数字摄影测量在城市三维建模中的作用
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无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用摘要:在城市的规划工作中,城市实景三维建模是重要的组成部分,通过建模能够实现对空间区域的合理分配。
无人机倾斜摄影技术作为一种现代化测绘技术,将其应用在三维建模中具有重要意义。
本文首先探讨了无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中应用的优势,然后对其具体应用进行了分析,最后提出了几点应用保障策略。
通过本次研究以期更好的发挥无人机倾斜摄影技术的价值和作用,提高城市规划发展的质量。
关键词:无人机;倾斜摄影;城市实景;三维建模1无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用优势1.1 灵活性与适用性无人机倾斜摄影技术依托于先进的计算机网络与无人机技术,可以实时拍摄城市实景并将收集到的数据传递给技术人员,随后技术人员可根据这些画面分析相关信息。
无人机重量轻、体积小,易于控制且拍摄到的画面更加清晰,即使面对复杂的地势环境也能积极应对。
1.2 准确性与高效性在城市实景三维建模中,运用无人机倾斜摄影技术更具准确性与高效性,凭借人工力量完成地质环境勘探工作的难度较大,甚至无法保证获取信息的时效性,但借助无人机倾斜摄影技术可以改变当前现状,弥补人工力量的不足,从而保证数据的准确性与高效性。
1.3 数据传输与处理效率高无人机倾斜摄影技术的分辨率大多保持在1cm-5cm范围左右,而且在无人机底座上都搭载了航摄遥感设备,所以在无人机飞行期间可以完成收集数据、传输数据及处理数据工作,正是如此,无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中才有着良好的发展前景。
1.4 无人机技术发展进程快技术水平的提升加快了无人机技术的发展进程,目前无人机技术分为无人机航摄遥感技术、无人机定点曝光摄影技术及无人机导航控制系统三种类型,将以上技术与高精度相机和地理扫描仪搭配使用,即可构成无人机倾斜摄影技术,用以完成城市测绘工作。
2无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用2.1 无人机倾斜摄影测量与数据处理原理无人机倾斜摄影测量与数据处理原理内容如下:第一,无人机倾斜摄影技术的应用原理。
三维建模在测绘中的应用方法与操作步骤一、引言三维建模是指利用计算机技术将真实世界中的物体或场景建立起来的过程,它为测绘领域提供了一种高效、精准的测绘方法。
本文将介绍一些常见的三维建模应用方法与操作步骤,旨在帮助读者更好地了解和掌握这一技术。
二、三维建模的应用领域三维建模在测绘领域中具有广泛的应用,其中主要包括以下几个方面:1. 地理信息系统(GIS)在地理信息系统中,三维建模可以被用来创建精确的地理模型,用以描述真实世界中的地理特征和空间关系。
例如,通过三维建模可以轻松创建城市的三维模型,进而对城市的地理信息进行分析和展示。
2. 建筑设计和规划三维建模可为建筑设计和规划提供强有力的支持。
建筑师可以使用三维建模软件将设计想法转化为具体的建筑模型,使得设计更直观、可视化。
此外,三维建模还可以帮助规划师对建筑项目进行空间布局和效果预测,提高工作效率。
3. 地形测量和地貌分析三维建模可以通过地形测量和高程数据处理,生成真实的地形模型。
这对于地貌分析以及自然灾害的预测和防治具有重要意义。
例如,三维建模可以帮助科学家模拟山体滑坡、泥石流等现象,以提前预警和采取相应的措施。
三、三维建模的操作步骤下面是三维建模的一般操作步骤,供读者参考:1. 数据采集三维建模的第一步是进行数据采集。
通常使用的方法有激光扫描、摄影测量等。
激光扫描能够快速而精确地获取物体的三维几何信息,而摄影测量则通过对相片进行分析和测量,实现三维场景的重建。
2. 数据预处理数据采集完毕后,需要进行数据预处理。
主要包括对原始数据进行去噪、滤波、配准等操作,以提高数据质量和准确性。
此外,还可以进行纹理补偿、颜色校正等处理,使得建模结果更加真实。
3. 建模软件操作在进行三维建模时,需要选择合适的建模软件进行操作。
常见的建模软件有AutoCAD、SketchUp、Blender等。
通过这些软件,可以选择适当的建模方法(如多边形网格、B样条曲面等)进行建模操作。
摄影测量技术的原理及应用摄影测量技术是一种通过摄影设备获取图像数据,并通过特定的测量方法进行测量和分析的技术方法。
它通过对图像的几何特征进行测量与分析,能够获得空间位置、形状与尺寸等信息。
摄影测量技术在地质勘探、城市规划、土地利用等领域有着广泛的应用。
一、摄影测量技术的原理摄影测量技术的原理基于光学投影与几何关系,它主要包括摄影测量机、图像点的坐标测量、空三坐标计算、地形表层模型生成等步骤。
其中,摄影测量机是将现实空间中的物体通过摄影设备投影到影像信息平面上的关键装置。
图像点的坐标测量则是通过测量摄影机与物体之间的几何关系,将影像中点的位置转化为地理坐标。
