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倾斜摄影技术走进“智慧城市”

来源:中国建设报 2013-03-22      阅读次数:1222      

自古以来,地图都是人们表达地球、探索地球的必需工具,但地图只是用二维符号、线条对现实世界的缩略表达,远非完整的现实世界。随着相机的发明,真实的影像才成为现实世界的镜像。从广义上讲,实景影像可以从太空、空中或地面、室外或室内,通过不同类型、不同规格的传感器(CCD相机、LIDAR、惯导、GPS、手机等专业或普通的传感器),以任意视角获得。随着互联网将每个人联系在一起,智能手机将每个人变成了信息的消费者和发布者,影像信息正以前所未有的速度增加。因此,一个以“众包”方式完成的、覆盖全球的开源影像地图将成为可能。可以假设,如果网民都上传带有坐标和姿态的实景数据、文本数据到网络上共享,数据由营利专业机构以及由志愿者组成的非营利专业机构整理加工和发布,那么一个全球性的实景三维地理信息共享平台(影像地球)就会得以建成。人们进而可以在这个虚拟城市中标注和定位任何传感器、关联各种信息、搭建物联网,而图像识别、增强现实(AR)等智能技术的发展将使影像实现“智慧化”的应用……

可见,影像城市是既现实又极具想象空间的概念,对于城市信息化部门而言,基于影像城市构建的应用系统具有富信息、直观易用、按需测量、实施快捷、性价比高等特点,是满足先进性、实用性和经济性的优秀系统。

据了解,近年来,在航空摄影测量中出现了一种名为倾斜摄影测量的新航测技术,它是在700米左右的低空以45度角对地面进行摄影测量,可以获得近地高分辨率航测影像。它克服了正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,可获得5个或更多角度的倾斜摄影影像。

这种航空倾斜影像有如下功能特点:通过低空云下摄影,从一个垂直和4个以上45度倾斜的方向获取高清晰度的地物影像,可供多角度观察;在高精度定位定姿POS系统的辅助下,影像上每个点都具有三维坐标,基于影像可进行任意点线面的量测,获得厘米级到分米级的测量精度。相比正射影像它还可以获得更精确的高程精度,对建筑物等地物的高度可以直接量算;影像中包含真实的环境信息,信息量丰富,可进行影像信息的数据挖掘;倾斜影像通过专门软件处理,能较高效率地完成城市三维建模,相比传统方法,其建设周期更短、成本更低。

倾斜摄影能够广泛应用于城市规划、建设和管理等各个方面,尤其在公共安全与应急反恐方面具有其他数据源不可替代的价值。倾斜影像能够使指挥决策者看到比正射影像更多的环境信息,从而更好辅助决策。相比只能看到屋顶的正射影像,倾斜影像可看到房屋侧面的紧急出口。倾斜影像上任意点之间可以进行准确量算,比如计算通视距离、设计制高点和狙击方案等。这些事发地周围的详细信息,在应急行动中关乎人员及财产的安全,有时甚至能起到决定性的作用。

美国“9·11”恐怖袭击发生后,美国军方立刻使用倾斜摄影测量技术获取了五角大楼影像,迅速了解现场情况,并制定了最合理的执行方案。目前,该技术已经在美国警方普及应用,帮助后方指挥人员掌握最细致的案发地情况,以便发出合理的指令。这样不仅提高了执行效率,而且提高了警务人员的安全性,取得了良好的效果。美国国家地理空间情报局(NGA)认为:一幅图像胜过千言万语,惟有图像的方式才能做到赋予领导者敏锐的洞察力。

实景影像并不是平面的,它上面的每一点都有着真实、准确的坐标,影像中含有精确的物理模型可供用户按照需求进行测量和计算。

空基移动测量系统是基于飞行器的高精度航空摄影测量系统,空基移动测量系统中由于用到的关键设备——空基移动测量设备(AMMD)可以用于导弹制导等军事应用,所以一直为国外禁运。即使民用用途也需要经过繁琐、冗长的许可申请。立得公司已研制出具有完全知识产权的空基移动测量设备(AMMD),它能提供实时载体的高精度位置、姿态数据,可与航测相机、激光扫描仪、雷达等组成不同类型的航空摄影测量系统。航空摄影测量系统装载于飞行器上,能在高速运动状态下从空中高精度采集空间地理信息,实现无控制航空摄影测量,能极大提高城市三维测绘的效率。

地面的可量测实景影像(街景影像)主要适于获取地面的详细环境信息,其测量范围一般以50米以内为宜,例如:对5层楼以下的目标进行观测,可获得高分辨率的影像和精度,而对于更远的目标,其影像清晰度和测量精度会随之降低;倾斜影像则会由于摄影距离远、楼房遮挡等原因,无法获得地面详细的影像。因此可见两者各有优劣,结合起来则可以取长补短,相得益彰。

为将从上至下的倾斜摄影影像与从下至上的街景影像整合为一体,立得空间专门开发了Truemap服务式实景三维数据应用开发平台。它具有实景搜索、实景测量、实景导航、实景地图管理、数据采集器、AR增强现实等功能,并强力支持二次开发,从而可供轻易搭建一个“从天到地”的影像城市。

影像城市以“全要素、全纹理”的方式来表达空间,提供了不需要解析的语义,是物理城市的全息再现。实景三维技术是当今三维技术的应用主流,也代表着未来的发展方向。

立得空间既在国内率先发明移动测量系统,亦首创性的提出“实景三维影像城市”的概念,并在数字城市中的城市管理、公安、应急、智能交通、铁路、旅游、公众位置服务等领域开创了崭新的应用模式。截至目前,立得空间已为100多个城市的数字城市信息化项目提供了实景三维影像城市的解决方案,并率先发布了中国第一个面向公众的、合法街景地图网站“我秀中国”。

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