我国倾斜摄影测量的发展历程

测绘技术的发展促进了中国测绘地理信息产业的不断完善。过去，测绘技术面对广阔而复杂的地形存在诸多缺陷，给测绘工作带来极大的不便。与此同时，中国的城市化进程正在快速推进，城市三维模型逐渐成为城市空间数据框架的重要组成部分。传统的测绘技术已经不能满足当前城市发展的需要。因此，倾斜摄影测量技术以其多角度、大范围、高精度和高清晰度的优势，成为城市三维建模的首选技术。让我们回顾一下中国倾斜摄影测量技术的发展。真实3D“坐在地上，一天走80，000英里，从远处看一千条河流”，在数字时代，我们不再满足于仅仅用二维数字图像记录现实世界。我们希望面对一个记录全方位信息的智能地球？在我国，随着各地区城市化进程的加快，城市三维模型以其直观的地物图像、准确的地理位置和三维空间分析能力等优势，已经逐渐扩展到各个行业，成为城市空间数据框架的重要组成部分。然而，通过什么样的技术手段才能高效、快速、真实地实现这个巨大而复杂的地球的三维重建呢？近年来发展起来的倾斜摄影测量技术作为国际测绘领域可以为此提供一种独特的解决方案。倾斜摄影以多角度、大尺度、高精度、高清晰度的方式感知复杂场景，快速有效地获取地物的垂直图像和垂直表面纹理。借助于具有高性能协同并行处理能力的数据处理系统，可以快速实现基于倾斜摄影技术的三维模型的建立。该方法可以有效降低城市三维模型的构建成本，提高我国数字城市建设的基础数据采集效率，缩短城市三维建模的工作周期，是城市景观三维建模的主流趋势。国内发展2010年4月，世界地图首次在美国引入了Pictometry的倾斜摄影测量技术，为中国的真实场景的3D建模打开了大门。随后，2010年10月，刘贤林院士团队成功研制出首台国产倾斜相机SWDC-5，并与北京东方大为公司成功合作，于当年在长春市开展倾斜摄影项目。与此同时，国产倾斜相机的销售模式也已正式开启。在基于倾斜摄影测量技术的3D建模软件中，法国ASRIUM公司的街景工厂(现更名为空中客车国防和航天公司)凭借其高效和全自动化的3D建模生产能力，将国内市场作为优先考虑的对象。2012年7月，与河北省地理信息局合作，以SWDC 5号相机采集的倾斜图像为数据源，成功完成了中国第一批真实三维模型重建的工程测试，促进了街景工厂在中国的正式商业销售。2013年，国家测绘局将徕卡RCD30倾斜相机和“街景工厂”分发给黑龙江、陕西、四川三个直属国家局，为相关单位的业务探索提供了有益的指导。这极大地激发了相关单位在倾斜图像数据采集、数据处理和成果数据应用等各个方面的积极性，使其能够积极开拓国内市场的相关业务。2014年4月，由泰瑞天津赞助的“2014麒麟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，国家倾斜摄影联盟成立，并设定明确目标：“提高自主创新能力，聚焦倾斜摄影技术产品，整合数据采集、建模生产和应用研发等多种力量，为公众和政府提供倾斜摄影产业链的综合解决方案，促进倾斜摄影技术创新和产业应用。”2014年下半年，SuperMap软件aim发布了SuperMap GISCC(2015)版本到目前为止，全国各地的各种生产单位已经使用倾斜摄影测量技术成功地构建了许多城市的真实世界三维模型。仅四川省测绘局地理信息局就在紫阳、宜宾、广元、广安、眉山、色达、雅清寺、洛带、天府新机场等多个重点区域完成了近500平方公里真实场景的三维模型。技术革新在国内许多单位引入“街景工厂”之初，从前、后、左、右和下五个视角获取倾斜图像数据主要依靠传统的航空摄影平台(载人飞机)和工业级测量相机(如徕卡-RCD30相机和SWDC-5相机)。虽然传统航空摄影平台上搭载测量相机获取的倾斜图像数据具有分辨率高、质量好、姿态和位置准确等优点，但航空飞行的灵活性受到空域应用、飞机租赁等相关事项的限制。为了降低倾斜图像的获取成本和周期，在我国引进和发展基于载人飞机的倾斜航空相机的同时，同时开展了适用于搭载无人机、动力三角翼和直升机的轻型小型化倾斜航空相机的研发。经过几年的努力，彭洪天惠、中国测绘新地图、中国科学技术研究院、四川遥感信息测绘院等多个行业单位先后开发了相应的产品，并获得了相关专利和申请。传统的真实场景三维建模主要包括多视点图像同名像点匹配、区域网络联合调整、密集点云生成、三角网络构建、纹理映射和多层次细节结构建立等数据处理步骤。然而，为了确保真实3D模型的最佳视觉效果，技术人员已经开发了相关的系统软件，例如多视图图像预处理(云雾处理、色调一致性调整等)。)，三维模型优化编辑(水面渗漏修复、建筑结构修复)等，针对各种传感器获取的倾斜图像数据的特点，有效提高三维模型的质量和可靠性。应用示例为了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省测绘局科技支撑项目 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，开展了第一次将真实三维模型数据应用于智慧城市建设关键技术的研究。在此背景下，四川省遥感信息测绘院自主开发了“航空倾斜摄影三维模型优化编辑应用系统”。该系统在优化编辑倾斜摄影三维模型的同时，实现了真实三维模型与基础地理信息数据和专题数据的结合，并有效应用于警察行业，为促进倾斜摄影真实三维模型的产业化应用奠定了坚实的技术基础。该研究成果获得2015年四川省测绘科学技术进步一等奖。2015年8月，辽宁省测绘局地理信息研究所基于徕卡RCD30获得的倾斜图像，利用真实三维模型，建立了辽河保护区生态环境监测系统和大伙房水源矿产资源监测系统，实现了辽河风景区和大伙房水库任意角度的浏览、查询、快速定位和环境监测功能。这一应用的成功推广标志着倾斜摄影在我国广泛应用的开始。此外，许多基于斜摄影现实生活三维模型的应用研究也在陆续开展，如基于斜摄影现实生活三维模型的城市规划与管理、大型线条画采集、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、城市民生服务等。在不久的将来，三维模型应用系统的基础基于倾斜摄影的真实三维模型的大量应用和探索需要进一步发展。基于倾斜摄影的三维模型、全景全息数据库和互联网的结合可能是未来智慧城市的主要发展方向。基于倾斜摄影实景的三维模型的理想应用效果是将天地空间的综合数据与基础地理信息数据、专题地理信息数据(包括社