而空三坐标计算则是利用图像测量技术,通过对多幅影像进行分析和比对,计算出物体在空间中的三维坐标。
最后,地形表层模型的生成则是基于获取的三维坐标数据,通过数据处理和建模算法,构建起具有真实地理地貌的模型。
二、摄影测量技术的应用1. 地质勘探在地质勘探中,摄影测量技术可以借助航空摄影或卫星遥感,获取大片地区的影像数据,通过对地表特征、地貌、构造和岩性等进行分析,可以帮助地质学家定位矿产资源、划定勘探区域,为矿产勘探提供决策依据。
2. 城市规划在城市规划中,摄影测量技术可以通过航空相机或无人机获取城市全景影像,结合地理信息系统(GIS)数据,提供城市规划所需的基础地理数据,如道路网络、土地利用、建筑物分布等。
它不仅可以帮助城市规划师制定城市发展规划,还可以模拟不同规划方案的影响,为决策者提供科学依据。
3. 土地利用摄影测量技术可以通过遥感影像和地理信息系统,对土地利用进行监测和评估。
它可以帮助农业部门监测农田面积、作物覆盖情况,并提供精准的农业管理和决策支持。
同时,它还可以监测城市用地的变化,评估土地利用效益,为土地规划和管理提供科学参考。
4. 灾害监测在灾害监测方面,摄影测量技术可以利用遥感影像,对地震、洪水、森林火灾等自然灾害进行监测和评估。
它可以通过对灾害区域的高分辨率影像进行分析,识别受灾区域的范围与程度,并为救援和重建工作提供情报支持。
摄影测量与遥感技术在工程测量中的应用【摘要】摄影测量与遥感技术在工程测量中的应用具有广泛的应用价值。
摄影测量技术可以通过航空摄影和遥感技术获取大范围的地理信息数据,为工程测量提供高精度的空间数据支持。
结合摄影测量和遥感技术的应用案例不仅可以提高工程测量的效率和精度,还可以降低成本。
在城市规划和土地资源调查中,摄影测量与遥感技术的应用可以帮助决策者准确把握城市发展和土地利用情况,为城市规划和土地资源管理提供科学依据。
未来,随着科技的不断进步,摄影测量与遥感技术在工程测量中的应用会更加普及并发展出更多新的应用领域。
摄影测量与遥感技术在工程测量中的应用对于推动工程测量的发展具有重要意义。
【关键词】摄影测量技术、遥感技术、工程测量、城市规划、土地资源调查、应用案例、价值、发展趋势、前景展望、总结、技术应用。
1. 引言1.1 摄影测量与遥感技术在工程测量中的应用摄影测量和遥感技术在工程测量中的应用越来越广泛,为工程测量领域带来了革命性的变革。
摄影测量技术通过航空摄影、卫星遥感等手段获取大范围的地物信息,可以实现高精度的三维地图绘制、工程量算、变形监测等工作。
而遥感技术则可以实现对地表的遥感观测和信息提取,为工程设计和监测提供了重要的数据支持。
在工程测量中,摄影测量技术可以应用于道路、铁路、桥梁等工程的设计和施工,实现快速准确的地形测绘和体积计算。
遥感技术则可以用于水资源、城市扩展、土地利用等方面的调查和监测,为工程规划提供科学依据。
结合摄影测量和遥感技术的应用案例包括地质灾害监测、城市规划、农田监测等领域,通过多种技术手段的融合应用,可以实现更全面、更精确的信息提取和分析。
摄影测量和遥感技术在工程测量中的应用为工程建设提供了更加科学、高效的数据支持,有助于提高工程建设的质量和效率。
随着技术的不断发展和完善,对其在工程测量中的应用前景也将更加广阔。
2. 正文2.1 摄影测量技术在工程测量中的应用摄影测量技术在工程测量中的应用是一种十分重要且广泛应用的测量方法。
无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的应用孙霞摘要:倾斜摄影是近年来在遥感领域发展起来的一项新技术。
它不仅可以反映地理信息,而且可以通过定位技术、地理信息和影响心理提高航拍图像的处理速度,并建立三维模型。
智能城市的建设需要三维模型的支持。
因此,将倾斜摄影测量应用于智能城市中具有十分重要的意义。
关键词:倾斜摄影;无人机;三维城市建模目前,传统的大规模三维城市数字建模方法主要是测量建模方法。
建筑物的结构和纹理是由外部工作者手动拍摄的,然后通过内部人员的处理建立白模,结合正射影像、测量区域的平面矢量图、屋顶矢量图等,纹理分析模型的详细结构被捕获,然后将处理后的纹理粘贴到白模上。
虽然传统的建模方法在模型精度上得到了很好的控制,但存在着生产过程复杂、生产成本高、工作强度高、模型生产效果不确定等诸多不利因素,不能满足快速城市建模的需要。
1 倾斜摄影技术概况倾斜摄影是近年来国际测绘领域发展起来的一项新技术,它颠覆了以前的正射影像只能从垂直角度拍摄的局限性,能通过在同一飞行平台上携带多个传感器,并从垂直、四个倾斜等五个不同角度收集图像,将用户引入真实的、符合人眼的视觉世界。
在国外,倾斜摄影已经走过了十多年的发展历程,如摄影测量公司的倾斜摄影测量系统、天宝公司的AOS系统等。
2010年4月,北京世界地图数据技术有限公司首次推出倾斜摄影技术,开创了中国空中倾斜摄影的时代。
2010年10月,刘贤林院士团队率先研制出国产第一台倾斜相机SWDC-5,并成功完成了平顶山测试,这是国内倾斜相机的重大突破。
目前,三维建模主要是通过StreetFactory或ActuTe3D的Stask3DSPACK软件实现全自动正摄影图像和倾斜图像的联合空中三角测量。
3D模型是完全自动化的,最终3D真实场景是完全自动化的。
