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無人機傾斜攝影技術(shù)在三維實景GIS的應(yīng)用

三維實景建模作為“數(shù)字城市”地理空間框架建設(shè)工程的一個重要組成部分,直觀且真實地還原城市風(fēng)貌。無人機三維GIS作為一項新興的測繪重要手段,具有續(xù)航時間長、成本低、機動靈活等優(yōu)點,為城市的規(guī)劃建設(shè)帶來極大便利



傾斜攝影技術(shù)及主要特點


圖片

傾斜攝影技術(shù)是一種新型的高科技技術(shù),主要依托無人機為載體實現(xiàn)應(yīng)用價值,通過在同一飛行平臺上搭載5臺傳感器,同時從一個垂直、四個傾斜五個不同的角度采集影像,拍攝相片時,同時記錄航高,航速,航向和旁向重疊,坐標(biāo)等參數(shù),然后對傾斜影像進行分析和整理,獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息。


001.jpg

基于五目攝像頭的圖像獲取方式


傾斜攝影的廣闊前景

002.jpg

傾斜攝影未來可應(yīng)用的范圍


傾斜攝影技術(shù)的主要特點主要有以下四個方面:

01

反應(yīng)地物周邊真實情況

相對于正射影像,傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察地面上的各種建筑、自然景象等,更加真實反應(yīng)實際物體的情況,由于傾斜攝影能增加側(cè)面的深度信息,并且結(jié)合GPS相關(guān)技術(shù)支持,能夠有效彌補了正射影像應(yīng)用的不足。

02

可實現(xiàn)單張影像量測

通過配套軟件的應(yīng)用,可基于成果影像進行高度、長度、面積、角度、坡度等的測量。

03

建筑物側(cè)面紋理可采集

針對各種三維數(shù)字城市應(yīng)用,利用航空攝影大規(guī)模成像的特點,加上從傾斜影像批量提取及貼紋理的方式,能夠有效降低城市三維建模成本。

04

易于網(wǎng)絡(luò)分布

傾斜影像的數(shù)據(jù)格式可采用成熟穩(wěn)定的技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)分享,通過發(fā)送圖像的數(shù)據(jù),可更快、更加便捷地進行共享應(yīng)用。



三維實景模型與三維GIS


圖片

三維是將采集以及經(jīng)運算分析后對數(shù)據(jù)的表現(xiàn)、展示,為我們提供了認知所處環(huán)境的方式,同時為探索所處的地理空間提供了實踐的方法和工具。三維GIS為空間信息的展示提供了更豐富、逼真的平臺,使人們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化,人們結(jié)合自己相關(guān)的經(jīng)驗就可以理解,從而做出準(zhǔn)確而快速的判斷。


01

三維GIS介紹

三維GIS在實現(xiàn)地下、地表、地上、高空等“全空間”展現(xiàn)和分析的基礎(chǔ)上,進一步打通了遙感、無人機、點云、傾斜攝影、BIM、VR/AR等技術(shù)環(huán)節(jié);實現(xiàn)了從地下空間到地上空間、從室外空間到室內(nèi)空間、從現(xiàn)實空間到虛擬空間、從靜態(tài)空間到動態(tài)實時空間的多維度空間融合。三維GIS正得到了各行業(yè)用戶的認同,在城市規(guī)劃、城市管理、應(yīng)急處置、常態(tài)化管理、虛擬旅游、智能交通、海洋資源管理、無線通信基站選址、環(huán)保監(jiān)測、地下管線等領(lǐng)域發(fā)揮效用。


02

三維實景模型

基于傾斜攝影測量的三維自動建模技術(shù),是指基于圖形運算單元進行快速三維模型的構(gòu)建通過攝影測量原理,對獲得的傾斜影像、街景數(shù)據(jù)、照片等數(shù)據(jù)進行幾何處理、多視匹配、三角網(wǎng)構(gòu)建、自動賦予紋理等步驟,最終得到三維模型。


圖片


03

三維GIS的優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)人工建模方法,三維GIS具有擬真程度高、建設(shè)周期更短、費用成本低等顯著特點。具體如下:真三維建模,可以展現(xiàn)建筑物立面、橋梁鏤空等立體細節(jié),是真三維,且最大程度的保存了目標(biāo)區(qū)域的色調(diào),更加真實。



三維實景GIS的應(yīng)用


圖片

傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展不僅擴展了遙感和攝影測量技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,該技術(shù)的引進也使得三維城市建模的成本大大降低。目前,傾斜攝影技術(shù)被廣泛應(yīng)用于城市管理、國土資源管理、智慧城市、應(yīng)急指揮、國土安全、地質(zhì)防治等領(lǐng)域。三維GIS為智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)信息化建設(shè)提供基于空間信息三維可視化的一張圖綜合管理解決方案,以時空信息可視化和時空大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為智慧城市各垂直行業(yè)信息化賦能。


三維GIS應(yīng)用于城市管理方面,主要有以下幾個方面:

1

城市信息管理

1.1

重點危房關(guān)注

危化品管控一直是奉賢區(qū)的重點管理領(lǐng)域,利用三維社區(qū)網(wǎng)格化管理平臺可以集成社區(qū)內(nèi)所有建筑的名稱、位置、責(zé)任人以及聯(lián)系方式等信息,同時把需重點關(guān)注的房屋在實景三維模型上標(biāo)注出來,設(shè)立主動檢查提示功能,便于管理人員可以直觀的看到轄區(qū)內(nèi)需重點關(guān)注的房屋的位置及現(xiàn)狀,實現(xiàn)管理前置,減少突發(fā)情況發(fā)生。


