我国倾斜摄影测量的发展历程

测绘技术的发展促进了我国测绘地理信息事业的不断提升 以往的测绘技术面对广阔 复杂的地形地貌会存在很多缺陷 给测绘工作带来很大不便 同时我国城市化进程快速推 进 城市三维模型逐步成为城市空间数据框架的重要内容 传统的测绘技术已经不能满足 当前城市发展需要 所以倾斜摄影测量技术凭借其多角度 大范围 高精度 高清晰的多 种优势成为建立城市三维模型的首选技术 下面我们一起来回顾下我国倾斜摄影测量技术 的发展状况 实景三维 坐地日行八万里 巡天遥看一千河 数字时代的我们已经不满足于将真实的世 界仅仅记录在二维的数字影像上 我们更希望面对一个记录着全方位信息的智慧地球 在我国 随着各地城市化进程的快速推进 城市三维模型以直观的地物形象 精 确的地理位置以及可进行三维空间分析等优势 已逐渐被推广至各个行业领域 并逐步成 为城市空间数据框架的重要内容 然而 通过何种技术手段可以高效 快速 真实地实现这个面积广阔 结构复杂 的地球的三维重建呢 作为国际测绘领域近些年发展起来的倾斜摄影测量技术则可为此提供 独一无二的解决方案 倾斜摄影以多角度 大范围 高精度 高清晰的方式全面感知复杂场景 快速 有效地获取地物正直影像及立面纹理 在借助具有高性能协同并行处理能力的数据处理系 统的情况下 可快速实现基于倾斜摄影技术的三维模型建立 这种方式可以有效地降低城 市三维模型构建成本 提高我国数字城市建设的基础数据获取效率 缩短城市三维建模工 作周期 是城市景观三维建模的主流趋势 国内发展 2010 年 4 月 天下图首次引进美国 Pictometry 的倾斜摄影测量技术 开启了国 内实景三维建模的大门 随后 2010 年 10 月 刘先林院士团队成功研发了第一款国产倾 斜相机 SWDC 5 并于当年和北京东方道迩公司成功合作开展了长春市倾斜摄影工程项目 与此同时 国产倾斜相机的销售模式也正式开启 在基于倾斜摄影测量技术的三维建模软 件中 法国 ASRIUM 公司 现已更名为空客防务与空间公司 的 街景工厂 以高效 全自动 化的三维建模生产能力优先占领了国内市场 并于 2012 年 7 月与河北省地理信息局合作 采用 SWDC 5 相机所采集的倾斜影像作为数据源 成功完成了国内首批实景三维模型重建 的工程测试工作 促成了 街景工厂 在国内的正式商业销售 2013 年 国家测绘地理信息局给黑龙江 陕西 四川三个国家直属局配发了 Leica RCD30 倾斜相机和 街景工厂 并对相关单位的业务探索进行了有益指导 这极大 地激发了相关单位在倾斜影像的数据获取 数据处理 成果数据应用各个环节的工作热情 使其积极主动地对国内市场的相关业务进行了开拓 2014 年 4 月 泰瑞天际主办的 2014Skyline 倾斜摄影真三维技术与智慧城市应 用全国巡展 在广州启动 2014 年 6 月 全国倾斜摄影联盟成立 并提出明确的目标 以 提高自主创新能力为宗旨 以倾斜摄影技术产品为核心 整合数据获取 建模生产与应用 研发多方力量 为公众和政府提供倾斜摄影产业链的一体化解决方案 推动倾斜摄影技术 革新与产业应用 2014 年下半年 超图软件针对倾斜摄影三维建模的特点推出了 SuperMap GIS7C 2015 版本 攻克了海量倾斜模型加载 地物单体化等诸多技术难题并对其应用进 行了深入挖掘 各项技术指标也已排在了世界前列 到目前为止 全国各个生产单位利用倾斜摄影测量技术已成功构建多个城市的实 景三维模型 