相较于传统二维图形,三维模型能够提供更加精确的地形数据,包括高程、坡度、坡向等信息,从而满足不同行业的需求。在测绘领域,三维建模技术的应用范围非常广泛,可以用于地质勘探、水利工程、城市规划等多个方面,有助于各行各业的发展。
一、三维建模在测绘中的应用优势
由于三维建模技术可以精细地生成地面模型,不仅可以展现地面地貌的起伏变化,还可以还原地表覆盖物的分布情况,因此可以提供更加真实的地形数据。这些数据对于各种工程和规划都是非常重要的,例如水利、电力、交通、城市规划等等。
通过使用三维建模技术,我们可以更准确地评估地形的地貌特征、地形起伏、生态环境等,为各种工程和规划提供重要的参考依据。传统的二维平面测绘需要在地面上放置大量的测量点,然后通过插值算法得出地形的高程等信息。

这种方法存在工作量相对较大的问题,尤其是在野外测量的时候。而采用三维建模技术,我们可以通过无人机、激光雷达等设备进行快速采集,生成高精度、高分辨率的地形模型,可以大幅度提高测绘工作效率。这对于复杂地形的测量尤其重要。
使用三维建模技术,我们可以在地形分析方面提供更加细致和多样化的手段。例如,在道路建设规划中,我们可以通过三维建模技术,设计出更适合道路行驶的路线和隧道等建筑物。
在自然灾害预防中,我们可以通过三维建模技术,分析地形表面的坡度、高程等信息,预测山洪、泥石流等灾害发生可能性,为防灾减灾提供参考依据。此外,在农业、森林、环境等领域也可以应用三维建模技术,提供更加准确和有效的数据支持。
二、测绘中三维建模的应用策略
在总体规划方面,本测绘工程使用大疆Mavic3E多旋翼无人机,首先对航线进行科学规划,之后,利用倾斜摄影相关技术,通过Altizure软件,生成某产业园区的3D实景模型,使园区内的空地能够得到智能化测绘,从而为后期的规划提供便利。
具体来说,第一,依照地图与现场勘察的情况,发现该园区内建筑物的规格较为统一,道路较为整齐,大体呈“井”字形状。因此,选择“S”型的测绘航线,以确保测绘信息收集的全面性。
第二,为了既确保地面物体具有合适的亮度,又保证影像的反差性能够供人眼轻松辨别,选择晴朗天气进行图像的采集,采集的时间起始于下午14点,此时日光照射较强,云层也处于较为稀薄的状态。
在航线得到确定之后,为了使无人机成像的精确度得到有效提高,为无人机搭载规格为1200万像素,25mm焦距,f/2.0光圈,0.5m到∞距离的镜头。第三,关于倾斜摄影技术的使用,其能够使摄像头拍摄的影像从5个角度得到同步化曝光,即1个垂直视角和4个倾斜视角,从而使地面物体的信息最大程度上保留其真实性。
同时,为了提升最后成像的效果,在对图像进行采集的过程中,航向重叠率应处于≥60%的状态,旁向重叠率应处于≥30%的状态。在获得系列图像后,对图像进行排序、编号,并分为三组。
均光处理全部图像,并同时进行区域平差处理,之后,校正图像的颜色,最后获得高质量的图片。第四,将图片插入到Altizure软件中进行整合,获得基于实地景象的产业园区3D模型。
在该模型中,地面物体的位置均得到准确展示,就三维建模的结果而言,园区整体呈矩形的排布状态,各个建筑物之间的距离均等,分布规整,且建筑物的高度也具有均匀性,处于完善度较高的规划状态。
园区由中间东西走向的一条马路分割成南北两个分区,延伸出的支线道路与各个建筑物相通。就模型整体而言,园区的西南侧土地原为一处运动场(于园区建设之间便已设立),现已荒废。同时,东北侧也有一处待开发的土地。因此,应重点基于这两片土地对产业园区进行二次规划。
此外,虽然通过三维建模进行测绘具有建模时间短、精确度高等优势,使产业园区的空闲土地能够得到第一时间的规划。然而,在本测绘工程中,倾斜摄影技术在图片获取方面具有一定的问题。
例如,模型在得到匹配过程中,模型扭曲的问题无法得到有效避免,该问题主要存在于模型中各个地面物体的底部。并且,基于实景的3D模型属于通过超高密度点与云端技术生成的数字地表模型。其与人工建模的方式不同,模型的表面数量难以通过自动的方式进行处理与控制,使得三角面的生成数量相对偏多,为后续环节创造了一定的阻碍。
在获得基于实景的3D模型之后,对模型进行整体化分析,发现该产业园区内部已经具有完备的基础设施,因此,拟在二次规划中对两片空闲土地的其中一处进行停车场的增设。具体来说,第一,将测绘后获得的产业园区实景3D模型进行导入,在西南处体育场位置新加入一个停车场模型。
