傾斜攝影產(chǎn)業(yè)鏈組成
傾斜攝影技術(shù)涉及到多個(gè)領(lǐng)域，包括軟硬件、航飛、建模和應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)。從上下游產(chǎn)業(yè)鏈的角度可以劃分五個(gè)主要環(huán)節(jié)。
具體包括
1.傾斜攝影航攝平臺(tái)的研制，主要包括飛行平臺(tái)(如動(dòng)力三角翼、無人機(jī)等)和傾斜攝影相機(jī)兩大塊；
2.傾斜攝影航飛，即具體承擔(dān)航飛的實(shí)施，以獲取傾斜影像數(shù)據(jù)；
3.傾斜攝影數(shù)據(jù)處理，主要包括基于傾斜影像的全自動(dòng)或人工干預(yù)建模，以及大比例尺地形圖測(cè)繪等，同時(shí)也能提供傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品(DSM、TDOM、DEM、DLG等)；
4.支持傾斜攝影數(shù)據(jù)成果的三維GIS平臺(tái)的研制；
5.基于傾斜攝影數(shù)據(jù)成果和三維GIS平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)。
傾斜攝影應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)
傾斜攝影產(chǎn)業(yè)鏈中涉及諸多技術(shù)環(huán)節(jié)，除了硬件設(shè)備的研發(fā)，軟件方面的關(guān)鍵技術(shù)集中于自動(dòng)化建模技術(shù)和平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)。目前自動(dòng)化建模技術(shù)主要掌握在國(guó)外，國(guó)內(nèi)有企業(yè)和科研院所正在攻關(guān)中，但尚未達(dá)到國(guó)產(chǎn)替代的程度。平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)上國(guó)產(chǎn)軟件則已經(jīng)走到世界的前列，具體包括：海量數(shù)據(jù)加載技術(shù)、單體化技術(shù)、效果修補(bǔ)技術(shù)等。
第一、海量數(shù)據(jù)加載技術(shù)指的是傾斜攝影模型數(shù)據(jù)量往往非常龐大，一平方公里的數(shù)據(jù)量在0.5-2GB之間，這樣中小城市的建成區(qū)就能達(dá)到幾十乃至上百GB。不過好在傾斜攝影自動(dòng)化建模軟件可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的OSGB格式，且數(shù)據(jù)本身就自導(dǎo)了LOD。利用數(shù)據(jù)自帶的LOD，超圖軟件通過直接讀取OSGB，并運(yùn)用LOD來優(yōu)化調(diào)度，做到再大的數(shù)據(jù)量也可以實(shí)現(xiàn)瞬間加載，性能非常流暢。
第二、單體化技術(shù)是傾斜攝影模型由于生產(chǎn)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(dú)提取出來。而這樣的數(shù)據(jù)只能用來看看，無法進(jìn)行GIS的管理與應(yīng)用。而嘗試把建筑物進(jìn)行物理分割，則又會(huì)造成效果差、打破原有LOD結(jié)構(gòu)導(dǎo)致性能急劇下降等問題?？尚械霓k法是疊加需要管理的建筑物的矢量底面數(shù)據(jù)，運(yùn)用三維渲染技術(shù)，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)傾斜攝影模型上的高亮選中效果(如圖3)。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?；诖?，還能輕松實(shí)現(xiàn)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(yīng)用打開了大門。
第三、關(guān)鍵技術(shù)是效果修補(bǔ)。傾斜攝影模型是軟件算法自動(dòng)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(yù)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(hào)彌補(bǔ)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(diǎn)和三維符號(hào)來提供更好的樹木等小品效果。
傾斜攝影應(yīng)用領(lǐng)域
傾斜攝影技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在和人工建模的對(duì)比的三維模型構(gòu)建上。傾斜攝影自動(dòng)化建模所具備的“三高一低”(高效率、高精度、高真實(shí)感、低成本)的優(yōu)勢(shì)，將極大改變測(cè)繪地理信息在多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，構(gòu)筑出廣闊的應(yīng)用新模式。
