倾斜摄影测量技术在城市规划中的应用

张伟

安徽天罡信息技术有限公司

摘要：随着当前快速城市化进程，城市的公共基础设施、城市交通和城市建筑逐渐增加，城市的信息复杂性也在增加，这导致城市规划的难度逐渐增加。随着科学技术的快速发展，GIS空间信息技术得到越来越广泛的应用，在城市三维建模的条件下，城市规划的准确性和效率将进一步提高。然而，传统的正射摄影只能获取城市顶部的信息，而不能理解地理轮廓并获取具体信息。倾斜摄影测量技术可以在多个角度对地物信息进行采集，打破了正射摄影的局限性，对构建三维城市数字模型是非常有利的。

关键词：倾斜摄影；测量技术；城市规划；应用

1倾斜摄影测量

1.1倾斜摄影测量概念

倾斜摄影测量技术颠覆了过去从垂直角度向前摄影的局限性，通过在飞机上安装多个传感器并从五个或更多角度收集地面图像数据，它更符合人类视觉印象。因此，它在测绘领域发展迅速，并已应用于许多行业，如应急指挥、国土安全和城市管理。

1.2倾斜摄影测量技术的优势

第一，反映周边环境真实情况。与正射影像相比，倾斜摄影让人从多个角度去观察事物，更加符合人的视觉印象，弥补了正射影像的局限性。第二，倾斜摄影测量技术能够实现单张摄影量测。通过相关软件，能够对倾斜测量影像中地物信息的高度、长度、面积等进行测量。第三，采集建筑物侧面信息。随着智慧城市的发展，倾斜摄影测量技术大规模成图的特点，能够批量获取相关的纹理信息，从而降低了城市规划中三维建模的成本。第四，数据量小，数据和信息的共享可以及时实现。倾斜摄影技术收集的图像数据信息相对较小，可以通过视频转换软件快速发布到网络上，实现数据信息共享。倾斜摄影测量技术全面、广泛、高精度地获取复杂的地面信息，通过专业的数据采集设备和处理设备，生成的数据反映了地物的高度、长度和面积等属性，为测绘精度提供了保证，大大提高了城市规划的效率。比如传统的人工建模方式需要3年~5年的时间，而倾斜摄影测量技术建模只需要3个月~5个月的时间，所以降低了建立中等城市（主建成区面积80~150平方公里）的三维数据模型，城市三维模型数据采集的时间，因此三维倾斜摄影测量技术在城市规划中可以得到广泛应用。

2基于倾斜摄影技术的城市规划流程

2.1对实景进行三维模型的构建

传统的三维建模需要的步骤甚多，而且外部作业是由人工来完成。在“智慧城市”的城市规划建设中，一般来说，规模和面积相对较大，手动建模会消耗更多的人力资源和时间，因此手动建模不适合这种情况。基于倾斜摄影测量技术的正面城市场景三维建模是一种非人工自动建模方法。航空摄影完成后，相关软件将被自动处理。这个过程使用较少的人力，降低了投资成本。此外，倾斜摄影的建模技术非常高效，高性能工作站单机效率可达0.2平方公里/天。

2.2航空摄影和像控测量的数据获取

在城市规划项目中，采用倾斜航拍后，根据一定的重叠度和航线条数，确定数万各曝光点，从而形成照片，平均分辨率为3厘米，最高达到1.5厘米。完成飞行后，利用相关软件对航拍数据进行解压，再经过与卫星星历的精密计算，得出影像数据提供的地理定位。接着，将影像数据质量进行检验，符合标准的数据整理到资料中，提交最后的成果。

2.3数字摄影测量的软件辅助

在倾斜摄影测量的高分辨率条件才，加上POS的辅助，可以在此条件下进一步提升数据精度。采用PG数字摄影测量工作站，通过光束平差法，确立影像外部元素和坐标成果。进行加密后，通过生成核线影像，匹配点和线的立体测量，生成高精度的数字表面模型DSM。采用房屋和三角网的过滤作用，完成DEM的制作。同时，按照普通方式进行DOM影响制作。TDOM的制作是采用Photomesh软件结合城市实际景色构建的三维模型，在倾斜摄影下全自动输入和输出，其成果再经过人工的纠正，最终完成TDOM成果的制作。

