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    球球大作战杀马特:傾斜攝影產業鏈組成及關鍵技術和問題分析

    2018-11-08 11:56:33 來源: GIS前沿
    聊聊

    球球大作战号 www.kenja.icu 一、傾斜攝影產業鏈組成

    傾斜攝影技術涉及到多個領域,包括軟硬件、航飛、建模和應用等多個環節。從上下游產業鏈的角度可以劃分五個主要環節:傾斜攝影航攝平臺、飛行平臺、傾斜攝影相機、傾斜攝影航飛、傾斜攝影數據處理、三維GIS平臺、行業應用。

    具體包括

    1)傾斜攝影航攝平臺的研制,主要包括飛行平臺(如動力三角翼、無人機等)和傾斜攝影相機兩大塊;

    2)傾斜攝影航飛,即具體承擔航飛的實施,以獲取傾斜影像數據;

    3)傾斜攝影數據處理,主要包括基于傾斜影像的全自動或人工干預建模,以及大比例尺地形圖測繪等,同時也能提供傳統的4D產品(DSM、TDOM、DEM、DLG等);

    4)支持傾斜攝影數據成果的三維GIS平臺的研制;5)基于傾斜攝影數據成果和三維GIS平臺的應用開發。

    二、傾斜攝影應用關鍵技術

    傾斜攝影產業鏈中涉及諸多技術環節,除了硬件設備的研發,軟件方面的關鍵技術集中于自動化建模技術和平臺應用技術。目前自動化建模技術主要掌握在國外,國內有企業和科研院所正在攻關中,但尚未達到國產替代的程度。平臺應用技術上國產軟件則已經走到世界的前列。

    具體包括:海量數據加載技術、單體化技術、效果修補技術等。

    第一 海量數據加載技術指的是傾斜攝影模型數據量往往非常龐大,一平方公里的數據量在0.5-2GB之間,這樣中小城市的建成區就能達到幾十乃至上百GB。不過好在傾斜攝影自動化建模軟件可以輸出標準的OSGB格式,且數據本身就自導了LOD。利用數據自帶的LOD,超圖軟件通過直接讀取OSGB,并match運用LOD來優化調度,做到再大的數據量也可以實現瞬間加載,性能非常流暢。

    第二 單體化技術是傾斜攝影模型由于生產工藝問題,最后的成果是連片的三角面片,并沒有把建筑物等模型單獨提取出來。而這樣的數據只能用來看看,無法進行GIS的管理與應用。而嘗試把建筑物進行物理分割,則又會造成效果差、打破原有LOD結構導致性能急劇下降等問題??尚械陌旆ㄊ塹有枰芾淼慕ㄖ锏氖噶康酌媸?,運用三維渲染技術,動態實現傾斜攝影模型上的高亮選中效果。如此就打開了用于看的三維傾斜模型和用于分析管理的二維矢量底面之間的通道?;詿?,還能輕松實現包括圖查屬性、屬性插圖、空間查詢、專題圖制作等一系列GIS能力,為傾斜攝影模型的深入應用打開了大門。

    第三 關鍵技術是效果修補。傾斜攝影模型是軟件算法自動生成,由于算法限制和拍攝角度等原因造成表面不夠平整、底商效果不佳等問題,和人工建模存在明顯差距。天際航軟件可人工干預休整傾斜模型表面,以及參照街景影像修繕底商效果。超圖軟件則可通過自帶水面符號彌補傾斜模型的水面空洞,還原波光粼粼的水面效果;以及通過配置點和三維符號來提供更好的樹木等小品效果。

    三、傾斜攝影應用領域

    傾斜攝影技術優勢體現在和人工建模的對比的三維模型構建上。傾斜攝影自動化建模所具備的“三高一低”(高效率、高精度、高真實感、低成本)的優勢,將極大改變測繪地理信息在多個行業的應用,構筑出廣闊的應用新模式。

    (一)傾斜攝影在智慧城市中的應用

    慧的基礎是真實,傾斜攝影為智慧城市的應用插上了“真實”的翅膀。具體而言,傾斜攝影在智慧城市中的應用可包括:

    1、分類查詢

    通過配套矢量底面實現需要管理的各類地物的單體化,并賦予相應的屬性信息。然后通過類別、區域、關鍵字等予以查詢統計。

    2、規劃壓平,方案對比

    在規劃應用中,可以在傾斜攝影模型上繪制特定區域,把該區域內的傾斜模型壓平,以模擬拆遷后的狀況??商峁┒嗵追槳傅匿?、對比,輔助領導決策不同建設方案與當前城市實景的匹配度。

