新型测绘技术在城市三维建模中的应用研究

引言：随着城市化进程加快，城市三维建模需求增长。传统测绘技术有局限性，新型测绘技术应运而生。研究其在城市三维建模中的应用，对提升城市规划科学性、管理精细化具有重要意义，能促进城市可持续发展。

1. 新型测绘技术概述

1.1 激光雷达测绘技术

激光雷达测绘技术是一种先进的主动式遥感技术，它通过发射激光束并接收反射光来获取目标物体的信息。在城市三维建模中，激光雷达测绘技术有着独特的优势。激光雷达系统可以快速、精确地获取大量的点云数据。这些点云数据包含了目标物体的三维坐标信息、反射强度等重要属性。其工作原理基于激光的发射与接收时间差来计算距离，从而构建出物体的三维轮廓。对于城市环境来说，激光雷达能够穿透植被覆盖，准确测量地面高程以及建筑物的高度和形状等。在复杂的城市地形中，如山区或者高楼林立的商业区，激光雷达测绘技术可以有效地克服地形和建筑物遮挡等问题，获取到完整、精确的地形地貌和建筑物的表面数据。而且，激光雷达设备的精度较高，可以达到厘米级甚至毫米级的精度水平，这为构建高精度的城市三维模型提供了可靠的数据基础。此外，激光雷达测绘技术还具有数据采集效率高的特点，能够在较短的时间内覆盖较大的区域，从而满足城市大规模三维建模的需求。

1.2 倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量技术是近年来发展迅速的一种测绘技术。它采用多镜头相机系统，从不同的角度对目标区域进行拍摄。与传统的垂直摄影测量不同，倾斜摄影测量能够获取地物的多个侧面信息，更加全面地反映地物的真实形态。在城市三维建模中，倾斜摄影测量技术发挥着重要作用。倾斜摄影测量系统通常由多个相机组成，这些相机按照一定的角度安装在飞行平台上，在飞行过程中同时对地面进行拍摄。其获取的数据不仅包含了地物的顶部信息，还包括侧面的纹理和形状信息。这种全方位的数据采集方式使得构建的三维模型更加逼真、细致。倾斜摄影测量技术所生成的数据具有丰富的纹理信息，可以直接用于三维模型的纹理映射，大大提高了三维模型的真实感。同时，倾斜摄影测量技术的自动化程度较高，通过专业的软件处理，可以快速地生成三维模型。而且，由于倾斜摄影测量是基于航空摄影，它能够快速覆盖大面积的城市区域，适合于城市级别的三维建模项目。在数据采集过程中，倾斜摄影测量可以根据项目的需求灵活调整飞行高度和拍摄分辨率等参数，以达到最佳的数据采集效果。

2. 新型测绘技术在城市三维建模中的优势

2.1 提高建模精度

新型测绘技术为城市三维建模的精度提升做出了重要贡献。以激光雷达测绘技术为例，其高精度的点云数据能够精确地反映出城市地形地貌和建筑物的细微特征。在城市地形地貌建模中，激光雷达可以精确测量出地面的起伏变化，包括山谷、山丘以及城市中的微小地形差异。对于建筑物建模，激光雷达能够准确获取建筑物的边缘、墙角等关键部位的位置信息，从而构建出形状准确的建筑物模型。倾斜摄影测量技术同样有助于提高建模精度。由于其能够获取地物多个侧面的图像信息，在三维建模过程中，可以更准确地还原地物的实际形状。在处理建筑物的复杂结构时，如建筑物的阳台、装饰性结构等，倾斜摄影测量技术提供的多角度图像可以让建模人员更精确地确定这些结构的位置和形状。而且，倾斜摄影测量技术获取的纹理信息与实际地物高度匹配，避免了纹理拉伸等问题，进一步提高了模型的精度。此外，新型测绘技术获取的数据量丰富，可以通过多种算法进行数据处理和优化，从而进一步提高建模的精度。

