城市三维辅助规划及建筑物监测管理信息系统建设应用

城市三维辅助规划及建筑物监测管理信息系统建设应用

发表时间：2019-06-20T10:02:03.107Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：刘啸燕张斌[导读] 摘要：伴随着经济、社会的发展，城市化的进程不断加快，城市内建筑物变化日新月异；如何及时、准确、直观地了解现今城区内建筑物的基本状况，监测城市内建筑物的动态变化，查处改建、扩建违规建筑物，是目前城市管理相关部门亟待解决的问题。大连九成测绘信息有限公司辽宁省 116400

摘要：伴随着经济、社会的发展，城市化的进程不断加快，城市内建筑物变化日新月异；如何及时、准确、直观地了解现今城区内建筑物的基本状况，监测城市内建筑物的动态变化，查处改建、扩建违规建筑物，是目前城市管理相关部门亟待解决的问题。城市三维规划辅助决策系统，可展示城市的三维实景模型；允许规划设计方案导入模型中，从多方面进行规划方案可行性的论证。城市建筑物监测管理信息发布系统，统计不同时期建筑物的变化，并将建筑物的变化信息发布给公众，允许公众对建筑物信息进行浏览查询，并接受群众监督。

1 目的意义

本项目利用倾斜摄影测量及三维自动建模技术，在获取地面影像的基础上，方便的生产DOM、DSM等成果，自动构建城市的三维实景模型。城市三维实景模型，可辅助规划部门进行方案设计、方案分析、领导决策等各种应用；DOM、DSM等成果可用于城市内建筑物的变化监测管理，辅助城市管理相关部门快速查处违规建筑物。

2 建设内容

本城市三维辅助规划及建筑物监测管理地理信息系统项目，包括数据获取、数据处理加工及建筑物专题提取、建筑物变化监测、数字化应用平台建设四部分。

3 采用的技术方法

3.1 系统总体架构设计

系统采用C/S架构，实现三维实景查看、建筑物信息查看等。系统的每一个功能模块都有服务端和客户端共同实现，客户端实现与用户交互，图形编辑等操作，并展示项目相关信息，显示三维分析处理结果。服务器端模块与客户端模块一一对应，负责处理信息保存，信息分发，处理复杂空间分析等。通过这种前后台功能的严格划分，使客户端计算机不需要同时安装大量的组件，保证客户端更加轻便，部署更加方便快捷。

3.2 项目技术路线

此项目，主要分为三大部分，数据获取、数据处理及数据应用。其中数据应用中，有两个应用平台，城市三维规划辅助决策系统和城市建筑物监测管理信息发布系统。

（1）数据获取

通过倾斜摄影测量方式，获取区域内影像数据；并进行外业像控测量。本次航摄以PC-6飞机为航摄平台，使用Leica RCD30倾斜航空摄影仪。使用Leica FramePro软件对航摄数据进行解压，使用Inertial Explorer和IPAS CO+软件将RCD30的GPS/IMU数据和卫星精密星历进行融合计算，并用计算后的数据对影像数据进行直接地理定位。对每个架次的数据进行影像质量检查和无约束空三计算，合格后整理资料。（2）数据处理

1）三维模型的创建

借助三维建模软件，通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网（TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。整个建模流程采用全自动处理手段，高效、可靠。 2）数字化产品的生产

①DSM制作

对获取的影像，采用基于多基线、多重匹配特征（特征点、格网点及特征线）的自动匹配技术，有效解决复杂地形条件（大面积干旱半干旱破碎地貌，深切割山地、大面积荒漠/沙漠等）下DEM/DSM 的全自动提取；算法能够同时适用于多源遥感影像，多重分辨率影像，星载三线阵影像的高精度匹配，同时提高影像匹配和三维地形信息自动提取的可靠性和精度。减少对自动提取的地表三维信息的人工编辑工作量，提高作业效率。

②DOM制作

采用空三方法进行区域网平差，采用立体像对获取DEM数据，采用单片微分纠正方法获取正射影像，通过对影像的镶嵌和分幅形成最终成果正射影像。

③专题数据提取

基于此项目的目的之一是监测建筑物的三维变化情况，需要将建筑物用地作为专题数据提取出来。采用正射影像（DOM）为数据源，充分利用已有的基础地理信息数据，通过自动解译及人工解译，借助外业辅助测绘交叉验证，实现对城市建筑物专题信息的快速、高效、准确提取。即对作业区域内的城市建筑物以DOM影像图为基准矢量成线状数据，以shp文件存储。 3）建筑物变化监测

对指定的不同时期的DSM数据进行比对，以获取城市建筑物的变化情况。

①指定需要进行比对的两个时期；默认与上一期的像片进行比对进行数据比对之前，需要选定进行比对的不同时期；默认情况下，本期数据与上一期数据进行比对；功能也允许作业人员进行人工选择不同的时期。

②计算两个时相的变化信息

对两个不同时期的DSM进行差值运算，求取DSM的高度差；对差值运算后的结果，进行二值化、边缘跟踪运算等处理，并辅以阈值进行筛选，获取最终地表的变化情况（高度变化1米以上）。储存变化信息，并抽样进行外业核实，确定变化量与变化类型。

③更新数据

利用变化信息更新原数据库，生成最新时相的数据。

（3）应用平台建设

开发建设城市三维辅助规划及建筑物监测管理应用平台，平台内容包括城市三维规划辅助决策系统、城市建筑物监测管理信息发布系统。

通过城市三维辅助规划系统，全面掌握城市建设的规划实施情况，将变化量与城市规划比对，辅助城市管理等部门及时发现并依法查处各类违法建设。通过信息发布平台定期向社会公布监测数据，监测数据与城市规划建设责任目标挂钩，作为城市规划建设管理考核依据，弥补城市管理手段之不足，结束城市规划建设管理粗放管理模式。

应用平台具备以下特点：城市实景三维模型显示；导入规划设计方案，进行方案可行性分析；根据时间段对建筑物变化信息进行统计分析，统计出变化率、变化量等信息；统计出的建筑物变化信息进行实时发布；支持公众对建筑物信息进行浏览；支持公众留言。

4 推广及应用前景

此项目中的技术及成果应用可进行扩展。城市三维模型，除了辅助规划设计外，还可为多个部门提供多种应用服务，如为城市建设、智能化交通、网格化管理和服务、基于位置的服务、城市安全应急响应等提供服务。而对建筑物的变化监测管理部分，对地表其它用地分类的变化监测上同样适用。通过对道路的变化监测，新增拓宽的道路可以快速的发现和管理，违法占路断头路等情况，均可以由交通住建部门快速的处置。也能够辅助市园林局监控城市绿化情况，方便的分析城市绿化率人均绿化率等指标。配合监控设备能够让住建部门获取施工现场的实时信息并帮助城管部门对立面广告等部件进行管理。

参考文献：

[1]方军、黄长青、张录松基于Skyline的城市规划三维建模技术流程与应用江南大学学报（自然科学版）第13卷第1期 2014年2月

[2]赵小郴浅析三维建模在城市规划管理中的应用建筑模拟 2018年第16期 2018年9月

[3]吴俐民、包银丽、赵雷、袁翔东城市建筑物动态变化监测研究测绘科学技术 2016年第2期