上述建模方法在效率和宏观优势上有着明显的优势,但还存在以下问题和不足:倾斜摄影在数据获取方面会存在一定死角或数据关联点不足的问题,造成在模型匹配时存在模型扭曲变形,主要是建筑物或地物的底角部位;模型是以超高密度点云生成的DSM,不同于人工建模可以控制模型的表面数量,通过计算机自动处理会生成数量惊人的三角面,这对于编辑或是后续的数据管理及展现都提出了很高要求。
使用数字摄影测量进行三维建模的步骤与技巧随着技术的不断发展,数字摄影测量被广泛应用于城市规划、建筑设计、文化遗产保护等领域。
通过使用数字摄影测量技术,我们可以在短时间内获取高精度的三维数据,从而实现三维建模。
本文将介绍数字摄影测量进行三维建模的步骤和技巧。
第一步,选择合适的设备和材料。
在进行数字摄影测量之前,我们需要准备好合适的设备和材料。
首先,需要一台高分辨率、高像素的数码相机,以保证拍摄的照片质量。
其次,需要一个稳定的三脚架,用于固定相机,避免拍摄过程中的晃动。
此外,还需要一条高精度的测量尺,用于测量实际场景中的尺寸。
第二步,选择合适的拍摄角度。
在进行数字摄影测量时,拍摄角度的选择非常重要。
要尽可能地避免透视畸变和遮挡。
因此,在选择拍摄角度时,应该尽量选择对称、稳定的位置,并确保摄像机与被拍摄物体之间的垂直角度为90度。
第三步,拍摄照片。
在进行数字摄影测量时,需要拍摄大量的照片,以覆盖被测对象的各个角度和细节。
为了确保测量的准确性,应该保持拍摄过程中相机的稳定,并在不同角度和距离上进行多次拍摄。
第四步,图像处理。
拍摄完照片后,需要对其进行图像处理。
首先,需要对照片进行校正,以去除透视畸变和图像畸变。
其次,需要对照片进行配准,以达到像素级的匹配。
最后,需要对照片进行融合,以生成完整的三维模型。
第五步,模型生成。
在图像处理完成后,可以使用特定的软件生成三维模型。
通常,这可以通过将配准后的照片导入三维建模软件中来实现。
在建模过程中,需要调整模型的参数和细节,以达到预期的效果。
第六步,模型优化。
生成的三维模型可能存在一些不完善或不准确的部分。
因此,在进行模型优化之前,需要对其进行检查和修复。
可以使用各种修复工具和算法,如纹理映射、拓扑修复等,以改善模型的质量和外观。
第七步,模型应用。
生成的三维模型可以应用于多个领域和用途。
例如,可以将其用于城市规划中的场景演示和模拟,以帮助规划师和决策者更好地理解和分析城市环境。
关于无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用摘要:本文针对无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用途径,展开详细的分析,为我国无人机倾斜摄影测量技术的进一步发展以及城市三维建模相关工作质量的进一步提升贡献积极的力量。
关键词:无人机;倾斜摄影;测量;城市;三维建模引言:对于无人机倾斜摄影测量技术而言,是我国现代化发展的一项标志。
在城市三维建模相关工作中合理运用无人机倾斜摄影技术进行相关数据的测量,能够有效节约测量时间,提高测量准确性。
利用无人机倾斜摄影测量技术对地面上的物体进行测量时,其物体具体的位置高度以及外观等可以清楚展现出来,有利于提高工作效率。
利用无人机倾斜摄影技术可以有效完成空间的测量、数据成像等方面的要求,能及时规范地输出数据,在原有技术的基础上获得更多数据,为城市三维建模充分发挥自身的作用和价值,提供积极的帮助。
1 为城市打造真实的漫游体验环境对于无人机倾斜摄影测量技术而言,为我国城市三维环境的真实建设提供了有力帮助,通过对城市建筑和城市景观进行虚拟转换,可以将城市不同的景观和区域在计算机网络的辅助下呈现在人们面前,为人们在虚拟环境中实现城市漫游奠定基础。
这样的模式不仅能够使人们对城市进行虚拟漫游的效率进一步提升,而且还能促进人们对城市更加全面、深入的了解,使人们在虚拟漫游的过程中产生一种真实的感受,在一定程度上满足了无法出行的人们对城市景观的观赏需求。
2 为建设智慧型城市奠定基础伴随着我国社会现代化程度的不断提升以及科学化水平的不断发展,智慧型城市已经成为我国新时期对城市建设提出的新要求。
然而在进行智慧型城市建设的过程中,需要具有较高水平的三维建模技术,我国目前三维建模技术水平还处于发展状态,导致智慧型城市的建设速度整体呈现出较慢的发展趋势。
为了使这一现状得到有效改善,将无人机倾斜摄影测量技术合理运用其中,可以使城市三维建模工作的开展实时进行。
该技术不仅能够对城市具有的多元化信息进行快速搜集和整理,构建出一个具有较高合理性和精确性的城市三维模型影像,保证后续各项工作在数量庞大、内容精确的数据支持下顺利开展。
无人机倾斜摄影测量技术在城市三维实景建模中的应用2四川矿产机电技师学院,611230摘要:使用传统方法管理城市已经难以满足当前的规划需求,相关部门需要真实、精确的地理信息对城市进行可视化与精细化管理,此背景下,无人机倾斜摄影测量技术便应运而生,本文从其关键技术入手,并以某市为例,说明其实际应用策略。
关键词:无人机;倾斜摄影测量技术;三维建模前言:随着我国城市化进程的推进,城市规模也在逐渐扩大,这便对城市管理有了新的要求。