傾斜攝影在智慧城市中的應(yīng)用
智慧的基礎(chǔ)是真實(shí)，傾斜攝影為智慧城市的應(yīng)用插上了“真實(shí)”的翅膀。具體而言，傾斜攝影在智慧城市中的應(yīng)用可包括：
1、分類查詢
通過配套矢量底面實(shí)現(xiàn)需要管理的各類地物的單體化，并賦予相應(yīng)的屬性信息。然后通過類別、區(qū)域、關(guān)鍵字等予以查詢統(tǒng)計(jì)。
2、規(guī)劃壓平，方案對(duì)比
在規(guī)劃應(yīng)用中，可以在傾斜攝影模型上繪制特定區(qū)域，把該區(qū)域內(nèi)的傾斜模型壓平，以模擬拆遷后的狀況。可提供多套方案的瀏覽、對(duì)比，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策不同建設(shè)方案與當(dāng)前城市實(shí)景的匹配度。
3、規(guī)劃設(shè)計(jì)
支持直接在三維場(chǎng)景中添加規(guī)劃的建筑、植被等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，方便規(guī)劃設(shè)計(jì)人員形成初步規(guī)劃方案。
4、日照分析
規(guī)劃新建一棟高樓，分析判斷是否會(huì)造成原有小區(qū)居民樓日照時(shí)間達(dá)不到住建部的相關(guān)規(guī)定。
5、控高分析
利用規(guī)劃城市的控高數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際城市建筑進(jìn)行比對(duì)，直觀標(biāo)明超高建筑并顯示其屬性信息。
6、攝像頭監(jiān)控
可以運(yùn)用傾斜攝影模型上標(biāo)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(yīng)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(shè)施的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)地上地下一體化。
8、淹沒分析
根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位數(shù)據(jù)，結(jié)合傾斜攝影模型分析出城市積水區(qū)域及面積以及受淹的建筑。
傾斜攝影在智慧旅游中的應(yīng)用
對(duì)于自然風(fēng)光的三維建模，一直是一個(gè)難題，人工建模很難還原出大范圍的自然風(fēng)景，而用地形和影像則時(shí)效性和精細(xì)程度往往都達(dá)不到還原出風(fēng)景的美觀程度。而傾斜攝影技術(shù)由于其高分辨率和高真實(shí)感，能真實(shí)立體的還原自然風(fēng)景的狀況(如圖4)。有利于景區(qū)特別是地質(zhì)遺跡的保護(hù)、科普知識(shí)的宣傳和直觀展示自然風(fēng)光，從而吸引游客前往觀賞。
自然風(fēng)景的傾斜攝影數(shù)據(jù)制作上往往分辨率高、數(shù)據(jù)量大，對(duì)三維GIS平臺(tái)的支撐能力和穩(wěn)定性提出了更高的要求。
傾斜攝影在不動(dòng)產(chǎn)登記中的應(yīng)用
3月，《不動(dòng)產(chǎn)登記暫行條例》正式施行，無人機(jī)與傾斜攝影、三維建模技術(shù)相結(jié)合，成為最新的市場(chǎng)熱點(diǎn)。由于具備快速高效低廉的特點(diǎn)，無人機(jī)與傾斜攝影、三維建模技術(shù)組成的“三劍客”，極有可能顛覆傳統(tǒng)測(cè)繪行業(yè)，在國(guó)土資源、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域發(fā)揮作用。
經(jīng)過驗(yàn)證，給予傾斜攝影技術(shù)獲取的模型點(diǎn)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(yè)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)規(guī)程》需求。
無人機(jī)傾斜攝影用于不動(dòng)產(chǎn)登記，通過獲取正射影像圖，建立三維模型，輔助外業(yè)指界簽字調(diào)查，圖上進(jìn)行坐標(biāo)量測(cè)，形成矢量圖形，輔助外業(yè)進(jìn)行修補(bǔ)測(cè)工作等一系列工作，極大程度上提高了不動(dòng)產(chǎn)登記的效率。
傾斜攝影在精細(xì)管理中的應(yīng)用
在城市精細(xì)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(xì)到樓房的每一層、甚至每一戶房間。這就對(duì)三維模型提出了更高的要求，人工建模即便能實(shí)現(xiàn)，代價(jià)也是巨大的，需要對(duì)每一戶房間單獨(dú)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(gè)建筑物每層樓甚至每一戶房間的管理，包括查詢和各類統(tǒng)計(jì)分析能力，再關(guān)聯(lián)上戶籍和人口信息庫，這樣戶籍信息管理就可以和真實(shí)世界關(guān)聯(lián)在一起，而不再只是數(shù)據(jù)庫中孤立的信息了。