1.2

實景分層分戶

利用實景三維模型,將房屋信息和人員信息進行疊加,可以戶為單位查詢所屬地址信息和相關(guān)戶籍等信息。每棟建筑可單獨顯示,并將樓層拆分,分層分戶顯示戶籍信息和內(nèi)部公共設(shè)施布局,可根據(jù)查詢門牌號請求,展開樓層平面,展示分層信息,點選門牌查詢戶籍。并對戶籍?dāng)?shù)據(jù)進行信息到戶的可視化戶籍?dāng)?shù)據(jù)分層分戶的處理方法。當(dāng)區(qū)人口辦數(shù)據(jù)庫與本系統(tǒng)中已錄入的戶籍信息發(fā)生不一致時,系統(tǒng)會發(fā)出信息變動提醒。對所轄區(qū)域建筑內(nèi)部設(shè)計圖紙的收集和實地測量。


圖片

1.3

后臺數(shù)據(jù)可視化管理

由GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的三維平面地圖實現(xiàn),通過查找地圖數(shù)據(jù)庫中的關(guān)鍵詞、門牌號、路名等方式,進行定位。從政務(wù)網(wǎng)單向獲取實有房屋信息、實有人口信息等。地圖數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)的加載和瀏覽速度一直是制約GIS平臺發(fā)展的一個重要因素。同時平臺自帶豐富的圖源信息:包括常用的電子地圖、地形圖、衛(wèi)星影像圖。實現(xiàn)多尺度地圖顯示與切換、遙感影像多級顯示與漫游、添加注記、查詢定位、量測距離等功能,平臺使用者能直觀高效地查看各種現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。


2

城市街面管理

   

門面房管理信息

使用三維GIS疊加街面門面房信息,可以使信息數(shù)據(jù)以三維立體的方式呈現(xiàn)出來并實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的后臺實時管理,實現(xiàn)長效管理。


3

建筑違章管理

   

建筑違章巡查

基于三維實景數(shù)據(jù)的城市違章建筑識別系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、建筑物特征提取模塊、建筑物檢測模塊以及控制以上各模塊的控制模塊,數(shù)據(jù)采集模塊用于采集城市道路環(huán)境的全景影像數(shù)據(jù)及其周邊建筑的三維點云數(shù)據(jù)。后期進行數(shù)據(jù)信息自動比對,城市變量化的監(jiān)測等應(yīng)用。



4

城市變化量監(jiān)測

利用真三維實景技術(shù)進行建筑物變化檢測,實現(xiàn)快速、高效、全面的建筑物變化檢測,項目完成后為各個業(yè)務(wù)部門決策提供有力的技術(shù)依據(jù)。



圖片


5

感知設(shè)備的接入

5.1

監(jiān)控攝像機

在監(jiān)控攝像機不斷增加的前提下,如何將海量孤立、視角不完整、位置不明確的視頻源進行有效匯聚,始終困擾著使用者。現(xiàn)有的技術(shù)主要是在平面地圖上進行撒點,造成的結(jié)果往往是局部地區(qū)很多的攝像頭重疊呈現(xiàn),不能實現(xiàn)精確的選擇,而三維視頻融合技術(shù),就是在技術(shù)融合大趨勢下,結(jié)合當(dāng)前先進的視頻融合,虛實融合、三維動態(tài)等技術(shù),實現(xiàn)三維場景實時動態(tài)可視化監(jiān)控,更有效的識別、分析、挖掘海量數(shù)據(jù)的有效信息服務(wù)公共應(yīng)用,實現(xiàn)精細化的管理。


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5.2

環(huán)境監(jiān)測

隨著城市化和工業(yè)化進程的日益加快,環(huán)境問題越來越被人們所關(guān)注。如何將大面積地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量、變化趨勢用科學(xué)、準(zhǔn)確、直觀的方式進行展示,方便進行研究和監(jiān)管,是目前環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中一項迫在眉睫的任務(wù)。目前傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測一般采取地面調(diào)查,需要大量人力物力來測量和描繪數(shù)據(jù),工作效率低,并且存在監(jiān)測漏洞、監(jiān)測結(jié)果不及時等缺陷,不能直觀、高效、動態(tài)的對區(qū)域環(huán)境進行監(jiān)測。針對以上問題,設(shè)計了一種環(huán)境變化三維監(jiān)測方法,可直觀、準(zhǔn)確的對環(huán)境變化進行三維監(jiān)測,效率高。


利用無人機搭載傾斜攝影系統(tǒng)獲取研究區(qū)域的圖像信息;根據(jù)所述獲取的圖像信息,使用三維實景建模軟件建立研究區(qū)域的三維模型;將建立的三維模型利用三維模型瀏覽器進行分析,利用目視方法對研究區(qū)域內(nèi)發(fā)生明顯變化的目標(biāo)物做定性標(biāo)記和監(jiān)測;最后重復(fù)進行數(shù)據(jù)采集和分析,建立研究區(qū)時空動態(tài)變化信息集合,監(jiān)測觀測區(qū)域的環(huán)境變化情況。同時可在無人機上搭載熱成像儀等技術(shù)設(shè)備,進行航線規(guī)劃定期巡航,實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測的不間斷性和高效性。


6

城下管網(wǎng)信息管理

結(jié)合三維技術(shù),直觀顯示城市地下管線的空間層次和位置。

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文章轉(zhuǎn)載于:狼牙科技

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