实景三维建模的应用便可满足当前相关部门的需求,传统建模方法成本较高,效率较低,若能够将无人机倾斜摄影测量技术应用其中可有效减少工作人员的劳动强度,实现工作效率的提升,下文便简要说明其中的关键技术。
1无人机倾斜摄影测量的关键技术1.1多视影像匹配技术多视影像匹配指的是在多个影像中找到相同数据点,并对同名点进行匹配以及提取。
由于无人机拍摄会获取大量影像,视角极为复杂,有着较高的重复率,所以在测量中会产生较多的冗余信息,而多视影像匹配技术则可以解决此问题。
传统影像匹配技术则是利用单基元匹配方法,但多视影响使用此方法便很难解决。
考虑到多视影像的特点,若想有针对性的获取地理信息,便要充分去除无人机所获取的冗余信息,并加快计算速度,降低干扰。
基于此点,出现了多基元的匹配方法,此项技术能够在短时间内实现同名点的匹配以及提取,以此得到三维地理信息。
由于倾斜拍摄所获取的影像角度变化较大,地物角度变化也较大,多基元匹配技术不但可以对冗余数据进行筛选,还能修补影像遮挡区域,此项技术具体如下[1]。
主要算法模型有CMVS,PMVS、GC3等。
此项技术的匹配策略有方法、环境、评价方面,较为常用的匹配方法有多基元、冗余、分级。
多基元指的是在匹配时,使用不同基元的优点,将其结合后通过一定策略进行使用。
在自动匹配中,经常会出现同名点错误,此时便需要利用到冗余匹配技术,通过最小二乘与迭代的方法去除影像中存在的粗差。
倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用发布时间:2022-08-18T00:38:21.525Z 来源:《中国建设信息化》2022年8期作者:唐锐[导读] 近些年,无人机倾斜摄影测量技术是应用最多及最广的测绘高新技术,它能从大范围内更多角度高精准、高效率的尽可能采集到更多影像数据,通过对影像数据处理以及整理其他地理信息,唐锐云南同心达科技有限公司云南省昆明市 650034摘要:近些年,无人机倾斜摄影测量技术是应用最多及最广的测绘高新技术,它能从大范围内更多角度高精准、高效率的尽可能采集到更多影像数据,通过对影像数据处理以及整理其他地理信息,大规模的生成逼真的三维数据模型,会在智慧城市、数字城市等未来城市发展中被广泛应用,为城市管理与发展规划构建出精准的城市实景三维地图。
关键词:倾斜摄影测量技术;城市三维建模;有效应用1 倾斜摄影测量原理倾斜摄影技术是近年在国际测绘遥感领域发展起来的一项高新测量技术,广泛应用于各行各业前期数据的采集,工作原理通常是通过在同一飞行平台上(如无人机等)搭载多台传感器(如激光扫描仪、高精度摄像头、GPS定位系统等),同时从垂直、倾斜等不同角度采集目标物的影像,获取目标物体更为完整准确的空间信息及图像资料。
这种测量技术被称为倾斜摄影测量技术,所获取的影像为倾斜影像。
2 无人机倾斜摄影测量技术特点及优势无人机倾斜摄影测量技术主要借助于同一台无人机搭载五部专业测量摄影相机,通过无人机的机动灵活大范围飞行,所搭载的五部相机在飞行过程中从垂直以及四个倾斜角度为40°~-60°之间采集地物侧面的轮廓和纹理信息,并获取完整准确的纹理数据和定位信息,丰富多彩的影像信息给后期三维模型带来更逼真视的觉效果。
根据采集到的倾斜影像通过大批量的提取以及自动贴纹理,快速生成实景三维模型。
由于无人机倾斜摄影测量技术应用是自动化建模的方式,可以有效缩短建模时间,降低建模成本。
在城市三维建模过程中,无人机倾斜摄影测量技术同样发挥出以下技术优势:(1)当前无人机的应用成本较低、机动性强灵活度高,能实现超低空大范围的飞行多角度对地物测量数据的采集。
数字化测绘技术在工程测量中的应用数字化测绘技术是指将测量数据以数字形式进行采集、存储、处理和展示的技术。
在工程测量中,数字化测绘技术已经得到广泛应用,并取得了显著的成效。
以下是数字化测绘技术在工程测量中的应用:1. 高精度测量:数字化测绘技术能够实现对工程中各种参数的高精度测量。
在道路测量中,可以采用激光测距仪等设备进行快速测量,提供精确的距离和高度数据,有助于道路设计和施工的准确性。
2. 数据处理和分析:数字化测绘技术可以对测量数据进行快速、准确的处理和分析,生成各种图表、统计数据和模型。
这些数据和模型可以帮助工程师更好地理解测量结果,进行工程设计和改进工艺。
3. 3D建模和可视化:数字化测绘技术可以生成三维建模和可视化效果,使得工程师可以更直观地了解工程现场的情况。
在建筑工程中,可以通过数字化测绘技术生成建筑物的三维模型,帮助设计师进行空间规划和施工模拟。
4. 工程监控和管理:数字化测绘技术能够实时监测工程中的变化,并将监测结果反馈给工程师。
可以使用全站仪进行建筑物的变形监测,及时发现和处理结构变形的问题,确保工程的安全性和稳定性。
5. 基础设施规划:数字化测绘技术可以帮助进行基础设施的规划和分析。
在城市规划中,通过数字化测绘技术可以获取地形、水系和交通道路等准确的地理数据,有助于合理规划城市的发展布局和土地利用。
6. 管道测量:数字化测绘技术可以应用于管道工程的测量和设计。
通过数字化测绘技术可以获取管道的精确位置、起点和终点坐标等关键数据,为工程的施工和运行提供准确的基础数据。
7. 航空测量:数字化测绘技术在航空测量中发挥着重要的作用。
通过航空遥感和摄影测量技术,可以获取大面积地理信息和地形数据,用于制作精确的地图和影像。
