一、技术背景与应用价值

在数字经济和新型城镇化背景下，智慧城市建设成为城市治理体系和能力现代化的重要引擎。城市空间的表达，已从传统的二维地图向三维模型升级，催生了对真实、动态、可交互城市模型的迫切需求。倾斜摄影测量作为一种高效、高精度、多角度的影像采集技术，能够生成精细的城市三维模型，为数字孪生城市、空间治理平台、应急指挥系统等提供坚实的数据底座。

倾斜摄影技术通过多镜头系统从垂直与倾斜角度采集地物图像，完整获取屋顶、墙体、街景等信息，克服了传统正射影像无法捕捉立面的缺陷。随着城市级建模规模扩大和时效性提升要求日益提高，倾斜摄影数据成为智慧城市空间表达的“第一感知层”，广泛应用于城市规划、安防监管、公共服务、绿色低碳等场景。

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二、数据采集方式

为满足城市级规模建模需求，本方案采用“有人机 + 无人机”协同采集体系。通过有人机平台（固定翼或旋翼飞机）快速覆盖大范围区域，获取城市骨架数据；同时采用无人机对高密度街区、狭窄区域进行补充采集，实现“广覆盖 + 高精度”的混合数据采集方案。

1. 有人机采集平台：

搭载中画幅以上多镜头倾斜摄影系统（如IGI UrbanMapper、Leica CityMapper）

单次飞行可覆盖200~500 km²区域，航线自动规划

搭配高精度GNSS+IMU系统，实现厘米级姿态解算

2. 无人机采集平台：

采用多旋翼平台执行局部采集任务，适用于街道、立面遮挡、禁飞区边缘等区域

配置五镜头系统，支持自动航线、智能避障、RTK导航

3. 数据融合策略：

空三加密阶段统一姿态坐标系，完成多源影像对齐

融合重建过程中以有人机数据为主骨架，无人机细化立面与纹理

该协同采集体系已成功用于多个城市建库项目，有效提升建模效率和数据一致性。

三、数据建模与渲染生成流程（含软件工具）

倾斜摄影数据建模包括空三加密、点云生成、三角网构建、纹理映射和模型渲染五大环节。在模型构建过程中，需采用多种专业软件工具确保质量与效率。

1. 空三加密与点云生成

使用【Inpho】与【Pix4D】对有人机和无人机影像进行联合空三加密

基于SfM与MVS算法生成稠密点云，采用体素滤波和八叉树加速结构去噪并索引

2. 网格构建与简化

使用【ContextCapture】或【RealityCapture】生成三角网格模型

利用Quadric Error Metrics算法进行LOD分级简化，实现大范围实时加载

3. 纹理映射与烘焙

自动匹配影像拼接，纹理缝合（GraphCut算法），并生成PBR通道（漫反射、法线）

使用AI工具（如GAN修复器）自动填补遮挡区纹理，实现高视觉一致性

4. 渲染优化与平台导出

支持导出多种格式：Cesium 3D Tiles、OSGB、OBJ、slpk 等

使用【Cesium ion】或【ArcGIS Pro】完成切片与LOD结构生成

5. 建模软件推荐组合

步骤	软件工具	描述
空三加密	Pix4D, Inpho	无人机/有人机影像处理
点云处理	CloudCompare	点云滤波、配准、剖分
建模重建	ContextCapture, Zephyr	三角网生成与纹理贴图
渲染生成	RealityCapture, Metashape	模型压缩、贴图优化
格式导出	Cesium ion, ArcGIS Pro	导出3D Tiles / SLPK

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四、系统优势与行业赋能

引入倾斜摄影建模技术，为城市空间治理提供了以下赋能价值：

多维感知优势

获取建筑立面与屋顶全信息，满足多角度三维建模

支持地上与地下模型融合，建立“地上+地表+地下”一体化表达

模型高精度与实时可用

亚米级建模精度，满足工程测绘、规划控制、安防推演需求

实时渲染与LOD切换，支持千亿级瓦片级加载

平台适配性强

兼容主流城市大脑平台（CesiumJS、ArcGIS Earth、SuperMap）

模型支持属性挂载、空间查询、视频融合、IoT绑定

行业融合场景广泛

应急指挥：路径推演、可视域分析、灾后建模

城市规划：日照分析、容积率测算、城市更新对比

公共服务：绿地覆盖、立面广告审查、设施巡检

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五、未来发展方向

1. 常态化城市建库

结合有人机每年更新一次全市模型

无人机进行月度精细更新，构建“动态城市三维数据库”

2. AI智能建模引擎

利用深度学习模型自动提取建筑语义元素（窗、门、屋顶）

实现纹理修复、遮挡填补、样式统一等智能处理

3. 多源融合与动态孪生

倾斜模型与视频流融合，实现实时三维监控

与IoT平台绑定，构建“物理空间 × 数据空间 × 行为空间”三域联动框架

4. 与地下空间模型协同

接入城市管网BIM模型，构建“上天入地”一体化城市模型

实现交通枢纽、地下综合管廊、人防设施可视监管

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通过倾斜摄影数据采集建模技术，智慧城市建设将获得一个可视、可测、可分析的三维数字基础，成为数字政府、城市治理、空间安全管控的关键支撑手段。