之后,利用漫游模型的方式,对24h内人流、车流等对新建停车场及其周围的建筑物的影响进行模拟。因此处为主干线路的尽头位置,对于行车而言较为方便,所以,在此新建停车场会导致车位空置率急剧减少。
同时,这种现象也会导致此处的瞬时车流量过大,导致主干线路交通拥堵与剐蹭的概率增大。除此之外,若在西南位置增设停车场,由于产业园区的办公楼位于其周边的位置,汽车产生的噪音不利于此处的办公。因此,西南位置增设停车场的优先级不高。
关于东北侧闲置土地的规划,通过与西南处体育场土地相同的方法进行虚拟停车场的建模。在建模完成之后,发现该处土地能够建设相对更大型的停车场,且距主干线路相对较远,因此,与西南处相比,东北处可以通过附属道路为车辆起到调流的作用,降低了主干道拥堵的可能性。
在测绘后期,结合设计模型与实景模型,能够为停车场的建设提出更加细节化的设计方案。在对3D模型进行整体化分析,确定在东北处增设大型停车场之后,将停车场的设计模型插入到基于实景的3D模型中。
在之后的施工阶段,基于三维模型的测绘技术也能够得到充分使用。停车场建设时,基于每个施工步骤,对停车场和周围的用地情况通过无人机进行多次测绘并进行建模,确保3D模型能够得到及时更新。
通过这种方式,施工人员和设备的现场情况、施工进度等能够得到第一时间控制,不但能够保证建设项目高质高效地完成,还能够根据施工现场情况为后续提出调整的方案与备用建设计划。在停车场建设完毕之后,再次通过无人机对其进行测绘,并建设实景3D模型。
在模型生成之后,将建设前测绘环节的初期模型与之对比,对之中存在的差异进行分析,从而能够为其他未开发土地的建设提供有益经验。
因此,可以看出,基于三维模型的测绘在工程的多个阶段均能够得到应用。将3D建模与信息平台进行有机融合,能够使土地得到充分利用,提升工程建设的质量与效率,最大程度上保障工程的合理性与可靠性。
三、未来展望
人工智能技术在未来的测绘领域中将会起着越来越重要的作用,尤其是在三维建模的过程中。利用人工智能技术进行数据处理和建模可以提高效率和准确性,降低建模成本,从而进一步优化我们的测绘工作。机器学习算法是实现人工智能应用的主要手段之一。
在三维建模中,机器学习算法可以用于识别和分类地形信息,同时也可以被用来预测和插值地形高程等属性。通过训练神经网络算法,我们可以将相应的输入数据集和输出结果之间的关系进行学习和分析,然后再应用到新的数据中,以生成更精确、更高质量的模型。
另外,将人工智能技术与图像识别技术进行结合,可以帮助进一步识别并精确区分地形中的不同物体和地物类型,例如:建筑物、公路、森林等等。通过将图像识别技术和机器学习技术相结合,可以更好地实现三维建模过程中的自动化和智能化。
同时,对于三维建模的数据处理,深度学习算法也能够起到非常重要的作用。深度学习算法可以进行大规模数据的训练和优化,从而达到更高的准确性和效率。在三维测绘领域内,通过使用深度学习算法处理大量的数据集,可以获得更加准确、全面的地形信息。
在未来的测绘领域中,通过融合不同类型的传感器数据,如激光雷达、摄影测量等,可以实现三维测绘的全方位、高精度和高效率。激光雷达是一种常用的三维建模传感器,具有高精度、高稳定性、高可靠性等特点。
激光雷达可以通过快速而准确地采集地表点云数据来生成真实、详细、精确的三维模型。另外,摄影测量技术则可以通过采用航空、轨道等方式获取高分辨率的卫星图像,进而再通过图像处理软件将这些图像的信息进行融合并转化成数字高程模型,从而得到更加详细的地形信息。
通过将这两种不同类型的传感器数据进行融合,就可以得到更为准确和具有细节完善的三维模型。同时,传感器融合也可以有效提升建模效率,降低建模成本。此外,由于传感器融合可以提供更加全面和多维度的数据,因此还能够满足更广泛领域的应用需求,如自动驾驶、城市规划、矿山勘探等。
总结
三维建模在测绘中的应用优势主要包括更加精确的地形数据、提高测绘工作效率和更加多样化的地形分析手段。在其实际应用的过程中,基于三维建模的测绘结果能够为新建项目的选址规划提供更为直观的参考。对模型进行整体化与细节化的分析,使新建项目的位置及其内部的设置更为合理。
同时,在施工阶段的测绘完成后,对结果进行三维建模,能够为工程高质高效地完成打下基础。未来,三维建模将融合人工智能、传感器、虚拟现实等多种技术,为测绘行业提供更强力的支持。