摘要：城市建筑三维建模在城市规划、文化遗产保护、建筑施工与维护、地理信息系统等领域中得到广泛的应用。本论文研究了基于倾斜摄影测量技术的城市建筑三维建模方法，通过使用倾斜摄影测量技术获取高精度的倾斜摄影影像，结合点云处理和建模算法，实现城市建筑的三维重建。本研究以实际案例验证了方法的有效性，并探讨了城市建筑三维建模应用中的潜在价值。

关键词：倾斜摄影测量；三维建模方法；数据处理；应用领域

引言

城市建筑三维建模在现代城市规划和管理中发挥了关键作用。传统的建模方法依赖于手工测量、卫星遥感或激光扫描，但这些方法存在工作量大、成本高、精度有限等问题。倾斜摄影测量技术具有高效、高精度、高精度等优势，逐渐成为城市建筑三维建模的重要工具。

一、城市建筑三维建模方法

（一）基于规划图纸等二维数据资料的城市三维建模方法

利用3dsMax、AutoCAD等传统三维建模软件，基于影像数据、CAD平面图或者拍摄图片估算建筑物轮廓与高度等信息进行人工建模，此种方法建立的三维立体模型没有建筑物的色彩纹理。

（二）机载激光雷达扫描法

采用机载激光雷达扫描，快速精确的获取城市建筑物数据，但是这种方式获取的数据量非常庞大，若需提取有用信息必须加上很多人工干预，同样此种方法建立的三维立体模型没有建筑物的色彩纹理。

（三）基于数字摄影测量的三维建模技术

数字摄影测量技术使用普通相机或特殊相机设备（如全景相机）来捕捉城市景观的照片。相机通常以垂直方向拍摄照片，然后以不同位置或角度移动以获取不同视角的图像。

（四）基于倾斜摄影测量技术的三维建模技术

倾斜摄影测量技术使用摄影机安装在飞行器（如飞机或无人机）上，以不同的倾斜角度拍摄城市景观的影像，从而获得更多的视角和几何信息。这种技术提供更高的地理和几何精度，使得对建筑物、立面和屋顶的几何建模更为精确。

二、倾斜摄影测量技术在城市建筑三维建模中的应用方法

（一）数据采集与预处理

选择装有倾斜摄影机的飞行器（如无人机或直升机）以不同的倾斜角度，包括垂直和斜向下，飞越城市建筑区域连续拍摄图像，捕捉城市建筑物的多个视角。采集的图像需进行图像畸变和校正光学效果数据预处理，以确保图像数据质量。

（二）图像匹配和配准

在倾斜摄影测量中，由于摄影机以不同的角度捕获图像，因此需要匹配相同场景点在不同图像中的对应关系。通常是通过寻找角点、边缘、纹理区域特征点或特征描述符来实现的。图像配准是确保不同图像之间的像素坐标对齐，以便将它们精确地重叠在一起的过程。

（三）三维点云生成

三维点云生成是城市建筑三维建模中的一个重要步骤，它涉及将从倾斜摄影测量中获取的图像数据转化为三维坐标点云。主要是通过匹配和配准图像在不同图像中的二维位置，利用立体视觉技术配合相机的焦距、相机位置和姿态内外参数，获得特征点的三维坐标点云。

（四）建筑物结构提取

基于识别的特征点和点云数据，可以使用拟合算法或者特征线提取算法，提取出建筑物的墙面和屋顶。通过建筑外立面的点云数据和影像信息，可以识别出窗户和门的位置和形状。对于建筑物中的其他特殊结构，比如楼梯、挑檐等，可以通过特定的形状分析和几何特征提取算法来进行识别和提取。

（五）模型建立与优化

利用经过质量控制、过滤和去噪的处理点云数据和图像数据，采用三角网格生成、网格化和曲面拟合等方法分别对建筑物表面外部表面的墙壁、楼顶、窗户等进行表面建模；使用贴图、投影和曲面建模技术对建筑物立面进行建模；将点云数据拟合到建筑物的顶部，进行屋顶的形状的建模；最后，将采集的图像数据通过纹理映射，让建筑物的表面呈现出真实的纹理和颜色。

三、基于倾斜摄影测量技术的城市建筑三维建模项目实施分析

（一）项目实施概况

项目以某城市老旧小区改造为例，项目区域内地势平坦，平均高差不超过15米，平均高程为25米，建筑物较为密集，老城区主要以3-8层老旧建筑物为主，南城新区主要以18-33层高层建筑为主。目采用大疆M300RTK无人机搭载睿铂D2-PSDK相机进行数据采集，测区共计均匀布设测绘像控点约500个，测量检查点300个。

照片数据量较大，为保证建模阶段实景模型的色彩和色调的统一，本项目将空三子区块成果合并成为大区块来整体建模。为保证建模接边达到无缝对接和接边部分模型的完整性，确保这各大区块的覆盖范围具有一定的重叠。

（二）项目成果分析

项目成果主要为老旧小区改造规划方案提供仿真环境和地理空间数据，同时也为项目实施前期的沟通，确定改造成本，全程可视化，管线设施、景观绿化、违建清理、外墙改造、室内外防水、电梯改造等方面提供技术支持。

基于倾斜摄影的实景三维建模在城市建设与管理等方面有着广泛的应用，开展基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模，高分辨率的实景三维模型不仅能为老旧小区改造规划方案提供现实依据，同时为老旧小区片区化改造决策提供详细准确的资料。

四、结论

基于倾斜摄影测量技术的城市建筑三维建模方法具有巨大的应用潜力。通过采用高精度的倾斜摄影影像和点云处理技术，可以实现城市建筑的三维建模，对城市规划和管理提供了强有力的支持。这些模型在建筑设计、规划、文化遗产保护、施工维护等方面有着重要的作用。同时，随着技术的发展和创新，建筑三维建模在高精度建模、实时建模、智能分析和与其他领域的融合等方面也有着广阔的展望。未来，这项技术将在城市建设和管理中将会发挥更大的作用，为促进城市的可持续发展和智慧城市建设提供更有力的支持！

参考文献：

[1]陈世民，朱文丽，张艳.（2016）.倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用.测绘与空间地理信息，39（4），32-35.

[2]李文娟，吴晓玉，高娟.（2014）.基于倾斜摄影的城市建筑三维模型自动建立技术.测绘与空间地理信息，37（8），78-81.

[3]赵晓亮，刘智光.（2015）.倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的应用研究.地理信息世界，22（6），76-79.

【作者简介】贺燕（1985-8）女 汉族 四川宜宾人 本科学历 广东省城市技师学院讲师 研究方向：建筑设计、建筑施工管理