傾斜攝影技術(shù)是近些年來國際測繪領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往常規(guī)的正射影像只能從垂直視角拍攝的局限，通過在一個(gè)飛行平臺(tái)上面搭載2-5個(gè)傳感器，同時(shí)從多個(gè)角度采集影像，形成符合人眼視覺的真實(shí)直觀世界模型。它能讓用戶從多個(gè)角度觀察地物，更加真實(shí)地反映地物的實(shí)際情況，極大地彌補(bǔ)了基于正射影像應(yīng)用的不足。
隨著高分辨率輕小型相機(jī)的快速發(fā)展，用無人機(jī)作為攝影平臺(tái)使得傾斜攝影應(yīng)用越來越廣泛，如一些國家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國土監(jiān)察、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)、城中村拆遷數(shù)據(jù)留存，政府方面的公共安全、規(guī)劃發(fā)展、災(zāi)害評估、環(huán)保；以及公眾方面的位置服務(wù)、旅游等。而隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和先進(jìn)的高精度定位定姿技術(shù)的發(fā)展，傾斜影像快速高精度建模和模型后期測繪應(yīng)用也帶來跨越式發(fā)展，尤其在基礎(chǔ)測繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊市場前景，甚至?xí)谶@些方面顛覆測繪傳統(tǒng)的作業(yè)方式。
一、利用真三維高精度三維模型直接測量
無人機(jī)航空攝影一直以姿態(tài)穩(wěn)定性較差為其軟肋，近年來，無人機(jī)搭載差分系統(tǒng)的趨于成熟一定程度上減少了外業(yè)像控點(diǎn)的布設(shè)，甚至國內(nèi)一些公司已經(jīng)研制無人機(jī)差分系統(tǒng)軟硬件技術(shù)，試驗(yàn)無地面像控點(diǎn)可以做到滿足1∶500比例尺地形測圖的精度，并在多家生產(chǎn)單位成功進(jìn)行了試生產(chǎn)應(yīng)用。因此，利用差分系統(tǒng)并結(jié)合高分辨率小體積相機(jī)的發(fā)展以及集群式后處理系統(tǒng)的發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影基本可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)天飛行獲取當(dāng)天完成高精度模型的建立。高達(dá)2-3厘米的模型分辨率可以重現(xiàn)真實(shí)世界的每一個(gè)細(xì)節(jié)。
當(dāng)傾斜影像精度滿足測繪精度要求，傾斜影像可基于成果影像量測，也可以利用生成的真實(shí)模型進(jìn)行各種尺寸量測，例如地物高度、長度、投影平面面積、曲面表面積、角度、坡度、量測挖填土方量等。這種高精度、高分辨率真實(shí)世界的模型在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的實(shí)用性將會(huì)大大提高。
多年以來，地形測繪等地理信息獲取工作主要采用的是野外人工測量模式，作為外業(yè)測繪人，哪個(gè)不是跋山涉水、常年野外奔波，這樣的外業(yè)勞動(dòng)存在著強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、耗工費(fèi)時(shí)、成本高等一系列的問題。而隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，測繪行業(yè)對于地理信息數(shù)據(jù)的精確性、時(shí)效性要求越來越高，人工成本和時(shí)間成本也為行業(yè)帶來巨大的壓力和負(fù)擔(dān)，因此，測繪行業(yè)需要能夠快速、高效、準(zhǔn)確地獲取地理信息和數(shù)據(jù)的解決方案，
在大比例尺地形測量中，航測方法已經(jīng)成熟，已經(jīng)逐漸取代大面積全野外測圖，但是無論是先內(nèi)后外還是先外后內(nèi)的航測作業(yè)模式，外業(yè)像控、調(diào)繪、檢查工作依然很大。而近年來，國內(nèi)外多家公司陸續(xù)推出利用高精度三維模型上直接采集地形要素的解決方案，利用傾斜攝影側(cè)面信息可用的特點(diǎn)，快速獲取城市的地物信息，可在不需要專業(yè)立體顯示采集設(shè)備及專業(yè)立體測圖技術(shù)人員的情況下，直接在裸眼可視的立體模型表面采集要素和部分屬性信息，例如直觀可數(shù)的樓層層數(shù)、直接從側(cè)面四周量取房屋外圍輪廓線、各種道路、企事業(yè)單位名稱注記、各種建筑物結(jié)構(gòu)、獨(dú)立地物的高度、地形地貌類型等；尤其提高了采集正視方向被遮擋的地物可能性，例如窯洞的位置、大樹下的房屋邊線的準(zhǔn)確位置、樹木遮擋的道路邊線及道路附屬設(shè)施等，可用于快速生成數(shù)字線化圖。
