广州市城市规划勘测设计研究院 广东省广州市 510060
摘要：“旧村改造”工作是当前城市发展、更新的一项重要工作。本文通过生产实景模型，并基于Cesium开源库搭建可视化平台，进行多维度展示，大大提高了数据的可视化效果，为“旧村改造”基础数据调查成果的展示提供了参考。
关键词：实景三维模型；Cesium；旧村改造
Multi-dimensional display of basic survey data of old village Reconstruction based on real scene model
Abstract: The reconstruction of old village is an important work in urban development and urban renewal.This paper produces real scene model and builds a visualization platform based on Cesium open source library to display multidimensional data. This greatly improves the degree of data visualization and provides a reference for the multidimensional display of the preliminary basic data investigation results of the old village reconstruction.
Key words: real scene 3D model; Cesium; old village reconstruction
1 引言
近年来，广州市的“旧村改造”工作正如火如荼铺开，该项工作已成为目前广州发展建设的重要环节，也上升为广东全省的发展战略。2019年广州欧的旧村改造工作开始加速推进，相关政策也在不断完善。
旧村改造工作的前期，需进行基础数据调查，该项成果是制订城市更新改造方案、开展改造项目经济平衡测算的基础依据。基础调查数据中最为重要的信息为建筑物相关信息，主要包括房屋权利人信息、地址、权属证件信息等，传统的基础数据调查成果为二维的线划图与表格，可视化程度低，不便于展示。本文通过生产实景模型，并基于Cesium开源库进行多维数据展示，大大提高了数据的可视化效果，为基础数据调查成果的三维展示提供了参考。
2 多维模型生产
利用无人机倾斜摄影测量技术生产的实景三维模型，具有真实地形地物的纹理信息，分辨率高、现势性强，近年来已被广泛应用于自然资源调查、智慧城市建设、国土空间规划等方面。
利用无人机倾斜摄影测量技术生产实景三维模型的流程图如下所示：
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图1 无人机航飞内外业流程
2.1数据采集：
本文外业航飞选用纵横大鹏CW10垂直起降固定翼无人机，该无人机既有固定翼无人机的高效、飞行速度快、单架次飞行航时长等特点，又有多旋翼无人机垂直起降、对起降场地要求低等优势。无人机硬件参数为翼展2.6m，机身长度1.6m，最大起飞重量12kg，抗风能力5级风，巡航速度72km/h，续航时间90min。选用倾斜摄影相机型号为SONY ILCE-5100，焦距为下视20mm、侧视35mm，像素2300万。
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图2 CW10垂直起降无人机
本文针对同一区域开展了两期外业航飞，首次为2018年10月，第二次为2019年10月。每次航飞参数为航向重叠度80%，旁向重叠度75%，航高240米，飞行速度72km/h。
2.2 数据处理
1）数据预处理
使用Jouav JoPPS后差分软件对原始pos数据进行后差分解算，得到厘米级的高精度POS数据；通过我院研发的坐标转换软件，将CGCS2000坐标转换成广州2000坐标，得到两套不同坐标系的POS数据。
2）稀疏匹配
稀疏匹配的目前主要是通过特定的算法，在不同的影像中针对相同的目标提取同名点，用来恢复影像的相对坐标。
3）空三计算
空三计算也叫空中三角测量，用于对稀疏匹配后的同名点进行相对的定向。本环节是本次作业过程中最为关键的一环，其成果质量直接影响到实景三维模型的质量。
4）密集匹配
稀疏匹配的同名点远不够生产实景模型，故需要依靠高精度的影像匹配算法，影像中抽取更多的特征点构成密集点云。
5）构建三角网
构建三角网是通过利用密集匹配后的点云进行，进行三角网格化的过程，每个地物都可用不规则的三角网进行构建。
6）纹理映射
纹理映射是利用上一步构建好的三角网，通过相关的共线方程，计算每个三角网对应的纹理信息，并将其映射到三角网中,使得实景三维模型具有真实的纹理信息。
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图3 映射纹理
本项目选择模型输出坐标系为广州2000坐标系和CGCS2000坐标系，输出格式为*.OSGB格式。生产的实景三维模型如图4所示。
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图4 实景三维模型总览
7)动态单体化数据处理：
为了将基础数据等传统二维数据进行三维展示，需进行预处理。
基础调查数据主要包括房屋边界线（*.dwg）与属性表(*.xlsx)。属性表与房屋边界通过唯一编码进行关联。基于Arcpy编程实现图形与对应属性的关联，最终输出挂接了属性信息的二维矢量面（如图5所示）。
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图5 图属关联
在Superma idesktop 9D中，将实景模型与矢量面加载到共同的球面场景中，设置通过“高度”字段进行拉伸，通过参照实景模型，套合矢量面拉伸白膜，调整白膜高度与边界线，使其完全包围实景模型。将白膜与倾斜模型格式转换，为下一步在Cesium可视化平台中发布做准备。
3 基于Cesium的多维展示平台搭建
实景三维模型只是“一张皮”，若将其作为底图，叠加各类专题数据，充分进行展示与分析，则可最大限度发挥其作用。
Cesium是目前主流的三维地图引擎，是基于WebGL开发的无插件、跨平台、跨浏览器的开源框架，基于Cesium可实现二三维数据一体化展示与应用。本项目基于Cesium开发了旧村改造的多维数据展示平台。
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图7 多维平台展示
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图8 多维数据展示
本平台可加载多期实景三维模型，形成多维实景数据，平台集成了多源数据加载展示、分层分户查询等模块，具有地图浏览、地形加载、三维漫游、空间分析等功能。其中最为核心的模块为分层分户查询模块，可通过鼠标或触摸的方式选中实景模型中的房屋，系统则会立即弹出目前对应的属性信息。同时，也可根据权利人信息字段进行检索与查询，定位到对应的模型位置。
4.总结
实景模型时效性强、可视化程度高，可为旧村改造前期工作提供重要参考资料和依据，便于改造的顺利开展。同时，实景模型数据信息量丰富、可视性佳，可用于改造区域的规划、管理和展示，改造前后对比，也是城市更新区域重要的基础地理信息数据。本项目的开展为旧村改造的方案制定、拆迁情况展示、房屋信息查询、证据保全等提供了展示与应用平台，也为旧村改造同类项目提供了可复制经验。
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