个照相机，因此可以完成从前、后、左、右及垂直等5个角度的摄影。就此来看，倾斜摄影技术在支持二维数据采集的前提下，又能够同时采集到地面物体的斜面情况，这样就能够轻松完成地面物体的三维数据模型制作，方便下一步的智慧城市的搭建工作。
1.2三维建模技术
三维建模技术的使用，可以更加生动、直观的表现出三维空间的具体信息，三维建模技术应用到数字城市的建模中，可以发挥重要的作用。它可以实现对建筑物的三维模型建立，更加直观、逼真的了解数字城市的状况，这也是目前建筑物建设过程中比较常用的一种方式。三维建模技术通过结合二维地籍数据，土地的使用数据，规划数据，形成三维的地籍数据，三维的土地使用数据以及三维的土地规划数据。
1.3三维建模软件介绍
当前，设计界常用的三维建模软件主要有：SketchUp、3dsMax、AutoCAD、Maya、XSI，ZBrush等。SketchUp软件功能和操作简单、模型通用性好、模型较小、建模周期短、可以快速大批量精细建模；3dsMax软件功能和操作复杂、模型通用性好、模型数据量大、建模周期较长、渲染效果好；AutoCAD软件功能和操作性一般、模型精细度差、模型数据量一般、模型通用性差、模型搭建时间一般；Softimage公司的XSI一款超强的动画设计与影视特效软件，它具有强大的动画能力和优异的模型制作水平，模型搭建精细周期长、操作性复杂以及通用性差；ZBrush 是一个数字雕刻和绘画软件。通过这些主流的三维建模软件的实用性、普适性、软件功能侧重点、模型搭建周期等方面的比较分析得出，各模型搭建软件各有优劣长短，各有其擅长和弱化的方面。
2倾斜摄影测量技术在城市建模中的应用
2．1三维景观建模方式的实现
三维景观的建模方式可以在IMS-GIS的基础上进行实现。首先是数据的提取过程，需要按照相应大的比例数据图，提取一些有用的信息，如景观的高度、底面高程、地面边界等。并把这些信息使用DXF的格式呈现。紧接着，需要相匹配的信息，并对DXF文件进行适当的修改，在Mapinfo中进行数据的导入，以tab的格式进行储存，使用程序拓扑对数据处理，最终以MIF格式呈现。景观数据导入后，可以通过IMAGIS实现对景观的拉伸，提取景观高程。顶面通过拉伸到地面，顶面进行自动闭合，形成底座不存在的五面体形式。最后通过数字正影图像与数字高程模型进行叠加，建立地形模型。
2.2无人机低空倾斜摄影测量系统
无人机低空倾斜摄影系统由倾斜摄影软件和影像处理软件组成。倾斜摄影系统由飞行平台、工作人员和仪器3部分组成。获得数据之后，还需要现场对获取的影像进行逐一检查。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不合格的测区需要补飞，直至拍摄的影像能够满足质量要求。在检查完成之后，还要对影像进行数据处理，这也涉及到一些关键技术。由于倾斜摄影测量数据处理复杂，本次3D建模实验使用的3D建模系統为Smart3D-CaptureTM系统软件。
3对三维建筑顶面纹理的采集和应用
3．1获取三维建筑物的纹理
首先要对建筑物标注，按照一定的编号顺序进行，对于以后的查询和建库有很大的便利。紧接着就是对外业纹理的采集，冬季和早春植物遮挡性不强，有利于建筑物纹理的采集，还要注意避免潮湿、阴雨天气、晴天等对摄影带来的影响，选择固定时间摄影，减少摄影的失真。另外就是内业纹理的采集和编辑工作，可以通过Photoshop进行纹理的编辑，转换格式，调整纹理的色调和高度在合适的范围内。这个过程中要在注意每个侧面的建筑纹理之间存在着不同的差别，要进行区分。
3.2建三维模型
通过无人机倾斜摄影测量技术，获取的原始影像资料，由于拍摄角度不同，所以照片的亮度、饱和度、景深也不同，给人视觉感受也不同。因此，还要对所有的影像资料进行统一。然后根据校正的数据信息进行筛选，确定准确的方位信息，然后利用垂直摄影、倾斜摄影数据、空间测量技术将这些影像数据信息进行匹配，生成真实影像高密度点云的DSM数据，并建立初步的三维城市模型。
3.3DOM的制作和镶嵌
通过影像的重采样以及微分纠正，进行纠正数字微分处理并生成单模型DOM。先对相邻各个片进行检查，对于出现彩色偏差和色调的使用相应的图像处理软件及时的调整，使色彩和色调趋于相同。镶嵌的过程中根据同一图幅中不同分辨影像中的最高分辨率进行镶嵌。镶嵌之后对产生的DOM进行检查，及时修补影像遗漏和模糊的部分。人工进行处理，防止出现不一致投影下的影像变形和扭曲。
4实施工艺流程
第一阶段为进行城市空间倾斜摄影测量方案拟定，设置具体拍摄线路，优化各区域关键点定位关系；第二阶段为拍摄过程中对原始数据的获取与存储，并通过垂直摄影、倾斜摄影，以及对地面控制点进行数据采集；第三阶段为原始数据处理，考虑到倾斜摄影测量技术在实施中存在顺光、逆光差异，特别是在影像数据参数上的不一致性，如饱和度、亮度、色相等差异，可能导致视觉信息的不完整。因此需要从影像数据的归一化处理上，来进行数据后期处理优化；第四阶段是设置检校场，并对POS系统中的检校数据进行更正，协同地区卫星定位服务系统数据进行解算，以获取精确的外方位数据信息；第五阶段是对外方位数据信息进行精确化处理，包括对POS数据、影像数据、控制点数据进行空中三角测量；第六阶段是对垂直数据、倾斜数据进行加密，并利用密集匹配技术来获得高清晰度实景影像模型数据；第七阶段对影像数据的归一化及增强处理，特别是对于不同像素级影像数据进行归一化，以获得对应分辨率的映像实景模型场景；第八节段是引入第三方模型软件对该三维模型进行校验和补漏，特别是在三维全要素城市模型结构中，需要进行精细化处理来获得仿真场景；最后阶段是对上述各阶段的数据进行验收，以输出相应要求的最终三维模型数据。
结语
倾斜摄影测量快速生成的三维实景模型在智慧城市、灾害应急、国土安全、文物保护等诸多领域中发挥越来越重要的作用，同样也面临着较多的挑战。由于硬件或者拍摄技术等因素，对地面上高度较低且不规则物体的真实还原还不够好。面对倾斜摄影测量技术快速生成的大场景三维模型，仍需要进一步对模型开发和利用，模型单体化和数据的融合是倾斜摄影测量面临的亟待解决的问题。目前实现所谓的“单体化”，只是在利用外包围合将模型特定部分进行高亮显示而已，并没有真正意义上实现三维模型各要素的自动分层、分割和提取。实现将矢量的二维数据和三维模型数据相融合以及真正意义上的模型单体化，三维模型数据的分析、查询、编辑也将成为现实。
参考文献
［1］徐红．基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模［J］．地球，2016(8)．
［2］王潜，杨萍．基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模［J］．工业，2016(6):144．
［3］江明明．基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模［J］．测绘与空间地理信息，2017(3):189～190．
论文作者:丁高峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/11
标签：建模论文; 数据论文; 模型论文; 测量论文; 城市论文; 影像论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第16期论文;