這種新的采集模式極大地調(diào)節(jié)了測繪內(nèi)、外業(yè)的協(xié)同工作比例，把過去需要的大量外業(yè)工作轉(zhuǎn)變到內(nèi)業(yè)工作，可減少由天氣等外因造成的外業(yè)調(diào)繪工作延誤，降低了外業(yè)直接生產(chǎn)成本，極大地減少了外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。我們相信，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過不斷發(fā)展和改善，會(huì)逐漸得到普及應(yīng)用。
二、大面積單體化應(yīng)用準(zhǔn)確高效
“單體化”是一個(gè)個(gè)可以被單獨(dú)選中的實(shí)體，具體體現(xiàn)為鼠標(biāo)單擊實(shí)體可以以高亮顯示，并附加單獨(dú)的屬性，以供GIS中查詢統(tǒng)計(jì)等。以建筑物為例，目前國內(nèi)外一般有三種模式來體現(xiàn)傾斜攝影模型單體化。
第一種為“切割單體化”，就是用建筑物、道路、植被等對應(yīng)的矢量面，對傾斜攝影模型進(jìn)行統(tǒng)一切割，即把模型從物理上分開，從而實(shí)現(xiàn)單體化。其優(yōu)點(diǎn)是大面積切割快，缺點(diǎn)是預(yù)處理矢量面時(shí)間長，需要矢量面和模型嚴(yán)格套合，切割后的模型效果鋸齒感明顯，例如國外的citybuilder就是采用的這種模式；也可以使用人工干預(yù)，依據(jù)傾斜攝影模型重新構(gòu)建單個(gè)的三維模型，類似于人工建模，例如國內(nèi)天際航的DP-Modeler等。優(yōu)點(diǎn)是模型漂亮，屬于真正的單體化，缺點(diǎn)是人工量大、周期長。
第二種為“屬性單體化”，計(jì)算矢量面與模型的交點(diǎn)，在位于矢量面中的所有模型的頂點(diǎn)都賦予同一個(gè)屬性值，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊時(shí)，相同屬性值的模型頂點(diǎn)同時(shí)高亮顯示，達(dá)到單獨(dú)顯示的目的。其優(yōu)點(diǎn)是顯示速度快，無鋸齒，缺點(diǎn)是預(yù)處理時(shí)間長，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)增大，屬于半單體化。
第三種為“動(dòng)態(tài)單體化”，是在第二種的基礎(chǔ)上演變而來，此方法不單獨(dú)存儲(chǔ)屬性值，而是采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)算并用矢量面與模型疊加蒙版顯示，從外觀上與第二種相似。顯示效果無鋸齒，預(yù)處理時(shí)間短，缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)計(jì)算對設(shè)備要求高，對網(wǎng)絡(luò)的傳輸要求較高，屬于表象單體化，模型依然為整體模型。
三、其他應(yīng)用
利用無人機(jī)傾斜攝影快速生成的三維模型，可以友好對接多個(gè)第三方平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用，例如實(shí)時(shí)三維平臺(tái)視頻監(jiān)控、地下管線三維管理、真實(shí)三維直觀淹沒分析用于城市低洼地區(qū)管理、空間可視域分析主要用于安保工作、基于傾斜攝影真實(shí)的地形剖面分析等，目前也隨著無人機(jī)傾斜攝影的低成本、高效率而逐漸得到廣泛應(yīng)用。
無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的誕生，正在逐漸顛覆傳統(tǒng)測繪的作業(yè)方式，該技術(shù)通過無人機(jī)低空搭載先進(jìn)的定位設(shè)備和多鏡頭攝影技術(shù)獲取高清晰立體影像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)嵌入精確的地理信息，獲取更豐富的影像信息，后期可快速自動(dòng)生成三維地理信息模型，快速實(shí)現(xiàn)地理信息的獲取。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及國內(nèi)外的軟、硬件廠商的開發(fā)應(yīng)用，無人機(jī)傾斜攝影及其后期應(yīng)用由于其效率高、成本低、數(shù)據(jù)精確、操作靈活等特點(diǎn)，將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。
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