2.2 提升建模效率

新型测绘技术在提升城市三维建模效率方面表现卓越。激光雷达测绘技术的数据采集速度快，能够在短时间内获取大面积的点云数据。这使得在进行城市三维建模时，可以快速地获取到所需的地形地貌和建筑物的基础数据，减少了数据采集的时间成本。同时，激光雷达测绘技术获取的数据相对规则，便于后续的数据处理和模型构建。倾斜摄影测量技术在提升建模效率方面也有独特之处。其自动化程度高，通过软件可以自动进行图像匹配、空三加密等处理过程，快速生成三维模型的初始框架。而且，倾斜摄影测量技术一次性获取的全方位数据，减少了重复测量和补拍的次数，大大提高了数据采集的效率。在城市建筑物建模中，倾斜摄影测量技术可以快速识别建筑物的轮廓和结构，直接利用其丰富的纹理信息进行模型的构建，不需要额外花费大量时间去采集纹理数据。此外，新型测绘技术的发展也促使了相关软件工具的不断优化，这些软件工具在数据处理、模型构建和优化等方面的效率也得到了显著提高，从而整体上提升了城市三维建模的效率。

3. 新型测绘技术在城市三维建模中的具体应用

3.1 城市地形地貌建模

新型测绘技术在城市地形地貌建模方面有着广泛的应用。激光雷达测绘技术凭借其高精度的点云数据，能够精确地构建出城市的地形地貌模型。激光雷达系统获取的点云数据包含了大量的地形高程信息，通过对这些点云数据进行滤波、分类等处理，可以将地面点与非地面点区分开来，进而构建出准确的数字高程模型（DEM）。在处理城市中的山地、丘陵等地形时，激光雷达可以准确地反映出地形的起伏变化，包括山峰的高度、山谷的深度以及山坡的坡度等。对于城市中的河流、湖泊等水域，激光雷达测绘技术也可以通过识别水面的反射特性来确定水域的范围和形状。倾斜摄影测量技术在城市地形地貌建模中也发挥着重要作用。倾斜摄影测量获取的图像数据包含了丰富的地形地貌信息，通过对这些图像进行正射纠正、拼接等处理，可以生成地形地貌的正射影像图。这些正射影像图不仅可以直观地显示地形地貌的形态，还可以为地形地貌模型提供纹理信息。在构建城市地形地貌模型时，可以将激光雷达的点云数据与倾斜摄影测量的正射影像图相结合，充分利用两者的优势，构建出更加精确、逼真的城市地形地貌模型。

3.2 城市建筑物建模

在城市建筑物建模方面，新型测绘技术展现出了强大的实力。激光雷达测绘技术可以精确获取建筑物的三维结构信息。其获取的点云数据能够清晰地反映建筑物的轮廓、高度、墙面的平整度等特征。通过对这些点云数据进行处理，可以构建出建筑物的基本框架模型。在处理复杂形状的建筑物时，如具有独特造型的现代建筑或者历史建筑的复杂结构部分，激光雷达测绘技术的高精度优势更加明显。倾斜摄影测量技术为城市建筑物建模提供了丰富的纹理信息。其多角度拍摄的图像能够全面地反映建筑物的外观特征，包括建筑物的颜色、材质以及表面的装饰等。在构建建筑物模型时，可以直接将倾斜摄影测量获取的纹理信息映射到由激光雷达数据构建的建筑物框架模型上，从而得到逼真的建筑物三维模型。此外，倾斜摄影测量技术还可以通过对建筑物图像的分析，自动识别建筑物的楼层数、门窗位置等信息，进一步提高建筑物建模的自动化程度。

结束语：新型测绘技术在城市三维建模中展现出显著优势与应用潜力。虽面临挑战，但通过不断研究与实践，能更好发挥技术效能。未来应加强技术创新与融合，推动城市三维建模发展，为城市建设与管理提供有力支撑。

参考文献：

[1]姜慧.新型基础测绘与实景三维技术在城市规划中的应用[J].工程建设与设计,2024,(01):153-155.

[2]胡朝晖,林丹,李威俊,等.新型基础测绘与实景三维技术在城市规划中的应用—以 南 昌 市 九 龙 湖 区 域 竖 向 工 程 ( 优 化 ) 专 项 规 划 研 究 为 例 [J]. 江 西 科学,2023,41(03):555-558+564.

[3]孙卫国.无人机倾斜摄影测绘技术在城市实景三维建模中的应用研究[J].信息系统工程,2021,(06):87-88+91.