城市景觀（市政景觀）是由城市中的街道、廣場(chǎng)、建筑物、園林綠化等形成的外觀及氣氛。

城市景觀要素包括自然景觀要素和人工景觀要素。其中自然景觀要素主要是指自然風(fēng)景，如大小山丘、古樹名木、石頭、河流、湖泊、海洋等。人工景觀要素主要有文物古跡、園林綠化、藝術(shù)小品、商貿(mào)集市、建構(gòu)筑物、廣場(chǎng)等。這些景觀要素為創(chuàng)造高質(zhì)量的城市空間環(huán)境提供了大量的素材，但是要形成獨(dú)具特色的城市景觀，必須對(duì)各種景觀要素進(jìn)行系統(tǒng)組織，并且結(jié)合風(fēng)水使其形成完整和諧的景觀體系，有序的空間形態(tài)。



城市景觀構(gòu)成

構(gòu)成城市景觀的基本要素包括路、區(qū)、邊緣、標(biāo)志、中心點(diǎn)五項(xiàng)。道路、區(qū)、邊緣、標(biāo)志和中心點(diǎn)是城市圖象的骨架，它們結(jié)合在一起構(gòu)成了城市的景觀，在城市規(guī)劃時(shí)，應(yīng)創(chuàng)造出新的、鮮明的景觀，以激起人們對(duì)整個(gè)城市的想象。



1.路況

路：一個(gè)城市有主要道路網(wǎng)和較小的區(qū)級(jí)路網(wǎng)。一個(gè)建筑有幾條出入的路。城市公路網(wǎng)是城市間的通道。路的圖象主要是連續(xù)性和方向性，因此應(yīng)構(gòu)成簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，起點(diǎn)和終點(diǎn)要明確。路旁的建筑和空間特性是方向性的基礎(chǔ)，有助于對(duì)距離的判斷。

2.區(qū)劃

區(qū)：它是較大范圍的城市地區(qū)，一個(gè)區(qū)應(yīng)具有共同的特征和功能，并與其他區(qū)有明顯的區(qū)別。城市由不同的區(qū)構(gòu)成，如居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、高等學(xué)校教學(xué)區(qū)、郊區(qū)等等。但有時(shí)它們的性質(zhì)是混合的，沒有明顯的界限。

3.中心點(diǎn)

中心點(diǎn)：中心點(diǎn)也可看作是標(biāo)志的另一種類型，標(biāo)志是明顯的視覺目標(biāo)，而中心點(diǎn)是人們活動(dòng)的中心?？臻g四周的墻、鋪地、植物、地形、照明燈具等小建筑物的布置和連貫性，決定了人們對(duì)中心點(diǎn)圖象的形成能力。

4.邊緣

邊緣：區(qū)與區(qū)之間的界限是邊緣。有的區(qū)可能完全沒有邊緣，而是逐漸混入另一區(qū)。邊緣應(yīng)能從遠(yuǎn)處望見，也易于接近，提高其形象作用。如一條綠化地帶、河岸、山峰、高層建筑等都能形成邊緣。

5.標(biāo)志

標(biāo)志：是城市中令人產(chǎn)生印象的突出景觀。有些標(biāo)志很大，能在很遠(yuǎn)的地方看到,如電視塔、摩天樓；有些標(biāo)志很小，只能在近處看到,如街鐘、噴泉、雕塑。標(biāo)志是形成城市圖象的重要因素，有助于使一個(gè)區(qū)獲得統(tǒng)一。一個(gè)好的標(biāo)志既是突出的，也是協(xié)調(diào)環(huán)境的因素。

城市景觀規(guī)劃改造

一般來說，當(dāng)我們要對(duì)城市景觀進(jìn)行規(guī)劃改造時(shí)，為了不破壞改造工程與周邊環(huán)境間的和諧，可以利用無人機(jī)傾斜攝影建模技術(shù)，建立工程的周邊環(huán)境模型，結(jié)合改造工程模型，直觀展示工程整體設(shè)計(jì)方案，分析改造工程與周邊環(huán)境是否和諧自然。



下面，以城市某片區(qū)改造為例，為大家介紹傾斜攝影+ ContextCapture實(shí)景建模技術(shù)流程。

1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

對(duì)某片區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測(cè)區(qū)內(nèi)主要有建筑、 樹木。測(cè)區(qū)采用無人機(jī)進(jìn)行拍攝，拍攝高度為50m，對(duì)主體片區(qū)采用手動(dòng)環(huán)形繞飛，傾角45度傾斜拍攝，并保證無人機(jī)攝像頭始終朝向片區(qū)中心，每隔3s自動(dòng)拍攝。



由于片區(qū)周邊環(huán)境復(fù)雜，電磁信號(hào)干擾強(qiáng)，建筑物易產(chǎn)生遮擋，因此盡量不要低飛或者靠近建筑物飛行，盡量減少建筑物內(nèi)WIFI信號(hào)產(chǎn)生的電磁干擾。飛手應(yīng)處于相對(duì)開闊地帶，確保無人機(jī)與飛手間不存在信號(hào)直線遮擋。