2.4仪器及软件的准备工作

在仪器上，采用的上海航遥有限公司生产制造的有关仪器。主要包括HY-6X电动六旋翼无人机，还有ARC524五镜头低空倾斜航空照相机，利用以上仪器实施航拍。在软件上，采用美国BENTLEY公司的相关软件（例如Smart3DCapture）进行空中三角测量三维建模。另外，在数字线划图采集和模型精细化处理方面，可以采用武汉天机航空公司的DPModeler等软件进行操作。该类仪器和软件具有以下特点。第一，立体成果真实。第二，可以为建模提供丰富纹理信息。第三，实现高精度测量。第四，易操控、操作周期短。

3倾斜摄影测量技术在城市规划过程中的应用

在城市规划三维模型中，倾斜摄影测量技术发挥了重要的作用，主要包含了基础功能的实现、空间分析、图层管理、查询管理、规划审批等。

3.1查询功能

倾斜摄影技术用于城市规划，可以提供属性查询、区域查询、距离查询、名称查询等。名称查询主要是指用户在输入规划信息、建筑物名称等时直接定位建筑物三维坐标的能力。，并查询其结构。属性查询主要是指根据建筑物的属性值，如坐标、竣工日期等来查询建筑物。用户可以根据获取的属性进行查询，并且可以输出通过查询获得的结构，并在查询后获得其位置。在三维场景当中可以通过特定对象、特定区域，利用超链接对其属性进行确认，距离查询主要是依照两个地方的距离对其进行查询，主要的测距手法分为空间距离、垂直距离、水平距离，面积查询主要指的是两种，一种是投影面积，另一种是空间面积，在地面上随意进行一个多边形的绘制，然后对多边形的面积和周长进行测量和计算。

3.2空间分析

空间分析主要指以下几点。首先，分析阳光。根据倾斜摄影视频数据，太阳会随着时间的推移而变化，导致城市空间中的阴影位置发生变化。参考阳光变化的条件，设置相应的参数和阈值，分析建筑物每层的阴影变化，并判断任何位置是否在任何时候都处于阴影中。其次对可视域进行分析，也就是在某个特定点将其设为视角位置，对其视线覆盖的范围进行分析，从而获得视域范围，并且通过不同颜色进行标注，可以对不可视域区域和可视域区域进行分析。第三可以分析天际线，也就是站在某一位置，环顾四周，天地相交的轮廓线就是天际线。天际线对全市整体规划具有很大的意义，第四，是对限高进行分析，在某一区域或某一点进行限高的设置，然后对其区域建筑高度进行观察，可以对超出限高的建筑进行统计和显示，第五进行数据叠加，可以支持面、线、点的矢量图层的叠加，在地理系统数据当中应用非常广泛。

3.3基础功能

倾斜摄影测量已广泛应用于动态对象、视频、对象、图像注释、截图等。截图主要是指保存、打印和修改截图等功能。注释主要是指将文本标记到三维场景中，并设置文本的样式和属性。图像注释主要是指将图片添加到三维场景中，并设置图片的样式和属性。视频主要指的是让多功能播放功能在三维场景当中使用，可以对三维模型进行形象真实的展现，对象主要指的是在测量外部导入三维模型，并将3d或2d图形创建出来。

3.4规划编制

首先，生产数字化地形图。数字化地形图主要指的是在城市规划编制中的一些必要信息。倾斜影像摄影所获取的数据可以产生1：500和1：1000的地形数据精度，可以对修建性详细规划和可控性详细规划进行编制。

其次，分析现状。倾斜摄影处理软件可以进行自动建模，在此过程中，将生成高精度的数字表面模型，主要包括植被状况、建筑状况、道路状况等。空间信息将通过栅格数据表示、日照辐射、走廊景观等在GIS系统中显示。可以在规划和设计期间进行分析。

最后进行方案比选分析。分析附近环境和规划方案是否协调，在规划编制过程中也是非常重要的一点。以修建性详细规划为基础，一般情况下，现阶段的效果图只是规划中的建筑方案，需要通过虚拟现实或模拟附近环境来判断与实际之间的差异，在三维模型的条件下规划是可以很好的对规划方向进行把握，让规划范围内的构建物和附近的风格色调相一致，及早发现规划方案当中的错误，并且进行规避和处理。

结束语

倾斜摄影制作城市规划基础地理信息数据具有采集速度快、覆盖面广、数据精度高、模型真实感强、二维或三维一体化、应用形式多样等特点。随着城市规划逐渐向信息化、智能化和三维化转变，传统的数据生产方式已经逐渐难以满足高层城市规划管理的需要，倾斜摄影技术将在城市规划中得到更广泛的应用。

参考文献：

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