    3、規劃設計

    支持直接在三維場景中添加規劃的建筑、植被等設計數據,方便規劃設計人員形成初步規劃方案。

    4、日照分析

    規劃新建一棟高樓,分析判斷是否會造成原有小區居民樓日照時間達不到住建部的相關規定。

    5、控高分析

    利用規劃城市的控高數據對實際城市建筑進行比對,直觀標明超高建筑并顯示其屬性信息。

    6、攝像頭監控

    可以運用傾斜攝影模型上標注攝像頭的位置和朝向來確定所覆蓋的程度,以及是否和應該在哪些位置增加新的攝像頭。

    7、地表開挖,地上地下一體化

    支持把傾斜攝影模型的地表開挖,查看地下管線等設施的狀態,實現地上地下一體化。

    8、淹沒分析

    根據監測點水位數據,結合傾斜攝影模型分析出城市積水區域及面積以及受淹的建筑。

    (二)傾斜攝影在智慧旅游中的應用

    對于自然風光的三維建模,一直是一個難題,人工建模很難還原出大范圍的自然風景,而用地形和影像則時效性和精細程度往往都達不到還原出風景的美觀程度。而傾斜攝影技術由于其高分辨率和高真實感,能真實立體的還原自然風景的狀況(如圖4)。有利于景區特別是地質遺跡的?;?、科普知識的宣傳和直觀展示自然風光,從而吸引游客前往觀賞。

    自然風景的傾斜攝影數據制作上往往分辨率高、數據量大,對三維GIS平臺的支撐能力和穩定性提出了更高的要求。

    (三)傾斜攝影在不動產登記中的應用

    《不動產登記暫行條例》已正式施行,無人機與傾斜攝影、三維建模技術相結合,成為最新的市場熱點。由于具備快速高效低廉的特點,無人機與傾斜攝影、三維建模技術組成的“三???rdquo;,極有可能顛覆傳統測繪行業,在國土資源、農業、工業等眾多領域發揮作用。

    經過驗證,給予傾斜攝影技術獲取的模型點平面位置精度、高程精度誤差均小于0.15米,完全滿足《1:500外業數字測圖技術規程》需求。

    無人機傾斜攝影用于不動產登記,通過獲取正射影像圖,建立三維模型,輔助外業指界簽字調查,圖上進行坐標量測,形成矢量圖形,輔助外業進行修補測工作等一系列工作,極大程度上提高了不動產登記的效率。

    (四)傾斜攝影在精細管理中的應用

    在城市精細化管理中,管理到每一棟建筑物的粒度往往是不夠的,而是要求能精細到樓房的每一層、甚至每一戶房間。這就對三維模型提出了更高的要求,人工建模即便能實現,代價也是巨大的,需要對每一戶房間單獨建模才行。

    傾斜攝影模型加上帶有高度信息的分層分戶圖,可以做到每個建筑物每層樓甚至每一戶房間的管理,包括查詢和各類統計分析能力,再關聯上戶籍和人口信息庫,這樣戶籍信息管理就可以和真實世界關聯在一起,而不再只是數據庫中孤立的信息了

    (五)傾斜攝影在應急救援中的應用

    應急救援行業是為了預防和控制潛在的事故或緊急情況發生時,迅速有序的做出應急準備和響應,最大限度地減輕可能產生的事故后果。在做出應急決策時,首要條件是對發生事故的位置的地形地貌有一個全面了解,遙感影像滿足要求,因現場環境情況的變化,對影像數據的獲取時間、范圍、精度、生產效率及分析應用都有極高的要求,而傾斜攝影不論在起飛場地、飛行時間上,還是在數據生產效率、數據精度等方面都完全滿足應急救援的需求。

    花蓮地震云門翠堤大樓三維模型

    例如在地震救災中,抗震救災指揮部除了可以利用遙感現勢圖研判災害形勢外,還多了一個救援利器——震區三維實景圖,通過切換各種視角,實現了對震區各個方位的觀測,為制定下一步的救援方案以及防止次生災害的發生提供了極大便利。震區三維實景圖就是利用傾斜攝影測量技術及自動建模技術快速生成三維模型,為救援實施提供了依據。

    (六)傾斜攝影在其他領域的應用

    綜合傾斜攝影建模的諸多優勢,還可以在其他領域開創出多種新的應用。

    在電力巡檢、移動基站選址等應用中,需要真實的、帶有建筑等全要素的三維地表信息作為基礎底圖參考,用傳統地形加影像的方式很難達到其精度要求,并且也無法做到全要素覆蓋,那么傾斜攝影模型就非常符合這類應用的需要。

    在城鄉拆遷重建時,也可以利用傾斜攝影建模來完整準確的獲取拆遷前各類建筑的真實狀況,以作為后續賠償乃至糾紛發生時的客觀依據。

    傾斜攝影模型實質上就是帶有建筑物等各類地物的數字地表模型,完全可以取代傳統地形加影像所發揮的作用,且精度更高、時效性更強。例如露天煤礦的容量統計、推平山頭或填平山谷所需要的土方量計算,都可以基于傾斜攝影模型來完成。甚至還有人嘗試基于傾斜模型來評估農作物的生長情況,從而預估其產量。