傾斜攝影在應(yīng)急救援中的應(yīng)用
應(yīng)急救援行業(yè)是為了預(yù)防和控制潛在的事故或緊急情況發(fā)生時(shí)，迅速有序的做出應(yīng)急準(zhǔn)備和響應(yīng)，最大限度地減輕可能產(chǎn)生的事故后果。在做出應(yīng)急決策時(shí)，首要條件是對(duì)發(fā)生事故的位置的地形地貌有一個(gè)全面了解，遙感影像滿足要求，因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況的變化，對(duì)影像數(shù)據(jù)的獲取時(shí)間、范圍、精度、生產(chǎn)效率及分析應(yīng)用都有極高的要求，而傾斜攝影不論在起飛場(chǎng)地、飛行時(shí)間上，還是在數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率、數(shù)據(jù)精度等方面都完全滿足應(yīng)急救援的需求。
例如在地震救災(zāi)中，抗震救災(zāi)指揮部除了可以利用遙感現(xiàn)勢(shì)圖研判災(zāi)害形勢(shì)外，還多了一個(gè)救援利器——震區(qū)三維實(shí)景圖，通過切換各種視角，實(shí)現(xiàn)了對(duì)震區(qū)各個(gè)方位的觀測(cè)，為制定下一步的救援方案以及防止次生災(zāi)害的發(fā)生提供了極大便利。震區(qū)三維實(shí)景圖就是利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)及自動(dòng)建模技術(shù)快速生成三維模型，為救援實(shí)施提供了依據(jù)。
傾斜攝影在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
綜合傾斜攝影建模的諸多優(yōu)勢(shì)，還可以在其他領(lǐng)域開創(chuàng)出多種新的應(yīng)用。
在電力巡檢、移動(dòng)基站選址等應(yīng)用中，需要真實(shí)的、帶有建筑等全要素的三維地表信息作為基礎(chǔ)底圖參考，用傳統(tǒng)地形加影像的方式很難達(dá)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(yīng)用的需要。
在城鄉(xiāng)拆遷重建時(shí)，也可以利用傾斜攝影建模來完整準(zhǔn)確的獲取拆遷前各類建筑的真實(shí)狀況，以作為后續(xù)賠償乃至糾紛發(fā)生時(shí)的客觀依據(jù)。
傾斜攝影模型實(shí)質(zhì)上就是帶有建筑物等各類地物的數(shù)字地表模型，完全可以取代傳統(tǒng)地形加影像所發(fā)揮的作用，且精度更高、時(shí)效性更強(qiáng)。例如露天煤礦的容量統(tǒng)計(jì)、推平山頭或填平山谷所需要的土方量計(jì)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(píng)估農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，從而預(yù)估其產(chǎn)量。
可以預(yù)測(cè)，隨著傾斜攝影技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，精度、效率、成本上的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步增強(qiáng)，原有的很多應(yīng)用都將遷移到傾斜攝影技術(shù)上，并且還將繼續(xù)開拓出更多新的應(yīng)用模式。
傾斜攝影發(fā)展和展望
傾斜攝影開啟了一扇前景無限廣闊的大門，雖然我們現(xiàn)在就已經(jīng)可以把傾斜攝影應(yīng)用到多個(gè)新領(lǐng)域;其實(shí)我們只要稍加發(fā)揮想象力，傾斜攝影后續(xù)還可以挖掘出更多的寶藏。
1、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上，我們?cè)侪h(huán)顧四周，無論是Google Earth還是諾基亞出售的heremap，其歐美國(guó)家主要城市區(qū)，展現(xiàn)出來的都是通過傾斜攝影技術(shù)所制作的真三維模型。超圖軟件近期已經(jīng)研制出基于HTML5+WebGL三維無插件客戶端，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一大瓶頸已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)地圖很快就會(huì)從2維和2.5維地圖升級(jí)為三維地圖，互聯(lián)網(wǎng)地圖的應(yīng)用又將得到迎來又一次升級(jí)換代。手機(jī)地圖上所見即所得的真三維場(chǎng)景將進(jìn)一步降低地圖使用的門檻，大幅度提高用戶體驗(yàn)，下至三歲小孩、上至八十歲老人，都能輕松使用。
2、自動(dòng)駕駛和無人機(jī)快遞