这对于道路、高速公路和铁路等工程项目的规划和设计非常重要。
数字化测绘技术在工程测量中的应用是十分广泛的。
它可以提高测量数据的精度、准确性和可靠性,为工程师提供更好的决策支持和设计方案。
倾斜摄影测量在智慧城市建设中的应用摘要:实景真三维模型作为搭建城市智慧化管理平台的基础地理信息数据,在城市规划、智慧旅游、智慧公安等方面有着非常重要的作用。
倾斜摄影测量这一新型测绘技术能够自动化、智能化构建实景真三维模型,建模效率高、模型精细逼真,是智慧城市建设的重要技术手段。
关键词:倾斜摄影测量;智慧城市建设;应用在城市建设如火如荼、城市面貌日新月异的今天,大数据技术、互联网技术、“互联网+”技术、5G技术等技术的发展,不断助力着智慧城市建设。
但建设智慧城市,不仅需要这类新技术的支持,更加需要真实、精细、完善的城市测量基础地理数据和信息。
由于城市里高楼林立,道路交通错综复杂,需测量的地物繁多,传统的测量技术在城市测量时通视能力比较差,作业效率低、局限性强,同时传统测量技术获取的信息也比较单一,难以全面获得城市信息。
倾斜摄影测量技术的及时出现,有效的解决了这些问题,相较于传统测量技术,它大大提升了城市测量的效率,且测量数据精度比较高,获得的数据信息比较全,可为智慧城市建设提供必要的参考和指导。
基于此,开展智慧城市建设中倾斜摄影测量技术的应用分析就显得尤为必要。
1倾斜摄影测量技术原理实施倾斜摄影测量技术的过程中,需要在同一个飞行平台上装载5个不同方向的传感器(5镜头),确保一次性可以从1垂直+4倾斜等5个不同的视角进行影像数据的采集。
在作业过程中,无人机设备同步采集记录航高、航速、航向和旁向重叠率以及瞬时坐标等飞行详细信息参数,结合无人机和传感器的一些固定参数,便可在相应的无人机数据处理软件中进行数据的分析和整理。
倾斜摄影测量获取待测地区各类地物实体影像数据,相较于传统的正射摄影测量技术,倾斜摄影测量的多角度同步拍摄使它获取的数据量更加充足、覆盖面更全、冗余度更高,利用多角度拍摄数据还原出的地物属性更加精确、细节更加逼真,非常适宜用于实景三维建模。
2智慧城市建设基础地理信息内容及获取方式基础地理信息数据体系建设以形成数字信息服务产业模式为方向,通过各种技术手段获取基础地理信息数据,对各类数据进行采集、编辑、处理、贮存和分析利用等,在获得授权的框架体系内实现更加便利、更加全面的基础地理信息数据共享,这是一个不断进步、不断完善和不断提升的过程。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 摄影测量在城市规划与建设中的应用 作者:魏金军 来源:《城市建设理论研究》2013年第16期
摘要:全数字摄影测量对整个摄影测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。全数字摄影测量系统的不断完善与普及,在城市测绘中发挥了巨大作用,已成为数字城市建设中获取基础空间信息的理想平台。
关键词:摄影测量;城市规划;建设 中图分类号: TU984文献标识码:A 文章编号: 引言 近年来,随着我国经济的高速发展,城市的面貌也发生着日新月异的变化,这为数字城市基本信息的更新提出了更高的要求。而航天技术、遥感技术以及现代测绘处理技术的发展,为数字城市地理空间信息的实时更新创造了条件,随着IKONOS、QUICKBIRD、ORBVIEW等高分辨率卫星的升空和遥感数据的应用,遥感数据的测绘更新处理技术的不断完善,实现数字城市地理空间信息的实时或准实时更新将成为可能,也必将进一步推动基于数字城市的城市规划的发展。
一、数字城市与现代测绘 数字城市有广义和狭义两种概念,广义的数字城市就是城市的信息化即通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统(GIS)等基础设施平台,整合城市信息资源,实现国民经济信息化,建立电子政府、电子商务企业,通过发展信息家电、远程教育、网上医疗,建立信息化社区。狭义的数字城市是指利用数字地球理论,基于3S(GIS、GPS、RS)等关键技术,建设服务于城市规划建设、管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源、环境、经济社会可持续发展的地理空间信息基础设施和管理信息系统。数字城市既可大力推进城市空间信息基础设施和基于这些基础设施的信息资源的整合及利用体系的建立,又可推进城市各部门、企业和公众广泛应用3S空间信息技术,实现信息资源的充分共享,从而更好地服务于城市经济建设和可持续协调发展。
二、测量在城市规划中的主要内容 城市测绘的主要内容城市、地籍以及房产测绘是城市建设中具有交叉的三大块,城市测绘数据主要是反映城市地表的经济、社会诸多要素的特征、形态、位置、大小、分布、类别、名称以及其它的重要信息。城市测绘资料直观反映城市的面貌,城市规划都需要城市测绘提供基础资料,测绘资料的完整性和准确性接影响和决定城市规划的制定和城市建设的实施。城市测绘内容包括:城市现状大比例尺地形图测绘、城市平面、高程控制网测量、地下管线的测量、龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 建筑用地界线拔定、建筑物的施工放样、竣工测量、城市规划道路定线、大型建筑物的沉降测量等。
