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智慧城市空间三维建模的高效助手 倾斜摄影测量技术探秘

由于智慧城市对高效率的城市三维建模的需求,以及三维技术发展日趋成熟,倾斜摄影已成为智慧城市三维地理空间建模中快速成长的重要技术。
发布时间:2015-07-24 16:38        来源:赛迪网        作者:郭翼姣

【赛迪网讯】由于智慧城市对高效率的城市三维建模的需求,以及三维技术发展日趋成熟,倾斜摄影已成为智慧城市三维地理空间建模中快速成长的重要技术。在以“自主创新引领发展 跨界融合开创未来”为主题的2015中国测绘地理信息高端论坛上,多位专家及企业分享了关于倾斜摄影技术的问题和趋势。

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术,它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界,城市建模从此由“假三维”迈向“真三维”时代。

早期的倾斜摄影来源于美国,美国曾经在80年代推出了一个国际合作的项目,叫做开放天空的计划。这个计划中美国的一家D78飞机上装了美国航空侦察相机,大倾斜,三个角,一个对地,两个是左右的,斜距到了45度角。

现在的倾斜摄影是新型的采用多头相机不同的角度的摄影,中间有一个叫做正片,是朝下的一幅影象,还有四组斜片,这样一组里面可以获得五片影象。如果加上重叠,对同样一个地方可以得到多幅不同角度的影像。因此在摄影的时候,导致地面任何一个地物,多则可以好几十张甚至上百张的影像,少则也有五、六十张影像,通过软件自动匹配,形成点云。

点云的密集程度代表了不同的地物特征,比如房屋比较密集,点云就比较密集,如果是河道点云就比较稀疏。由于每个地物有多幅影像,所以很容易变成一个真的实三维模型。这就是所谓的真三维。

传统三维建模是人工来完成的,人为的把低空摄影图片贴到三维模型上,通过3DMAP软件形成三维建模。以往的三维建模是劳动密集型的工作,耗费大量的人力物力。现在有了倾斜摄影技术,可以通过倾斜摄影加上POS数据,可以完全不用人工干预。

例如一个50平方公里的城市三维建模,运用倾斜摄影建模技术,在理想情况下从获取影像之后处理数据直至生成真三维模型仅需要一个星期左右时间,如果人工建模的话大概需要100个人左右3个月时间。

一架无人机相当于60个作业人员的工作效率。通过倾斜摄影自动建模的方式,每一天可以至少建成八平方公里的三维模型。常规人工方式,每一天只有0.013平方公里,如果这种自动建模相当于600个人干一天。也就是说它的效益提高了600倍,所以我们可以认为这种倾斜摄影自动建模的方式比传统人工建模效率高得多。

中国科学院院士童庆禧认为,倾斜摄影测量最大的价值在于大大提高了城市三维建模的效率,这项技术是测绘地理信息界非常重要的一个科技进步。持相同观点的专家还有很多,国家测绘地理信息局科技与国际合作司副司长燕琴也表示,倾斜摄影技术对于测绘领域来说,是一项革命性的技术,将开拓一个崭新的三维时代。

2010年国内倾斜摄影相机SWDC机入市,几年时间航测仪体积一直在变小,直到玩具型的无人机都可以用于测绘地理信息倾斜摄影的建模,进口倾斜自动建模软件在国内推广应用主要以法国的街景工厂和Smat3D软件为代表。在中国超图软件SuperMap GIS7C(2015)版本,攻克了海量倾斜模型加载、单体化、三户空间分析等诸多技术难题并对其应用进行了深入的挖掘,走在了世界前列。

2014年6月11日,国家测绘地理信息局经济管理科学研究所、国家测绘地理信息局第一、二、三航测遥感院、辽宁省地理信息院、北京超图软件股份有限公司、北京红鹏天绘科技公司、武汉天际航信息科技公司、立得空间公司等数家十月家企事业单位发起成立全国倾斜摄影技术联盟,联盟单位来自产业链不同环节,为全产业链提供服务。

倾斜摄影在发展过程中依然面临的很大挑战,超图软件研究院院长李绍俊博士表示倾斜摄影数据量极其庞大转换、加载、分析和应用带来了严峻的挑战;倾斜摄影数据中整个区域是一张起伏不平的连续的“表皮”,倾斜摄影的基础数据以航测遥感的方式获取,水体部分的光学信息被完全吸收容易形成空洞,影响数据展示效果等。

如何有效解决这些问题,对于倾斜摄影技术的应用落地具有决定性的意义。李绍俊介绍说,SuperMap GIS 7C(2015)突破了倾斜摄影模型应用的难点,提供了一套强大的倾斜摄影三维模型应用解决方案,实现了对倾斜摄影三维应用从云到端的全方位支持,让倾斜摄影二三维一体化无处不在,开启了三维GIS应用的全新篇章。

未来,倾斜摄影三维数据可为智慧城市、规划、国土、测绘、军事、灾害应急、农业、林业、水利、旅游、电力、油田、文物保护等多种行业提供二三维一体化的数据来源,通过GIS平台软件对其进行深度应用开发,为各类行业用户提供系统、完整的解决方案与服务。

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