伴隨著“互聯網 ”和城鎮化的浪潮,互聯網與城市的融合催生了“智慧城市”概念,產生了廣闊前景和無限潛力。所謂“智慧城市”就是運用云計算、大數據和物聯網等先進的信息技術,實現城市的規劃、建設、運營和服務的智慧化。目前,在全國地級以上城市中,已有89%的城市明確提出將智慧城市作為城市經濟發展主戰略,超過500 個城市正在進行智慧城市試點,計劃投資規模超萬億元,智慧城市建設全面掀起高潮。
與此同時,國家相關部門先后印發《國家新型城鎮化規劃(2014-2020年)》、《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》、《關于落實<政府工作報告>重點工作部門分工的意見(國發〔2015〕14號)》等文件,奠定了智慧城市國家戰略地位。
為進一步提高智慧城市建設效率,三維建模技術需求強烈,但三維技術也日趨成熟,在智慧城市三維建模技術中,傾斜攝影的加入為三維建模,城市發展帶來極大幫助。2015中國測繪地理信息高端論壇上,多位專家及企業分享關于傾斜攝影技術的問題和趨勢。
傾斜攝影技術是國際測繪領域近些年發展起來的一項高新技術,它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限,通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器,同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像,將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界,城市建模從此由“假三維”邁向“真三維”時代。
早期的傾斜攝影來源于美國,美國曾經在80年代推出了一個國際合作的項目,叫做開放天空的計劃。這個計劃中美國的一家D78飛機上裝了美國航空偵察相機,大傾斜,三個角,一個對地,兩個是左右的,斜距到了45度角。
現在的傾斜攝影是新型的采用多頭相機不同的角度的攝影,中間有一個叫做正片,是朝下的一幅影象,還有四組斜片,這樣一組里面可以獲得五片影象。如果加上重疊,對同樣一個地方可以得到多幅不同角度的影像。因此在攝影的時候,導致地面任何一個地物,多則可以好幾十張甚至上百張的影像,少則也有五、六十張影像,通過軟件自動匹配,形成點云。
點云的密集程度代表了不同的地物特征,比如房屋比較密集,點云就比較密集,如果是河道點云就比較稀疏。由于每個地物有多幅影像,所以很容易變成一個真的實三維模型。這就是所謂的真三維。
傳統三維建模是人工來完成的,人為的把低空攝影圖片貼到三維模型上,通過3DMAP軟件形成三維建模。以往的三維建模是勞動密集型的工作,耗費大量的人力物力。現在有了傾斜攝影技術,可以通過傾斜攝影加上POS數據,可以完全不用人工干預。
例如一個50平方公里的城市三維建模,運用傾斜攝影建模技術,在理想情況下從獲取影像之后處理數據直至生成真三維模型僅需要一個星期左右時間,如果人工建模的話大概需要100個人左右3個月時間。
一架無人機相當于60個作業人員的工作效率。通過傾斜攝影自動建模的方式,每一天可以至少建成八平方公里的三維模型。常規人工方式,每一天只有 0.013平方公里,如果這種自動建模相當于600個人干一天。也就是說它的效益提高了600倍,所以我們可以認為這種傾斜攝影自動建模的方式比傳統人工建模效率高得多。
中國科學院院士童慶禧認為,傾斜攝影測量最大的價值在于大大提高了城市三維建模的效率,這項技術是測繪地理信息界非常重要的一個科技進步。持相同觀點的專家還有很多,國家測繪地理信息局科技與國際合作司副司長燕琴也表示,傾斜攝影技術對于測繪領域來說,是一項革命性的技術,將開拓一個嶄新的三維時代。
2010年國內傾斜攝影相機SWDC機入市,幾年時間航測儀體積一直在變小,直到玩具型的無人機都可以用于測繪地理信息傾斜攝影的建模,進口傾斜自動建模軟件在國內推廣應用主要以法國的街景工廠和Smat3D軟件為代表。在中國超圖軟件 SuperMapGIS7C(2015)版本,攻克了海量傾斜模型加載、單體化、三戶空間分析等諸多技術難題并對其應用進行了深入的挖掘,走在了世界前列。
2014年6月11日,國家測繪地理信息局經濟管理科學研究所、國家測繪地理信息局第一、二、三航測遙感院、遼寧省地理信息院、北京超圖軟件股份有限公司、北京紅鵬天繪科技公司、武漢天際航信息科技公司、立得空間公司等數家十月家企事業單位發起成立全國傾斜攝影技術聯盟,聯盟單位來自產業鏈不同環節,為全產業鏈提供服務。
傾斜攝影在發展過程中依然面臨的很大挑戰,超圖軟件研究院院長李紹俊博士表示傾斜攝影數據量極其龐大轉換、加載、分析和應用帶來了嚴峻的挑戰;傾斜攝影數據中整個區域是一張起伏不平的連續的“表皮”,傾斜攝影的基礎數據以航測遙感的方式獲取,水體部分的光學信息被完全吸收容易形成空洞,影響數據展示效果等。
如何有效解決這些問題,對于傾斜攝影技術的應用落地具有決定性的意義。李紹俊介紹說,Super Map GIS7C(2015)突破了傾斜攝影模型應用的難點,提供了一套強大的傾斜攝影三維模型應用解決方案,實現了對傾斜攝影三維應用從云到端的全方位支持,讓傾斜攝影二三維一體化無處不在,開啟了三維GIS應用的全新篇章。
未來,傾斜攝影三維數據可為智慧城市、規劃、國土、測繪、軍事、災害應急、農業、林業、水利、旅游、電力、油田、文物保護等多種行業提供二三維一體化的數據來源,通過GIS平臺軟件對其進行深度應用開發,為各類行業用戶提供系統、完整的解決方案與服務。