    可以預測,隨著傾斜攝影技術的進一步發展,精度、效率、成本上的優勢進一步增強,原有的很多應用都將遷移到傾斜攝影技術上,并且還將繼續開拓出更多新的應用模式。

    四、傾斜攝影進一步發展和應用展望

    傾斜攝影開啟了一扇前景無限廣闊的大門,雖然我們現在就已經可以把傾斜攝影應用到多個新領域;其實我們只要稍加發揮想象力,傾斜攝影后續還可以挖掘出更多的寶藏。

    1、互聯網應用

    在互聯網應用上,我們再環顧四周,無論是Google Earth還是諾基亞出售的heremap,其歐美國家主要城市區,展現出來的都是通過傾斜攝影技術所制作的真三維模型。超圖軟件近期已經研制出基于HTML5+WebGL三維無插件客戶端,互聯網應用的一大瓶頸已經消除.相信隨著傾斜模型的保密性問題解決,以及4G乃至5G網絡的發展,中國互聯網地圖很快就會從2維和2.5維地圖升級為三維地圖,互聯網地圖的應用又將得到迎來又一次升級換代。手機地圖上所見即所得的真三維場景將進一步降低地圖使用的門檻,大幅度提高用戶體驗,下至三歲小孩、上至八十歲老人,都能輕松使用。

    2、 自動駕駛和無人機快遞

    我們進一步設想,隨著微型無人機的快速發展,人人的手提包中都將有一個玩具無人機。在不久的未來,三維模型數據也將由專業機構才能生產、轉變為人人都能制作的UGC(用戶生產內容)模式。網絡上共享的三維模型,將極大的豐富。而隨著傾斜攝影技術精度的進一步提高和傾斜模型數據的極大豐富,基于完全符合現實狀況的三維傾斜模型將進一步提升汽車自動駕駛能力,自動駕駛使得開車不再成為煩惱而是成為一種享受。而基于傾斜模型數據的無人機快遞,將再一次顛覆物流行業,使得互聯網購物的體驗進一步增強。

    3、沉浸式三維體驗

    效果更好的傾斜攝影真實模型,結合三維眼罩等虛擬現實裝備的發展,隨時隨地、自由的選擇世界任意地點進行自由翱翔也將成為可能。屆時,“黑客帝國”中的場景將不再是科幻。

    對于傾斜攝影技術本身,也有科學家在探討是否能采用衛星實現傾斜影像的獲取。若能實現,則又是傾斜攝影技術上的一大突破。

    五、傾斜攝影進一步發展需要的問題

    雖然傾斜攝影技術在近年來獲得了快速發展和推廣,但也應清楚的認識到傾斜攝影的進一步發展仍有不少需要解決的問題。這里既包括技術本身的問題,也包括相關技術乃至技術之外的問題。

    1、國產自動化建模軟件亟待突破

    傾斜攝影技術的一個關鍵環節是自動化建模軟件。國內主要普遍采用的是從法國引入的街景工廠和Smart3D。雖有不少國內企事業單位在從事這方面研究,但目前僅有無限界公司一家擁有完全自主核心技術的全自動三維建模系統,為打破該技術國際壟斷奠定了一定的基礎。

    2、模型效果仍需提高

    在建模的效果上,天際航等軟件可以通過人工干預予以部分修補。但更經濟和更多的效果提升還需要傾斜影像拍攝過程和自動化建模算法的提高。包括:對容易出現漂浮在半空的樹干、電線桿等較為細碎物體上的處理能力;對于拍攝不到的位置會出現空洞和板結的處理能力;對于建筑物的底商效果,除了人工干預修補,能否加入街景數據建模以取得更好效果也是一個重要課題。

    3、建模精度需要進一步增強

    在建模精度上,雖然現在精度已經不錯,但若要作為自動駕駛的數據基礎,則還需要進一步提升。例如對于車輛是否開上去的馬路牙子,則必須精確到厘米級別。而對于地下通道和地下車庫的建模能力,也是必須考慮在內的。

    4、亟待矢量底面的自動化提取能力

    傾斜模型的GIS應用,獲取建筑物對應的矢量面是一個繞不過去的坎。通過自動化建模軟件配套生成的正射影像來人工勾畫雖然是一個辦法,但畢竟費時費力。已有廠商在研究在傾斜模型之上自動提取矢量面,但成果尚不成熟。

    5、互聯網應用尚需多方位突破

    傾斜模型的高精度特性,要進行互聯網公眾應用就必須解決數據保密性的問題。由于傾斜攝影技術在國內也是近年來新出現和發展起來的,對于導航電子地圖已經成熟的數據保密辦法和脫密方法,尚未對應到傾斜模型數據上。政策上的空白也是導致該領域觀望不前的重要原因。而傾斜影像航攝采集最大的政策因素是空域的申請和使用,特別是頻頻出現事故的低空飛行無人機,亟待進行低空空域管理改革。

       聲明:中測網登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其描述,文章內容僅供參考。

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