劉博斐 廖光文 陳鎖

摘要

本文以新型智慧城市建設(shè)為背景，研究實(shí)景三維地圖在新型智慧城市建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用。以三維地理信息系統(tǒng)（GeographicInformation System，簡(jiǎn)稱GIS）為基礎(chǔ)，開(kāi)展傾斜攝影技術(shù)生成實(shí)景三維模型、結(jié)合視頻資源與三維GIS的融合處理，構(gòu)建城市動(dòng)靜結(jié)合的實(shí)景GIS平臺(tái)，全面提升城市的綜合感知能力，立體化盤(pán)活城市基礎(chǔ)設(shè)施資源，強(qiáng)力支撐城市各領(lǐng)域業(yè)務(wù)的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】?jī)A料攝影技術(shù) GIS 實(shí)景三維模型

傾斜攝影技術(shù)是國(guó)際測(cè)繪遙感領(lǐng)域近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器（目前常用的是五鏡頭相機(jī)），同時(shí)從垂直、傾斜等不同角度采集影像數(shù)據(jù)，獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息。其中垂直地面角度拍攝獲取的一組影像稱為正片，鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的四組影像稱為斜片。

通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載5臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜不同的角度采集影像數(shù)據(jù)。拍攝相片時(shí)，記錄航高，航速，航向和旁向重疊，坐標(biāo)等參數(shù)，然后對(duì)傾斜影像進(jìn)行分析和整理。在一個(gè)時(shí)段，飛機(jī)連續(xù)拍攝幾組影像重疊的照片，同一地物最多能夠在3張相片上被找到，這樣就可以比較容易進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)分析，且選取最為清晰的一張照片進(jìn)行紋理制作，給用戶提供真實(shí)直觀的實(shí)景信息。影像數(shù)據(jù)不僅能夠真實(shí)地反映地物情況，而且可以通過(guò)先進(jìn)的定位技術(shù)，嵌入地理信息、影像信息，獲得良好的用戶體驗(yàn)，極大地拓展遙感影像的應(yīng)用范圍。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)景三維平臺(tái)、智慧應(yīng)用、安全保障體系及運(yùn)維管理體系幾大部分組成。其中實(shí)景三維平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的核心，包括通用的三維GIS平臺(tái)的功能模塊有地圖漫游、地圖縮放、熱點(diǎn)定位、圖層控制、信息標(biāo)注、空間量測(cè)、鷹眼導(dǎo)航、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、模型控制、專題圖層、統(tǒng)計(jì)分析等。基于傾斜攝影技術(shù)的三維分析功能主要有模型壓平、淹沒(méi)分析、日照分析、地表開(kāi)挖、視頻融合等。實(shí)景三維平臺(tái)同時(shí)提供二次開(kāi)發(fā)接口為上層應(yīng)用提供功能服務(wù)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用

傾斜攝影技術(shù)能夠自動(dòng)化建立三維模型，具有效率高、精度高、真實(shí)性高以及低成本的特點(diǎn)，因此基于傾斜攝影技術(shù)的三維GIS可以應(yīng)用于很多不同領(lǐng)域。尤其近年來(lái)智慧城市的發(fā)展，為三維GIS平臺(tái)提供廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.1 視頻監(jiān)控及融合

通過(guò)運(yùn)用傾斜攝影的模型標(biāo)注視頻攝像頭的位置、朝向等參數(shù)信息，確定視頻攝像頭覆蓋的可視范圍，在三維GIS平臺(tái)中進(jìn)行可視化展示。在發(fā)揮視頻監(jiān)控基本功能外，將動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)與實(shí)景三維GIS平臺(tái)進(jìn)行融合，再在此基礎(chǔ)上對(duì)視頻資源進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、提取，結(jié)合人臉識(shí)別、車輛識(shí)別等算法，可以實(shí)現(xiàn)在三維GIS平臺(tái)中定位特定人員運(yùn)行軌跡或車輛行進(jìn)軌跡等，進(jìn)行追蹤。

2.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)

支持直接在三維場(chǎng)景中添加規(guī)劃的建筑、植被等設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，為規(guī)劃設(shè)計(jì)人員提供初步規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，為城市管理者提供輔助決策支持。

2.3 模型壓平

在規(guī)劃應(yīng)用中，可以在傾斜攝影模型上繪制特定區(qū)域，把該區(qū)域內(nèi)的傾斜模型壓平，以模擬拆遷后的狀況?？商峁┒嗵追桨高M(jìn)行瀏覽、對(duì)比，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策不同建設(shè)方案與當(dāng)前城市實(shí)景的匹配程度。

2.4 淹沒(méi)分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位數(shù)據(jù)，結(jié)合傾斜攝影模型可以分析出城市積水區(qū)域及面積、受淹沒(méi)的建筑分布情況等。

2.5 日照分析

在規(guī)劃新建一棟高樓，分析判斷是否會(huì)造成原有周邊小區(qū)居民樓日照時(shí)間達(dá)不到住建部門(mén)的相關(guān)規(guī)定

2.6 地表開(kāi)挖

支持把傾斜攝影模型地表開(kāi)挖，查看地下管線等設(shè)施狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)地上地下一體化展示。

2.7 分類查詢

通過(guò)類別、區(qū)域、關(guān)鍵字等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢。

3 結(jié)論

傾斜攝影技術(shù)快速生成的三維實(shí)景模型在智慧城市、國(guó)土安全、城市規(guī)劃、災(zāi)害應(yīng)急、文物保護(hù)等諸多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，但是同樣也面臨不少挑戰(zhàn)。由于軟硬件條件等多方面的因素影響，傾斜攝影對(duì)地面上高度較低且不規(guī)則物體的真實(shí)還原還不夠完美。面對(duì)傾斜攝影技術(shù)快速生成的大場(chǎng)景三維模型，仍然需要進(jìn)一步對(duì)模型開(kāi)發(fā)和利用，模型單體化和數(shù)據(jù)融合是傾斜攝影技術(shù)面臨的亟待解決的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]孫玉平，范亞兵，郝睿，強(qiáng)博文.基于傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建實(shí)景三維產(chǎn)品的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015，38（11）：152-154.

[2]李安福，曾政祥，吳曉明.淺析國(guó)內(nèi)傾料攝影技術(shù)的發(fā)展[J].測(cè)繪與空間地理信息，2014，37（09）：57-59+62.

[3]楊國(guó)東，王民水.傾抖攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用及展望[J].測(cè)繪與空間地理信息，2016，39（01）：13-15+18.

[4]黃凱奇，陳曉棠，康運(yùn)鋒，譚鐵牛.智能視頻監(jiān)控技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2015，38（06）：1093-1118.

[5]鄒國(guó)鋒，傅桂霞，李海濤，高明亮，王科俊.多姿態(tài)人臉識(shí)別綜述[J].模式識(shí)別與人工智能，2015，28（07）：613-625.

[6]張強(qiáng)，李嘉鋒，卓力.車輛識(shí)別技術(shù)綜述[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，44（03）：382-392.