- DOI:
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
- 专辑:
科学Ⅰ辑;信息科技
- 专题:
信息、科学;综合科技
- 分类号:
G90;N92
摘要:智慧城市建设依托高精度、现势性强的地理信息数据支撑城市规划、运维与治理工作,地理信息的快速更新与精准建模是智慧城市长效运行的基础保障。单一倾斜摄影建模存在纹理细节失真、立体结构精度不足的问题,激光点云建模缺乏地表纹理信息,单独应用均存在明显短板。为解决传统建模方式数据缺陷、更新滞后、精度不足等问题,本文探究倾斜摄影与激光点云融合建模技术体系,分析两类技术的建模特性与融合优势,梳理城市地理信息更新现存问题,研究融合建模的应用路径与优化策略,为智慧城市地理信息精细化、动态化更新提供理论支撑。
关键词:倾斜摄影;激光点云;融合建模;智慧城市;地理信息更新
引言
城镇化建设持续推进,城市空间结构、建筑布局、基础设施不断迭代更新,对智慧城市地理信息数据库的现势性、完整性与精准度提出更高要求。倾斜摄影技术可快速获取地表纹理与全景影像信息,激光点云技术具备高精度立体空间建模能力,二者融合可实现技术互补。开展融合建模技术应用研究,优化城市地理信息更新模式,对提升智慧城市空间数据治理水平具有重要现实意义。
一、倾斜摄影与激光点云建模技术特性及融合优势
(一)倾斜摄影建模技术特性
倾斜摄影技术依托多视角航拍设备,从垂直、倾斜等多个角度采集城市地表影像数据,能够完整获取建筑物立面、地表设施、地形纹理等全景信息。该技术数据采集效率高、覆盖范围广,可快速完成大范围城市区域影像采集与三维模型构建,模型具备真实直观的地表纹理特征,可视化效果较强。技术作业流程简洁,外业采集工作量小,能够适配城市大面积地理信息快速普查与初步建模工作,是城市三维可视化建模的主流基础技术。
(二)激光点云建模技术特性
激光点云技术通过激光雷达设备发射探测光束,精准获取地表目标的三维空间坐标、距离、高程等空间信息,生成高密度、高精度点云数据。该技术不受光照、天气等外部环境干扰,抗干扰能力强,能够精准捕捉建筑物立体结构、细微地形起伏、隐蔽空间结构,立体建模精度极高。依托点云数据可构建结构规整、空间参数精准的三维模型,能够有效弥补影像建模立体精度不足、结构畸变的缺陷,适用于城市地理信息精准校核与精细建模。
(三)双技术融合建模核心优势
倾斜摄影与激光点云融合建模实现了纹理信息与空间精度的双向互补,打破单一技术的应用局限。融合建模既保留倾斜摄影模型真实细腻的地表纹理与可视化效果,又依托激光点云数据修正模型结构畸变、优化空间精度、规整立体形态,解决单一模型纹理失真、结构偏差、细节缺失等问题。同时双技术融合可提升城市地理信息采集与更新效率,实现大范围快速建模与局部精细修正协同推进,适配智慧城市地理信息动态更新、精细化管理的核心需求。
二、智慧城市地理信息更新及单一建模技术现存问题
(一)智慧城市地理信息更新核心需求
智慧城市治理涵盖城市规划、交通运维、应急管理、资源管控等多个维度,各项工作均依赖实时精准的三维地理信息数据支撑。城市建设迭代速度快,建筑新建改造、道路翻新、设施增设等动态变化频繁,要求地理信息数据具备较强现势性。同时智慧城市精细化治理需要模型兼顾视觉真实性、空间精准度与细节完整性,能够精准反映城市地表结构与空间布局,对地理信息建模精度、更新效率、数据完整性均提出高标准要求。
(二)单一倾斜摄影建模应用短板
单一倾斜摄影建模依赖影像数据拼接重构,在复杂城市场景中易出现模型缺陷。高层建筑遮挡区域、狭窄街巷、建筑物背光区域存在影像缺失,易造成模型结构空洞、立面扭曲、细节丢失。影像重构过程易产生纹理拉伸、错位、模糊等问题,立体空间高程与结构参数存在偏差,几何精度不足。同时该技术无法精准识别隐蔽结构与细微地形变化,模型整体规整度较差,难以满足智慧城市高精度地理信息应用需求。
(三)单一激光点云建模应用短板
单一激光点云建模以空间坐标数据为核心,模型结构精度高,但缺乏真实地表纹理信息,模型可视化效果差,无法直观呈现城市地表风貌与设施特征。点云数据存在海量冗余信息,数据处理流程复杂、建模周期较长,大范围城市建模效率偏低。
三、倾斜摄影与激光点云融合建模的应用路径与优化策略
(一)搭建标准化融合数据采集体系
结合智慧城市地理信息更新需求,构建协同化数据采集模式,统筹倾斜摄影影像采集与激光点云探测作业,统一数据采集基准与坐标体系,保障两类数据空间匹配、时序同步。根据城市区域功能差异划分采集精度等级,针对城市核心商圈、政务区域、交通枢纽等重点区域,提升数据采集密度与精度,针对城郊开阔区域优化采集效率。规范外业采集流程,规避数据缺失、重叠、偏差等问题,为后续融合建模与地理信息更新提供精准完整的基础数据。
(二)优化融合建模数据处理技术
完善多源数据预处理流程,对倾斜摄影影像进行畸变校正、色彩统一、瑕疵修复,对激光点云数据开展去噪、精简、分类处理,剔除冗余无效数据,保留核心空间特征。优化数据配准融合算法,实现影像纹理数据与点云空间数据精准叠加匹配,依托点云精准空间结构修正摄影模型畸变缺陷,通过影像纹理填充点云模型视觉空白。细化建筑、道路、地形、设施等各类地物的融合建模标准,提升模型整体规整度、真实性与精准度。
(三)构建动态地理信息更新机制
依托融合建模高效精准的优势,搭建智慧城市地理信息动态更新体系,替代传统周期性静态更新模式。定期开展城市全域融合建模巡检,快速捕捉城市建筑改造、设施更新、地形变化等动态信息,及时迭代优化地理信息数据库。针对城市重点改造区域、核心治理区域开展局部精准更新,无需全域重复建模,大幅提升信息更新效率。建立数据校核机制,对比新旧模型数据差异,精准更新地理信息参数,保障数据库现势性与准确性。
(四)完善融合建模应用保障体系
建立多源数据管理规范,统一融合模型数据格式、存储标准与应用接口,保障建模数据可适配智慧城市各类治理平台。优化建模技术流程,简化冗余处理工序,平衡建模精度与作业效率,适配城市常态化地理信息更新需求。加强技术人员专业能力建设,提升多源数据处理、融合建模操作、数据校核更新的专业水平。持续迭代优化融合算法与建模工艺,适配智慧城市治理升级带来的高精度数据需求,夯实城市数字化治理数据基础。
结束语
智慧城市数字化治理的核心依托是高精度、高现势性的地理信息数据,传统单一倾斜摄影与激光点云建模技术均存在明显应用短板,无法兼顾建模精度、视觉效果与更新效率。本文系统分析两类建模技术的特性与短板,明确融合建模的技术互补优势,从数据采集、数据处理、动态更新、应用保障四个维度构建融合建模应用体系。倾斜摄影与激光点云融合建模能够有效提升城市三维模型质量与地理信息更新效率,可为智慧城市精细化、动态化、数字化治理提供可靠的空间数据支撑,具备极高的推广应用价值。
参考文献
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