倾斜摄影带来的测绘地理信息应用新模式
这是一个巨变的时代,在每一个看似普通的日子里,这个世界的深处都在进行着一场革命,互联网技术、大数据、工业4.0等底层技术正在颠覆这个世界原来的面貌。在测绘地理信息领域,倾斜摄影技术的出现和快速发展,正在发挥着颠覆性的变化。倾斜摄影技术在大幅度降低三维建模成本的同时极大提升了三维建模的效率,大规模的城市三维建模将成为可能;所具备的快速还原真实现状的特性,又为智慧城市下一步深入应用插上了“真实、准确”的翅膀。运用倾斜摄影技术,基础测绘工作也将从陆军全面走向空军,传统测绘风里来雨里去的作业方式即将成为历史。
1、倾斜摄影测绘的基本概述
倾斜摄影技术是基于无人机,五镜头技术发展起来的一项测绘行业高新技术。它改变了以往航空摄影测量只能使用单一相机从垂直角度拍摄地物的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从垂直、侧视和前后视等不同角度采集影像,获取地面物体更为完整准确的信息。
以倾斜摄影技术来获取影像数据作为素材,进行人工或自动化加工处理后得到的三维模型数据的过程,称之为“倾斜摄影建模”,得到的三维模型,称为“倾斜摄影模型”。
2、倾斜摄影技术特点及其优势
传统的三维建模方式以人工建模为主。人工建模虽然具备效果绚丽、不受时空限制等优点,但其投入巨大、费时费力、无法全面真实反映现实世界、且精度难以保证等缺点,成为三维GIS进一步发展应用的瓶颈。
基于倾斜摄影获取的影像数据,可通过专业的自动化建模软件生产三维模型。自动化建模工艺流程一般会经过多视角影像的几何校正、联合平差等处理流程,运算生成基于影像的超高密度点云,点云经过抽稀后构建三角面片的模型骨架,再自动贴合拍摄的倾斜影像,由此生成高精度和高分辨率的三维模型。
倾斜摄影建模由于通过飞行器采集倾斜影像,通过软件计算自动生成模型,极大减少了人工的投入,成本大大降低,大致为人工建模的1/3左右。
由于航摄时可搭载高精度的定位设备,以及通过地面控制点的辅助,以赛尔PSDK101S5镜头倾斜摄影为例,其平面和水平误差可控制在2-5厘米之内,达到大比例尺地图的精度要求。对比人工建模依赖底图的平面精度和人工判断误差高达数米的高程精度,具备明显的优势。倾斜摄影建模由于是在航拍影像的基础上,通过计算机自动构建的,不会存在人工建模时人为的选择性构建和修饰过程,可以还原真实世界的完整面貌,实现全要素覆盖的三维建模。
综上所述,倾斜摄影自动化建模由于其技术机制,对比传统的人工建模方式,具备高效率、高精度、高真实感、低成本 “三高一低”优势,将极大改变三维地理信息应用的现状,构筑出广阔的应用新前景。
3、倾斜摄影国内外发展情况
倾斜摄影技术最初起源于国外,引发国内外广泛关注的是苹果公司收购C3公司采用的自动建模技术,之后倾斜摄影相机、倾斜摄影自动化建模软件分别得到快速发展。相机包括以色列VisionMap公司的A3系统,徕卡公司的RCD30和微软公司的UCO等;自动化建模软件包括AirBus公司的“街景工厂”,被Bentley收购的Smart3DCapture等。
在国内的倾斜测绘行业,国家测绘地理信息局发挥了重要作用,在倾斜摄影发展的早期,国家测绘地理信息局采购了一批倾斜摄影设备,发放给地方测绘单位,这些测绘单位作为倾斜摄影领域的先行者,对倾斜摄影技术做了有效的探索和验证,并由此激发了国内市场,引得众多测绘相关单位纷纷效仿,极大地促进了倾斜摄影技术在国内的应用发展。与此同时,倾斜摄影航摄仪、倾斜建模和修补软件、三维GIS应用平台等相关软硬件产品也在国内如火如荼的发展起来。
事实上,随着国内倾斜摄影热潮的不断掀起,目前国内的数据生产和应用已经走在了国际先进行列。如大疆测绘专业机M210搭配赛尔PSDK101S专业测绘设备,其技术已位于国际先进水平行列。由于中国特殊的地理国情,国外软件产品已经开始积极寻求改变以适应日益增长变化的国内市场需求。中国将是倾斜摄影应用的大载体,相信在不远的将来,中国也将成为倾斜摄影技术发展的有力推动者。