我們進(jìn)一步設(shè)想，隨著微型無人機(jī)的快速發(fā)展，人人的手提包中都將有一個(gè)玩具無人機(jī)。在不久的未來，三維模型數(shù)據(jù)也將由專業(yè)機(jī)構(gòu)才能生產(chǎn)、轉(zhuǎn)變?yōu)槿巳硕寄苤谱鞯腢GC(用戶生產(chǎn)內(nèi)容)模式。網(wǎng)絡(luò)上共享的三維模型，將極大的豐富。而隨著傾斜攝影技術(shù)精度的進(jìn)一步提高和傾斜模型數(shù)據(jù)的極大豐富，基于完全符合現(xiàn)實(shí)狀況的三維傾斜模型將進(jìn)一步提升汽車自動(dòng)駕駛能力，自動(dòng)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(shù)據(jù)的無人機(jī)快遞，將再一次顛覆物流行業(yè)，使得互聯(lián)網(wǎng)購物的體驗(yàn)進(jìn)一步增強(qiáng)。
3、沉浸式三維體驗(yàn)
效果更好的傾斜攝影真實(shí)模型，結(jié)合三維眼罩等虛擬現(xiàn)實(shí)裝備的發(fā)展，隨時(shí)隨地、自由的選擇世界任意地點(diǎn)進(jìn)行自由翱翔也將成為可能。屆時(shí)，“黑客帝國(guó)”中的場(chǎng)景將不再是科幻。
對(duì)于傾斜攝影技術(shù)本身，也有科學(xué)家在探討是否能采用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)傾斜影像的獲取。若能實(shí)現(xiàn)，則又是傾斜攝影技術(shù)上的一大突破。
傾斜攝影發(fā)展需要解決的問題
雖然傾斜攝影技術(shù)在近年來獲得了快速發(fā)展和推廣，但也應(yīng)清楚的認(rèn)識(shí)到傾斜攝影的進(jìn)一步發(fā)展仍有不少需要解決的問題。這里既包括技術(shù)本身的問題，也包括相關(guān)技術(shù)乃至技術(shù)之外的問題。
1.國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化建模軟件亟待突破
傾斜攝影技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是自動(dòng)化建模軟件。國(guó)內(nèi)主要普遍采用的是從法國(guó)引入的街景工廠和Smart3D。雖有不少國(guó)內(nèi)企事業(yè)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(shù)的全自動(dòng)三維建模系統(tǒng)，為打破該技術(shù)國(guó)際壟斷奠定了一定的基礎(chǔ)。
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(yù)予以部分修補(bǔ)。但更經(jīng)濟(jì)和更多的效果提升還需要傾斜影像拍攝過程和自動(dòng)化建模算法的提高。包括：對(duì)容易出現(xiàn)漂浮在半空的樹干、電線桿等較為細(xì)碎物體上的處理能力;對(duì)于拍攝不到的位置會(huì)出現(xiàn)空洞和板結(jié)的處理能力;對(duì)于建筑物的底商效果，除了人工干預(yù)修補(bǔ)，能否加入街景數(shù)據(jù)建模以取得更好效果也是一個(gè)重要課題。
3.建模精度需要進(jìn)一步增強(qiáng)
在建模精度上，雖然現(xiàn)在精度已經(jīng)不錯(cuò)，但若要作為自動(dòng)駕駛的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，則還需要進(jìn)一步提升。例如對(duì)于車輛是否開上去的馬路牙子，則必須精確到厘米級(jí)別。而對(duì)于地下通道和地下車庫的建模能力，也是必須考慮在內(nèi)的。
4.亟待矢量底面的自動(dòng)化提取能力
傾斜模型的GIS應(yīng)用，獲取建筑物對(duì)應(yīng)的矢量面是一個(gè)繞不過去的坎。通過自動(dòng)化建模軟件配套生成的正射影像來人工勾畫雖然是一個(gè)辦法，但畢竟費(fèi)時(shí)費(fèi)力。已有廠商在研究在傾斜模型之上自動(dòng)提取矢量面，但成果尚不成熟。
5.互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尚需多方位突破
傾斜模型的高精度特性，要進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)公眾應(yīng)用就必須解決數(shù)據(jù)保密性的問題。由于傾斜攝影技術(shù)在國(guó)內(nèi)也是近年來新出現(xiàn)和發(fā)展起來的，對(duì)于導(dǎo)航電子地圖已經(jīng)成熟的數(shù)據(jù)保密辦法和脫密方法，尚未對(duì)應(yīng)到傾斜模型數(shù)據(jù)上。政策上的空白也是導(dǎo)致該領(lǐng)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(qǐng)和使用，特別是頻頻出現(xiàn)事故的低空飛行無人機(jī)，亟待進(jìn)行低空空域管理改革。
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