三维数字化测图方法与实践随着科技的发展,三维数字化测图已经成为了各个领域中不可或缺的工具。
在建筑学、城市规划、地理信息系统等领域中,三维数字化测图技术被广泛应用。
本文将介绍一些三维数字化测图的方法与实践,以及它们对各个领域的影响。
一、激光扫描激光扫描是三维数字化测图中常用的一种方法。
它利用激光束扫描被测物体的表面,通过测量激光束反射的时间和角度,计算出物体表面上各个点的坐标。
激光扫描的优点在于其测量精度高、速度快、适用于复杂曲面的测量。
在建筑学中,激光扫描可以用于建筑物立面的测量,以及历史建筑的保护和修复等。
在城市规划中,激光扫描可以用于建筑物的三维建模,辅助规划与设计。
二、航空摄影航空摄影是另一种常用的三维数字化测图方法。
它利用航空器(如无人机或飞机)进行航拍,通过摄影测量的原理获取被测区域的影像数据,然后通过图像处理与测量技术,得到地面上各个点的坐标。
航空摄影的优势在于可以快速获取大范围的三维数据,广泛用于城市规划、地理信息系统等领域。
例如,通过航空摄影可以实现城市的数字化重建,以及地形与测绘数据的更新。
三、结构光扫描结构光扫描是一种利用计算机视觉和光学原理进行三维测量的技术。
它通过发射结构光(如条纹光或格栅光)到被测物体上,通过对光影的分析和计算,得到物体表面各点的三维坐标。
结构光扫描的优点在于非接触式测量、精度高、适用于小尺寸物体的测量等。
在工业制造和产品设计领域,结构光扫描可用于快速原型制造、产品精度检测等应用。
四、三维数字化测图在建筑学中的应用在建筑学中,三维数字化测图的应用极为广泛。
通过激光扫描、航空摄影等技术,可以快速获取建筑物的三维模型,以支持建筑设计和规划。
它可以用于建筑物的立面测量、结构分析、安全评估等。
同时,三维数字化测图对于历史建筑的保护和修复也起到了重要作用。
通过数字化技术,可以精确记录历史建筑的细节构造,辅助修复与保护工作。
五、三维数字化测图在城市规划中的应用在城市规划中,三维数字化测图技术也发挥着重要的作用。
三维测量技术在测绘中的应用引言:在测绘学领域,三维测量技术是一项十分重要的工具。
它通过测量和记录地理空间点的X、Y和Z坐标,实现对地球表面的准确描述和建模。
三维测量技术的广泛应用不仅推动了测绘学科的发展,也在军事、城市规划、建筑设计和资源管理等领域发挥了重要作用。
本文将介绍三维测量技术在测绘中的应用,并探讨其对相关领域的影响。
1. 测绘数据获取与处理三维测量技术的一大应用领域是测绘数据的获取与处理。
传统的测绘方法需要使用测量仪器进行地面测量,耗时且易受天气和环境条件的影响。
而三维测量技术,如激光雷达扫描和摄影测量,可以通过航空器或地面设备快速获取大量高精度的三维空间数据。
这些数据可以用于创建数字地图、数字高程模型和三维地形模型,为城市规划、土地管理和环境监测等提供准确的基础数据。
2. 建筑设计和工程测量另一个重要的应用领域是建筑设计和工程测量。
三维测量技术可以用来获取建筑物和结构物的精确尺寸和形状,以帮助工程师和设计师进行建筑设计和结构分析。
激光扫描仪可以快速生成建筑物的三维模型,帮助设计师在设计过程中进行可视化和空间分析。
此外,三维测量技术还可以用于监测建筑物的变形和结构的健康状况,提供重要的工程安全保障。
3. 地质勘探和资源管理三维测量技术在地质勘探和资源管理方面也发挥着重要作用。
通过使用激光雷达数据和地质测量工具,地质学家可以精确测量地下地质体的形状和体积。
这对于矿产勘探、矿井设计和地下水资源管理非常关键。
此外,三维测量技术还可以用于土地利用规划、农作物监测和森林资源管理,为资源管理者提供科学依据和决策支持。
4. 城市规划和交通管理随着城市化进程的加速,城市规划和交通管理成为了一个重要的挑战。
三维测量技术可以提供详细的城市地形数据和基础设施信息,帮助规划者进行城市规划和交通网络设计。
利用三维城市模型,规划者可以预测城市发展趋势、评估地理风险以及优化城市布局。
此外,三维测量技术还可以应用在交通管理中,帮助交通管理人员实施智能交通系统、交通流优化和道路规划。
数字测图技术在工程测量中的应用【摘要】数字测图技术是一种现代化的测量技术,在工程测量中具有广泛的应用。
本文从数字测图技术的基本原理入手,探讨了其在土地测量、建筑测量、工程勘察和道路设计等领域的具体应用。
通过数字测图技术,可以更准确、高效地进行测量工作,提高测量结果的精度和可靠性。
在工程测量中,数字测图技术的重要性不言而喻,它不仅提高了测量效率,还为工程建设提供了重要的数据支持。
未来,数字测图技术将继续发展,可能会融合更多先进技术,如人工智能和大数据分析,以进一步完善工程测量的技术手段,推动工程建设行业向数字化、智能化发展。
数字测图技术的应用前景十分广阔,将成为工程测量领域的重要发展方向。
【关键词】数字测图技术、工程测量、基本原理、土地测量、建筑测量、工程勘察、道路设计、重要性、未来发展趋势1. 引言1.1 数字测图技术在工程测量中的应用数字测图技术在工程测量中的应用是现代工程领域中一项重要的技术手段。
随着科技的不断进步,传统的测量方法已经无法满足工程测量的需求,而数字测图技术的出现为工程测量带来了革命性的变化。
数字测图技术可以通过数字化处理测量数据,实现高精度、高效率的测量结果。
