這是一個巨變的時代,在每一個看似普通的日子里,這個世界的深處都在進行著一場革命,互聯網技術、大數據、工業4.0等底層技術正在顛覆這個世界原來的面貌。在測繪地理信息領域,傾斜攝影技術的出現和快速發展,正在發揮著顛覆性的變化。傾斜攝影技術在大幅度降低三維建模成本的同時極大提升了三維建模的效率,大規模的城市三維建模將成為可能;所具備的快速還原真實現狀的特性,又為智慧城市下一步深入應用插上了“真實、準確”的翅膀。運用傾斜攝影技術,基礎測繪工作也將從陸軍全面走向空軍,傳統測繪風里來雨里去的作業方式即將成為歷史。
1、傾斜攝影測繪的基本概述
傾斜攝影技術是基于無人機,五鏡頭技術發展起來的一項測繪行業高新技術。它改變了以往航空攝影測量只能使用單一相機從垂直角度拍攝地物的局限,通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器,同時從垂直、側視和前后視等不同角度采集影像,獲取地面物體更為完整準確的信息。
以傾斜攝影技術來獲取影像數據作為素材,進行人工或自動化加工處理后得到的三維模型數據的過程,稱之為“傾斜攝影建模”,得到的三維模型,稱為“傾斜攝影模型”。
2、傾斜攝影技術特點及其優勢
傳統的三維建模方式以人工建模為主。人工建模雖然具備效果絢麗、不受時空限制等優點,但其投入巨大、費時費力、無法全面真實反映現實世界、且精度難以保證等缺點,成為三維GIS進一步發展應用的瓶頸。
基于傾斜攝影獲取的影像數據,可通過專業的自動化建模軟件生產三維模型。自動化建模工藝流程一般會經過多視角影像的幾何校正、聯合平差等處理流程,運算生成基于影像的超高密度點云,點云經過抽稀后構建三角面片的模型骨架,再自動貼合拍攝的傾斜影像,由此生成高精度和高分辨率的三維模型。
傾斜攝影建模由于通過飛行器采集傾斜影像,通過軟件計算自動生成模型,極大減少了人工的投入,成本大大降低,大致為人工建模的1/3左右。
由于航攝時可搭載高精度的定位設備,以及通過地面控制點的輔助,以賽爾PSDK101S5鏡頭傾斜攝影為例,其平面和水平誤差可控制在2-5厘米之內,達到大比例尺地圖的精度要求。對比人工建模依賴底圖的平面精度和人工判斷誤差高達數米的高程精度,具備明顯的優勢。傾斜攝影建模由于是在航拍影像的基礎上,通過計算機自動構建的,不會存在人工建模時人為的選擇性構建和修飾過程,可以還原真實世界的完整面貌,實現全要素覆蓋的三維建模。
綜上所述,傾斜攝影自動化建模由于其技術機制,對比傳統的人工建模方式,具備高效率、高精度、高真實感、低成本 “三高一低”優勢,將極大改變三維地理信息應用的現狀,構筑出廣闊的應用新前景。
3、傾斜攝影國內外發展情況
傾斜攝影技術最初起源于國外,引發國內外廣泛關注的是蘋果公司收購C3公司采用的自動建模技術,之后傾斜攝影相機、傾斜攝影自動化建模軟件分別得到快速發展。相機包括以色列VisionMap公司的A3系統,徠卡公司的RCD30和微軟公司的UCO等;自動化建模軟件包括AirBus公司的“街景工廠”,被Bentley收購的Smart3DCapture等。
在國內的傾斜測繪行業,國家測繪地理信息局發揮了重要作用,在傾斜攝影發展的早期,國家測繪地理信息局采購了一批傾斜攝影設備,發放給地方測繪單位,這些測繪單位作為傾斜攝影領域的先行者,對傾斜攝影技術做了有效的探索和驗證,并由此激發了國內市場,引得眾多測繪相關單位紛紛效仿,極大地促進了傾斜攝影技術在國內的應用發展。與此同時,傾斜攝影航攝儀、傾斜建模和修補軟件、三維GIS應用平臺等相關軟硬件產品也在國內如火如荼的發展起來。
事實上,隨著國內傾斜攝影熱潮的不斷掀起,目前國內的數據生產和應用已經走在了國際先進行列。如大疆測繪專業機M210搭配賽爾PSDK101S專業測繪設備,其技術已位于國際先進水平行列。由于中國特殊的地理國情,國外軟件產品已經開始積極尋求改變以適應日益增長變化的國內市場需求。中國將是傾斜攝影應用的大載體,相信在不遠的將來,中國也將成為傾斜攝影技術發展的有力推動者。