仅四川测绘地理信息局就已完成资阳 宜宾 广元 广安 眉山 色达 亚 青寺 洛带 天府新机场等多个重点地区近 500 平方公里的实景三维模型 技术创新 国内多家单位引进 街景工厂 的初期 前 后 左 右和下 5 个视角的倾斜影像 数据的获取主要依靠常规的航空摄影平台 有人飞机 和工业级别的量测型相机 如 Leica RCD30 相机 SWDC 5 相机 尽管采用常规航空摄影平台搭载量测相机的方式所获取的倾 斜影像数据具有分辨率较高 质量较好 姿态位置精确等优势 但航飞的灵活性却受到空 域申请 飞机租赁等相关事宜的制约 为了降低倾斜影像的获取成本和周期 国内在引进和开发基于有人机的倾斜航摄 仪的同时 同步开展了适宜在无人机 动力三角翼 直升机上进行搭载的轻量化 微型化 倾斜航摄仪的研发工作 经过几年的努力 包括鸿鹏天汇 中测新图 中科数遥 四川省 遥感信息测绘院在内的多家业内单位都相继开发出相应的产品并获得相关专利及应用 常规的实景三维建模主要包括多视影像同名像点匹配 区域网联合平差 密集点 云生成 三角网构建 纹理映射以及建立多细节层次结构等数据处理步骤 然而 为了保 证实景三维模型最佳的视觉效果 技术人员针对各类传感器所获取的倾斜影像数据特性 开发了多视影像预处理 云雾处理 色调一致性调整等 三维模型优化编辑 水面漏洞修复 建筑结构修复 等相关系统软件 有效地提高了三维模型的质量可靠性 应用实例 为开拓倾斜摄影新的服务领域 形成新的经济增长点 2013 年四川省遥感信息 测绘院在四川测绘地理信息局科技支撑项目 航空倾斜摄影测量技术在城市三维建模 中的应用研究 的推动下 首次开展了实景三维模型数据应用于智慧城市建设关键技术的 研究 在这种背景下 四川省遥感信息测绘院自主研发了 航空倾斜摄影三维模型优化编辑 与应用系统 该系统在实现倾斜摄影三维模型优化与编辑的同时 实现了实景三维模型与 基础地理信息数据 专题数据的结合 并有效应用于警用行业 为推广倾斜摄影实景三维 模型的行业应用奠定了扎实的技术基础 研究成果在 2015 年获得了四川省测绘学会科技 进步一等奖 2015 年 8 月 辽宁省测绘地理信息局地理信息院采用 Leica RCD30 获取的倾斜 影像建立的实景三维模型构建了辽河保护区生态环境监测系统 大伙房水源地矿产资源监 测系统 实现了辽河景区及大伙房水库任意角度的浏览 查询 快速定位和环境监测等功 能 这一应用的成功推进 标志着我国拉开了大范围应用倾斜摄影技术的序幕 此外 众多基于倾斜摄影实景三维模型的应用研究也在纷纷展开 例如 基于倾 斜摄影实景三维模型的城市规划与管理 大比例尺线画图采集 城市交通监管 地下管线 综合管理 城市消防服务 物流运输管理以及城市民生服务等等 在不久的将来 基于倾 斜摄影实景三维模型应用系统将以真实的视觉效果 流畅的应用体验等显著优势开启人们 别具一格 的生活新模式 发展前景 在未来的几年中 我国将采用倾斜摄影技术 完成全国多个城市的实景三维模型 重建 倾斜摄影测量技术在颠覆当前的测绘技术和生产流程的同时 DOM DEM DLG 等 相关国家基础测绘成果都将可能成为倾斜摄影生产的附属产品 国内三维空间信息产业链 中的各个企业的巨大市场将被大大挖掘 基于倾斜摄影的实景三维模型大量的应用探索工作还需进一步深入开展 基于倾 斜摄影实景三维模型 全景全息数据库与互联网的结合也许正是智慧城市未来主要的发展 方向 基于倾斜摄影实景三维模型的理想应用成果便是 将天 地 空的一体化数据与 基础地