2.ContextCapture 數(shù)據(jù)處理

本文采用ContextCapture進(jìn)行三維重建。在進(jìn)行三維建模之前，先對(duì)航片進(jìn)行簡(jiǎn)單的手工整理，將拍攝的原始影像放在同一目錄中，手動(dòng)剔除不合格的航片，如曝光嚴(yán)重、對(duì)焦失敗、拍攝拖影、拍攝到無人機(jī)腳架、構(gòu)圖嚴(yán)重不合理等，并刪除起飛和降落時(shí)拍攝的相片。若相鄰幾張相片中表達(dá)信息相似度高，也可適當(dāng)剔除，以提高計(jì)算效率。ContextCapture三維建模主要包括空中三角測(cè)量、生成密集點(diǎn)云、構(gòu)建TIN模型、自動(dòng)紋理切片等過程，技術(shù)路線如下圖所示。



2.1 空中三角測(cè)量

對(duì)傾斜像片進(jìn)行空中三角測(cè)量，獲取影像的外方位元素?？杖?jì)算是傾斜攝影建模的核心步驟，包含影像特征點(diǎn)提取、 同名特征點(diǎn)匹配、影像外方位元素反算等步驟。將傾斜攝影像片帶有的POS數(shù)據(jù)作為初始方位元素，根據(jù)共線方程，可解算出每張像片的外方位元素。利用多基線多特征匹配生成影像之間的連接點(diǎn)，通過少量外業(yè)控制點(diǎn)和區(qū)域網(wǎng)平差可實(shí)現(xiàn)傾斜攝影空中三角測(cè)量。ContextCapture在空中三角計(jì)算完成后，生成空三報(bào)告，可直接用于下一步匹配和三維建模。

2.2 模型構(gòu)建

空三計(jì)算之后，新建重建項(xiàng)目進(jìn)行模型的構(gòu)建。軟件根據(jù)空三加密信息成果，通過多視影像密集匹配可獲得高密度數(shù)字點(diǎn)云。當(dāng)密集點(diǎn)云量較大時(shí)，可根據(jù)計(jì)算機(jī)性能將重建項(xiàng)目切塊分割成若干瓦片進(jìn)行不同層次細(xì)節(jié)度下的TIN模型構(gòu)建。瓦片的大小可自行設(shè)置，計(jì)算需用內(nèi)存大小的評(píng)估數(shù)值會(huì)隨著瓦片大小而變化。

總的來說，需要將所需內(nèi)存的大小控制在物理內(nèi)存的50%左右。通過調(diào)整三角尺寸至與原始影像分辨率相匹配，同時(shí)簡(jiǎn)化平坦區(qū)域的三角網(wǎng)，從而獲取片區(qū)的三維TIN模型。

構(gòu)建TIN模型后，將三維TIN模型與紋理圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和紋理附貼。通過計(jì)算TIN每個(gè)三角面的法線方向與包含該地物的相片之間的夾角來選擇適用于該三角網(wǎng)模型的紋理影像。夾角越小，說明該三角面與影像平面越接近，兩者之間越匹配， 紋理質(zhì)量越高。

TIN 模型上的三角面都能唯一對(duì)應(yīng)一幅目標(biāo)影像。在找到目標(biāo)影像之后，計(jì)算每個(gè)三角形與影像中對(duì)應(yīng)區(qū)域之間的幾何關(guān)系，找出每個(gè)三角面在紋理影像中對(duì)應(yīng)的實(shí)際紋 理區(qū)域，將配準(zhǔn)的紋理圖像反投影到對(duì)應(yīng)的三角面上，實(shí)現(xiàn)紋理貼附。

在Acute 3D Viewer中觀察生成的三維模型，場(chǎng)景中地物的空間位置、形狀、顏色、外觀等與實(shí)際環(huán)境一致，各地物單體之間銜接流暢完整，建筑物輪廓清晰、各面紋理完整，與實(shí)際情況相符。屋頂、門窗等細(xì)節(jié)能較好的表現(xiàn)出來， 中心區(qū)域的房屋和樹木都能得到較好的還原，邊緣區(qū)域樹木的形狀紋理與真實(shí)情況略有偏差。

軟件詳情：ContextCapture（CC）實(shí)景建模軟件



3.模型漫游

片區(qū)實(shí)景模型建立完成后，將其與片區(qū)內(nèi)的規(guī)劃改造工程模型進(jìn)行結(jié)合，直觀展示工程整體設(shè)計(jì)方案，并通過仿真漫游，虛擬展示工程建成的實(shí)景效果，并判斷其對(duì)周邊環(huán)境的影響。在方案設(shè)計(jì)階段，通過傾斜攝影建模，能妥善處理改造工程與周邊環(huán)境的關(guān)系，使片區(qū)整體和諧自然，避免后期由于不美觀造成的拆改及返工問題。



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