在土地测量中,数字测图技术可以实现精确的地形图制作和土地利用规划,为城市规划和土地管理提供重要的支持。
在建筑测量中,数字测图技术可以快速地对建筑结构进行测量和分析,为建筑设计和施工提供可靠的数据支持。
在工程勘察中,数字测图技术可以准确测量地质构造和地下管线,为工程施工提供重要的基础数据。
在道路设计中,数字测图技术可以实现道路线型设计和地形剖面绘制,为道路施工和交通规划提供重要的参考数据。
数字测图技术在工程测量中的应用不仅提高了测量的精度和效率,同时也为工程设计和施工提供了更全面、更可靠的支持。
随着技术的不断发展,数字测图技术将会在工程测量领域发挥越来越重要的作用,成为工程测量的主流技术手段。
2. 正文2.1 数字测图技术的基本原理数字测图技术的基本原理是通过将实际物体或场景转化为数字化的数据,依托于计算机技术和软件算法来进行测量和分析。
数字摄影测量在城市三维建模中的作用 摘要:摄影测量学是摄影技术和测量学相互融合,交叉发展形成的一门科学。随着其应用越来越广泛,其研究也逐渐为人所重视,本文即对该技术的原理及应用作了简要分析。 关键词:数字摄影;测量;建模 前言 在当今信息时代,数字化已渗透到诸多领域,摄影测量领域当然也不例外。数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理,应用计算机技术、数字影像处 理、影像匹配、模式识别等多学科的理论和方法,提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。这一定义被中国著名摄影测量学者王之 卓教授称为全数字摄影测量。在全数字摄影测量系统中,不仅其产品是数字的,这些产品包括:数字地图、数字高程模型、数字正射影像图、测量数据库、地理信息 系统等;而且其处理的原始资料以及记录的中间数据均是数字的。 1.数字摄影测量原理 1.1数字摄影测量的产生和特点 在模拟摄影测量阶段,所用的模拟测图仪完全由手工来操作;在解析摄影测量阶段,虽然在解析测图仪中引入了半自动化的机助作业,是由计算机辅助的人工操 作,但它们都是使用摄影的像片,并且都需要人用手去操纵仪器,同时用眼进行观测。那么实现摄影测量从数据输入,到信息提取,再到最后的产品输出整个过程的 自动化就成了摄影测量工作者多年来的梦想。数字摄影测量就是在摄影测量的自动化的实践中发展起来的,即利用相关技术,实现真正的自动化测图。因此,数字摄 影测量是摄影测量自动化的必然产物。 随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统、计算机视觉等学科的不断发展,数字摄影测量的内涵已远远超过了传统摄影测量的范围,现已被认为摄影测量的第三个发展阶段。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于: 它处理的原始信息不仅可以是相片,更主要的是数字影像(如SPOT、QUIKEBIRD遥感卫星影像)或数字化影像;它最终是以计算机视觉代替人眼的 立体观测,因而它所使用的仪器最终将只是通用的计算机及其相应的外部设备,特别是在当代,工作站的发展为数字摄影测量的发展提供了广阔前景;操作中以计算 机自动操作为主,必要的时候加入作业员的干预;其产品是数字形式的,便于存储和传输,而传统的产品只是该数字产品的模拟输出。 1.2数字摄影测量原理 (1)辐射信息 当代数字摄影测量与解析摄影测量、模拟摄影测量根本的差别之一在于对影像辐射信息的计算机数字化处理。在此之前,影像的辐射信息是利用光机设备给以极 简单的处理(如利用加强光源对其增强)及由人眼与脑进行处理,因而它在摄影测量的模拟与解析理论中没有一席之地,而在当时,我们也无法精确地测定它。随着 遥感技术的迫切需要与科技的发展,这种情况得到完全改变,辐射信息在摄影测量中也变得非常重要,不利用辐射信息是无法实现摄影测量自动化的。在解析摄影测 量中,一个目标点向量Xap是三维的,即Xap=(X,Y,Z)T而在数字摄影测量中目标点向量Xap变为四维的了,即Xap=(X,Y,Z,D)T其中 D=D(X,Y,Z)是该点的辐射量(灰度值或色彩量),集合{D}即目标的纹理信息,它在影像上的投影d=d(x,y)就是数字影像。现在我们可以利用 各种传感器精确获取多种频带多时域的辐射信息,即直接获取数字影像;也可以利用影像数字化仪将像片上的影像数字化获取数字化影像。由于数字影像的运用,许 多在传统摄影测量中很难甚至不可能实现的处理,在全数字摄影测量中都能够处理,甚至变得极为简单。如消除影像的运动模糊、按所需要的任务方式进行纠正、反 差增强、多影像的分析与模式识别等。由于数字摄影测量直接使用的原始资料是数字影像,特别为摄影测量设计的传统光学机械型模拟仪器已不再是必需的了,其硬 件系统实际上是一套计算机或工作站,因此它更加适合于当前的发展,即与遥感技术和地理信息系统结合完成影像信息的提取、管理与应用。 随着虚拟现实与可视化需求的迅速增长,快速确定目标的纹理D=D(X,Y,Z)也已经成为当代数字摄影测量的一项重要任务了。也就是说,当代数字摄影测量不仅要自动测定目标点的三维坐标,还要自动确定目标点的纹理。 (2)数据量与信息量 数字影像的每一个数据代表了被摄物体(或光学影像)上一个“点”的辐射强度(或灰度),这个“点”称为“像元素”,通常称为“像素”。像素的灰度值常 用八位二进制数表示,在计算机中占用一个“字节”(Byte)。若是彩色影像,则需要3个字节分别存放红、绿、蓝或其他色彩系统的数值。像素的间隔即采样 间隔根据采样定理由影像的分辨率确定。当采样间隔为0.02mm时,一张23cm×23cm的影像包含大约120兆(M)字节。直接由传感器获取的高分解 率遥感影像的数据量甚至更大,如一副IKONOS影像可能包含1.6千兆(G)字节。因而“数据量大”是全数字摄影测量的一个特点与问题,要处理这样大的 数据量,必然依赖于计算机的发展,而目前的计算机已经能够在一定程度上达到这一要求。 (3)速度与精度 数字摄影测量已经获得了迅速的发展,尽管它尚处在不甚成熟(或基本成熟)的阶段,可是它已经创造了惊人的奇迹,无论量测的速度还是达到的精度,都大大 超过了人们最初的想象、例如利用现有的计算机,其匹配速度一般可达500~1000点/秒,利用全数字摄影测量自动立体量测DTM的速度可达 100~200点/秒甚至更高,这是人工量测无法比拟的。但是由于数字摄影测量中量测与识别的计算任务是如此巨大,以至目前的计算机速度还不能实时完成, 对于许多需要实时完成的应用,快速算法依然是必要的。对影像进行量测是摄影测量的基本任务之一,它可分为单像量测与立体量测,这同样是数字摄影测量的基本 任务。在提高量测精度方面,用于单像量测的“高精度定位算子”和用于立体量测的“高精度影像匹配”的理论与实践是数字摄影测量的重要发展,也是摄影测量工 作者对“数字图像处理”所作的独特的贡献。 (4)自动化与影像匹配 自动化是当代数字摄影测量最突出的特点。是否具有自动化(或半自动化)的能量,是当代数字摄影测量与传统摄影测量的根本区别。如果一套数字摄影测量工 作站几乎没有自动化(或半自动化)的能力,而只是处理数字影像,那么除了其价格便宜以外,与解析测图仪也就没有很大的区别了。自动化(或半自动化)能力的 强弱,是评价数字摄影测量工作站性能最重要的指标。影像匹配的理论与实践,是实现自动立体量测的关键,也是数字摄影测量的重要研究课题之一。影像匹配的精 确性、可靠性、算法的适应性及速度均是其重要的研究内容,特别是影像匹配的可靠性一直是其关键之一。多级影像匹配与从粗到细的匹配策略是早期提出但至今仍 是提高可靠性的有效策略,而近年来发展起来的整体匹配是提高影像匹配可靠性的极其重要的发展。从“单点匹配”到“整体匹配”是数字摄影测量影像匹配理论和 实践的一个飞跃。多点最小二乘影像匹配与松弛法影像匹配等整体影像匹配方法考虑了匹配点与点之间的相互关联性,因而提高了匹配结果的可靠性与结果的相容 性、一致性。 (5)影像解译 到目前为止,数字摄影测量主要用于自动产生DEM与正射影像图及交互提取矢量数据,但随着对影像进行自动解译的要求以及城镇地区大比例尺航摄影像、近 景等工业摄影测量中几何信息提取需利用“基于特征匹配”与“关系(结构)匹配”的要求,全数字摄影测量领域很自然地展开了影像特征的提取。各种点特征提取 中有的采用区域增长法,有的则基于点特征采用线跟踪法再构成线与面。线特征提取也可利用Hough变换进行或利用Fourier变换、Gabor变换(也 称短时傅立叶变换或窗口傅立叶变换)及近年来发展起来的Wavelet变换(小波变换)进行。这些特征提取方法及基于特征匹配与关系(结构)匹配的方法均 与影像分析、影像理解紧密地联系,它们是数字摄影测量的另一基本任务——利用影像信息确定被摄对象的物理属性的基础。常规摄影测量采用人工目视判读识别影 像中的物体,遥感技术则利用多光谱信息辅之以其他信息实现机助分类。数字摄影测量中对居民地、道路、河流等地面目标的自动识别与提取,主要是依赖于对影像 结构于纹理的分析,这方面已经有了一些较好的研究成果。 数字摄影测量的基本范畴还是确定被摄对象的几何与物理属性,即量测与理解。前者虽有很多的问题尚待解决,需继续不断研究,但已开始达到实用程度;后者 则离实用阶段还有很大的距离,尚处于研究阶段,但其中某些专题信息(如道路与房屋等)的半自动提取将会首先进入实用阶段。 2.数字摄影测量在城市三维景观建模中的作用 数字摄影测量作为一种新的摄影测量方法,在各种空间数据生产中发挥着一定的作用。在城市三维景观建模中主要有以下作用: 2.1生成城市基础信息 数字线划图(DLG)是城市基本图件的最主要形式,是进行规划、设计、管理等的基础。 数字高程模型(DEM)是建立数字城市的基础信息之一,是赖以构建城市三维景观和进行各种工程设计的基础信息。 数字正射影像图(DOM),根据数字高程模型对中心投影的航摄影像进行纠正处理、消除了投影差的垂直投影的影像地图。由于它包含地表的各种原始信息,而且通过纠正处理,比例尺和相关位置是准确的,可用于城市规划、环境保护、资源调查、灾害防治以及军事等多种领域。 2.2建立城市真实三维景观模型 城市真实三维景观模型是根据建筑物的实际三维地理坐标,构建真实的城市三维景观模型。城市真实三维景观模型可根据大比例尺航摄影像通过数字摄影测量方法,精确测得结构物的空间三维坐标,由软件自动生成建筑物的结构模型并贴上相应的纹理而构成。 结束语 随着数字摄影测量技术的发展,数字航摄仪的使用,使得航片不仅在几何和