本期五分鐘學(xué)GIS我們來介紹傾斜攝影技術(shù)。

什么是傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是通過在飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個側(cè)視等不同角度采集影像。我們可以將它理解為一項進(jìn)化了的攝影測量技術(shù)，它比傳統(tǒng)的攝影測量多了四個傾斜拍攝角度，從而能夠獲取到更加豐富的側(cè)面紋理等信息。

傾斜影像的采集

傾斜影像的采集主要分為兩個過程，首先是設(shè)備準(zhǔn)備，其次是設(shè)計航線和實拍。
設(shè)備準(zhǔn)備：傾斜影像采集的設(shè)備包括航空器和傾斜相機。航空器可以是有人飛機或無人機，有人飛機多用于特大面積傾斜攝影，如國產(chǎn)的運十二、運五，中等規(guī)模作業(yè)可用無人直升機，如七維航測無人直升機，小范圍作業(yè)可用多旋翼無人機，如紅鵬無人機、大疆無人機等。傾斜相機方面，大多數(shù)傾斜相機采用下視、前視、后視、左視和右視五個鏡頭來獲取地物傾斜影像，比較常見的如徠卡RCD30傾斜相機、四維遠(yuǎn)見SWDC-5傾斜相機、紅鵬微型傾斜相機等。

設(shè)計航線和實拍：傾斜攝影的航線設(shè)計采用專用航線設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計，其相對航高、地面分辨率及物理像元尺寸滿足三角比例關(guān)系。設(shè)備組裝就緒并規(guī)劃好路線后，實施航拍，得到具有一定重疊度的多角度影像，傾斜影像采集部分就完成了。

傾斜模型生產(chǎn)

傾斜攝影獲取的傾斜影像經(jīng)過影像加工處理后可以進(jìn)行模型生成。建模技術(shù)主要分為三類，他們分別是：
第一類傾斜攝影+機載激光掃描建模，即由傾斜攝影提供模型紋理、由機載雷達(dá)構(gòu)建模型骨架，再通過適度的人工干預(yù)生產(chǎn)出傾斜攝影模型，常見輸出的格式有.obj、.max等，目前具備這種建模工藝的數(shù)據(jù)廠商有：武漢華正、東方道邇及中科遙感等。
第二類傾斜攝影+人工干預(yù)建模，也是對傾斜攝影數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化建模，再通過修飾軟件進(jìn)行人工修飾。修飾的細(xì)節(jié)包括：模型的骨架變形、建筑物底部紋理的遮擋等。修飾后的模型成果不破壞自動化模型成果的結(jié)構(gòu)。目前具有這種工藝的軟件有天際航的DP-Modeler等。
第三類傾斜攝影自動化建模，只通過傾斜攝影獲取的多視角影像來生產(chǎn)模型，即Mesh（三角網(wǎng)）模型。目前市場上的自動化建模軟件包括街景工廠、Smart3DCapture、Altizure、PhotoScan、Pix4D、無限界等。這種模型輸出的常見格式有osgb、dae、obj、s3c（Smart3D私有格式）、3mx(輕量級的開放格式)等。自動化建模的過程可以簡單描述為：先經(jīng)過幾何校正、聯(lián)合平差等一系列復(fù)雜的運算得到帶有高程的稠密的點云數(shù)據(jù)，抽稀，然后構(gòu)建一張連續(xù)的TIN三角網(wǎng)，最后把拍攝的高分影像貼到三角網(wǎng)上，最終得到傾斜攝影模型，如下圖。

傾斜攝影建模技術(shù)有哪些優(yōu)勢？

傳統(tǒng)三維建模通常使用3dsMax、AutoCAD等建模軟件，基于影像數(shù)據(jù)、CAD平面圖或者拍攝圖片估算建筑物輪廓與高度等信息進(jìn)行人工建模。這種方式制作出的模型數(shù)據(jù)外觀表達(dá)美觀，局部細(xì)節(jié)變形率低，但精度較低，紋理與實際效果偏差較大，并且生產(chǎn)過程需要大量的人工參與，制作周期較長。傾斜攝影技術(shù)通過高效的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證，并且有效提升模型的生產(chǎn)效率，采用人工建模方式一兩年才能完成的一個中小城市建模工作，通過傾斜攝影建模方式只需要三至五個月時間即可完成，大大降低了三維模型數(shù)據(jù)采集的經(jīng)濟(jì)代價和時間代價。

傾斜攝影模型與

傾斜攝影模型作為三維GIS數(shù)據(jù)的重要來源之一，越來越多地應(yīng)用到三維GIS項目中。在智慧城市的管理體系、旅游、景區(qū)等行業(yè)應(yīng)用中，傾斜攝影模型能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實地反映地物的實際情況，彌補基于二維地圖及傳統(tǒng)虛擬三維模型應(yīng)用的不足。
傾斜攝影模型通過單體化操作，可以實現(xiàn)與其他傳統(tǒng)三維模型數(shù)據(jù)同樣的GIS應(yīng)用，如模擬建筑物拆除，滿足規(guī)劃行業(yè)應(yīng)用；對建筑物進(jìn)行高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，應(yīng)用于水利、能源開采等管理系統(tǒng)；在三維場景中能看到房屋側(cè)面的緊急出口，傾斜模型上任意點之間可以進(jìn)行準(zhǔn)確量算，比如計算通視距離、設(shè)計制高點和狙擊方案等，這些事發(fā)地周圍的詳細(xì)信息，在應(yīng)急行動中關(guān)乎人員及財產(chǎn)的安全，有時甚至能起到?jīng)Q定性作用。
最后，我們以傾斜攝影模型應(yīng)用案例來結(jié)束本期的內(nèi)容，在我國地理信息產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展中，傾斜攝影技術(shù)無疑將扮演更加重要的角色！