版面倾斜摄影技术在三维地理信息系统中的应用

刘博斐 廖光文 陈锁

摘要

本文以新型智慧城市建设为背景，研究实景三维地图在新型智慧城市建设领域的应用。以三维地理信息系统（GeographicInformation System，简称GIS）为基础，开展倾斜摄影技术生成实景三维模型、结合视频资源与三维GIS的融合处理，构建城市动静结合的实景GIS平台，全面提升城市的综合感知能力，立体化盘活城市基础设施资源，强力支撑城市各领域业务的实际应用。

【关键词】倾料摄影技术 GIS 实景三维模型

倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年来发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机），同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像数据，获取地面物体更为完整准确的信息。其中垂直地面角度拍摄获取的一组影像称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像称为斜片。

通过在同一飞行平台上搭载5台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜不同的角度采集影像数据。拍摄相片时，记录航高，航速，航向和旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。在一个时段，飞机连续拍摄几组影像重叠的照片，同一地物最多能够在3张相片上被找到，这样就可以比较容易进行建筑物结构分析，且选取最为清晰的一张照片进行纹理制作，给用户提供真实直观的实景信息。影像数据不仅能够真实地反映地物情况，而且可以通过先进的定位技术，嵌入地理信息、影像信息，获得良好的用户体验，极大地拓展遥感影像的应用范围。

1 系统总体设计

系统总体设计主要由数据采集、数据存储、实景三维平台、智慧应用、安全保障体系及运维管理体系几大部分组成。其中实景三维平台是整个系统建设的核心，包括通用的三維GIS平台的功能模块有地图漫游、地图缩放、热点定位、图层控制、信息标注、空间量测、鹰眼导航、坐标转换、数据导入、模型控制、专题图层、统计分析等。基于倾斜摄影技术的三维分析功能主要有模型压平、淹没分析、日照分析、地表开挖、视频融合等。实景三维平台同时提供二次开发接口为上层应用提供功能服务。系统总体设计如图1所示。

2 倾斜摄影技术应用

倾斜摄影技术能够自动化建立三维模型，具有效率高、精度高、真实性高以及低成本的特点，因此基于倾斜摄影技术的三维GIS可以应用于很多不同领域。尤其近年来智慧城市的发展，为三维GIS平台提供广阔的应用场景。

2.1 视频监控及融合

通过运用倾斜摄影的模型标注视频摄像头的位置、朝向等参数信息，确定视频摄像头覆盖的可视范围，在三维GIS平台中进行可视化展示。在发挥视频监控基本功能外，将动态视频数据与实景三维GIS平台进行融合，再在此基础上对视频资源进行数据分析、提取，结合人脸识别、车辆识别等算法，可以实现在三维GIS平台中定位特定人员运行轨迹或车辆行进轨迹等，进行追踪。

2.2 规划设计

支持直接在三维场景中添加规划的建筑、植被等设计模型数据，为规划设计人员提供初步规划设计方案，为城市管理者提供辅助决策支持。

2.3 模型压平

在规划应用中，可以在倾斜摄影模型上绘制特定区域，把该区域内的倾斜模型压平，以模拟拆迁后的状况。可提供多套方案进行浏览、对比，辅助领导决策不同建设方案与当前城市实景的匹配程度。

2.4 淹没分析

根据监测点水位数据，结合倾斜摄影模型可以分析出城市积水区域及面积、受淹没的建筑分布情况等。

2.5 日照分析

在规划新建一栋高楼，分析判断是否会造成原有周边小区居民楼日照时间达不到住建部门的相关规定

2.6 地表开挖

支持把倾斜摄影模型地表开挖，查看地下管线等设施状态，实现地上地下一体化展示。

2.7 分类查询

通过类别、区域、关键字等进行统计查询。

3 结论

倾斜摄影技术快速生成的三维实景模型在智慧城市、国土安全、城市规划、灾害应急、文物保护等诸多领域中发挥着越来越重要的作用，但是同样也面临不少挑战。由于软硬件条件等多方面的因素影响，倾斜摄影对地面上高度较低且不规则物体的真实还原还不够完美。面对倾斜摄影技术快速生成的大场景三维模型，仍然需要进一步对模型开发和利用，模型单体化和数据融合是倾斜摄影技术面临的亟待解决的问题。

参考文献

[1]孙玉平，范亚兵，郝睿，强博文.基于倾斜摄影技术构建实景三维产品的应用开发研究[J].测绘与空间地理信息，2015，38（11）：152-154.

[2]李安福，曾政祥，吴晓明.浅析国内倾料摄影技术的发展[J].测绘与空间地理信息，2014，37（09）：57-59+62.

[3]杨国东，王民水.倾抖摄影测量技术应用及展望[J].测绘与空间地理信息，2016，39（01）：13-15+18.

[4]黄凯奇，陈晓棠，康运锋，谭铁牛.智能视频监控技术综述[J].计算机学报，2015，38（06）：1093-1118.

[5]邹国锋，傅桂霞，李海涛，高明亮，王科俊.多姿态人脸识别综述[J].模式识别与人工智能，2015，28（07）：613-625.

[6]张强，李嘉锋，卓力.车辆识别技术综述[J].北京工业大学学报，2018，44（03）：382-392.