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或多种传感器同时从多个角度采集地面影像从而克服了传统航空摄影技术只能从垂直角度进行拍摄的局限性,能够更加真实地反映地物的实际情况,弥补了正射影像的不足,嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级的用户体验,极大地扩展了遥感影像的应用领域,并使遥感影像的行业应用更加深入。同时,倾斜影像技术的引进和应用,使得目前高昂的三维城市建模成本将得以大大降低。由于倾斜影像为用户提供了更丰富的地理信息,更友好的用户体验以及其低廉的成本,该技术目前已经广泛应用于环保、数字城市、电力、水利、采矿、石油等行业。
一、倾斜摄影测量基本原理通过传统摄影测量的飞机飞行方式,增加向前后左右四个方向的传感器镜头,同时拍摄一组正摄和四个倾斜等五个不同角度的相片,拍摄相片时,同时记录航高,航速,航向重叠,旁向重叠,坐标等参数,然后对倾斜影像进行分析和整理。在一个时段,飞机连续拍摄几组影像重叠的照片,同一地物最多能够在3张相片上被找到,这样内业人员可以比较轻松地分析建筑物的结构,并且可以选择最为清晰的一张照片制作细部纹理。
二、倾斜摄影测量的技术优势
与传统的三维模型的方法相比,倾斜摄影测量技术具有以下技术优势:
?节省时间和投资/SAVETIMEMONEY
一次投资,一次采集,一次处理,多方受益,避免重复投资;
?看到更多内容/SEEMORE
除了俯视外,还能看到侧面或其他更困难但到的地方,符合人体认知思维;
?发现更多细节/FINDMORE
能发现比正摄影像更多的细节和地物的变化,并能进行三维量测与应用分析(如线路布控、重点场所安防等)
?分享更多信息/SHAREMORE
现在我们能共享数据与信息,更大、更快、更准。
三、倾斜测量技术的行业应用3.环保行业利用倾斜摄影测量技术,结合物联网前端感知技术,建立基于二三维一体化的厂区、应急中心和三维空间的支撑平台,对危险源、风险源等进行实时监控,对生产安全的动态监控,结合水、气等污染事件模型,进行三维模拟分析,提供辅助决策,对突发事件的全方位响应与支撑。
污染源报警定位
3.数字城市主要针对城市规划领域,提供覆盖规划设计、展示、评估、管理的全方位服务。通过叠加显示城市面貌、规划图则、户籍信息、监控视频等各种二三维数据,可快速集成已有专业系统,开展基于网络的三维专业应用。
数字城市规划
3.3电力行业针对电力行业的特点和需求开发专业功能和应用,利用倾斜摄影测量技术,再现变电站现场场地和各种设备的操作过程、运行状态,实现电力调度、虚拟变电站、操作管理等应用。
输、配电线路二三维运营监管
3.4水利行业面向防汛防风抗旱决策、指挥调度工作、大坝施工、水库调度和管理的实际需求,以地理信息为基础,运用三维、遥感、GIS等技术搭建综合性的电子沙盘指挥系统,为水利部门的业务工作提供信息化及可视化的应急指挥调度平台。
水淹分析
3.5数字矿山数字矿山解决方案是利用倾斜摄影测量技术进行数字矿山的建设,实现从地质矿产勘查数据库建库到地质成图、矿体圈定、矿床地质建模、品位估计和储量估算全过程的数字化和可视化,为矿产资源勘查、资源储量估算提供数字化及可视化的分析手段。
数字化及可视化分析
3.5石油行业利用倾斜摄影测量技术建设数字油田,并通过对油田勘探开发、地面工程等地上空间信息,进行三维可视化展示,并与生产管理实时数据相整合,实现对油田三维数据展示、运行监控、地址模拟和应急演练的辅助决策支持。
污染源报警定位
其他应用?测绘:三维测绘、三维地图
?规划:规划成果展、规划控制、规划监察、规划流程审批
?公安消防:消防预案、安保预案与布防、应急指挥与资源调度、派出所基层管理、
?城市管理:交通模拟、实时交通、城管、灾难预防与评估
?招商旅游:旅游信息服务、招商引资、虚拟规划
?信息服务:网络三维地图服务、三维导航、游戏场景
四、倾斜摄影测量技术与其他技术的整合4.与LiDAR技术应用于三维实景模型的构建随着空间信息获取与处理技术的进步,越来越多的新技术应用到构建实景城市模型中。近一二十年来,LiDAR和倾斜摄影技术逐渐发展起来,并成功地应用到构建实景城市模型中。其中,LiDAR由于能够快速获取大量密集的、高程坐标精确的三维点云数据,其在数字城市建设中的应用十分成熟。但是,LiDAR缺乏纹理信息,大量建筑物的立面信息依然需要大量的人力补拍,这在一定程度上影响了生产效率。而倾斜摄影技术能更加全面地获得地面信息,更加符合人眼的视觉特征。国内外目前已经有多套成熟的倾斜摄影处理系统。如美国Pictometry公司推出的Pictom-etry倾斜影像处理软件能够较好地实现倾斜影像的定位量测、轮廓提取、纹理聚类等处理功能;法国Infoterra公司的像素工厂(PixelFactory)作为新一代遥感影像自动化处理系统,StreetFactory子系统可以对倾斜影像进行景区的三维重建和快速的并行处理。
目前,国内外对LiDAR和倾斜摄影的应用研究都比较透彻,充分证明了该方法的可靠性,可应用于城市建设的各个行业,具有很强的推广应用价值。
4.与街景影像集成建模倾斜摄影技术是在摄影测量技术之上发展起来的,和摄影测量不同的是:倾斜摄影是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(目前常用的五镜头相机),同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像,获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片(一组影像),镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片(四组影像)。以倾斜摄影技术来获取影像数据作为素材,整合街景技术获取的细节清晰的近地面数据,进行自动化加工处理得到三维模型数据,主要应用在数字三维城市实景建设,用于不同行业的三维分析。
五、总结随着我国城市化进程的快速推进,精细化的三维城市模型作为城市规划、建设、管理和信息化的基础数据,得到了日益广泛的应用并逐渐成为城市空间数据框架的重要内容。然而,传统的航空和卫星遥感手段主要针对城市建筑顶部进行模型重建,而对侧面的三维重建一直缺少有效的解决手段。倾斜摄影技术的发展,可以有效解决这一难题,将静态的,基于立体像对和点特征的传统摄影测量技术推向了一个新的高度,即动态的,基于多视影像和对象特征的实时摄影测量技术。因此,诸如高分辨率DSM、逼真的真正射影像和精细的三维城市模型等倾斜摄影测量产品需求尤为迫切,而发展基于多平台多传感器的倾斜影像自动化、智能化的处理技术,已经成为新一代数字摄影测量的主导。