傾斜攝影技術,作為如今國際測繪遙感領域近年才發(fā)展起來的一項高新技術,在歐美等發(fā)達國家已經被廣泛應用于應急指揮、國土安全、城市管理、房產稅收等行業(yè)。
而作為這兩年頗受關注的科技寵兒,憑借其響應速度快、處理效率高、運行成本低等優(yōu)勢,在國家基礎測繪、海洋環(huán)境監(jiān)測、水利資源開發(fā)利用、農作物監(jiān)測與評估等領域被廣為推廣。
當傾斜攝影技術與無人機相遇,又會發(fā)生哪些化學反應?
傾斜攝影的前世今生
傾斜攝影的產生和發(fā)展與人們喜愛的攝影是密不可分的。著名法國攝影師納達爾,出于好奇的緣故,在1856年拍攝了第一張航空影像,自此拉開了觀測與遙感的序幕,同時也拉開了傾斜攝影的序幕。
傾斜攝影的工作原理是通過在同一飛行平臺上搭載的多臺從垂直、傾斜等不同角度采集圖像的傳感器來獲得地面物體完整的信息。多視影像的密集匹配作為新一代空間數(shù)據基礎設施的重要內容,它可以通過得到的高精度高分辨率的數(shù)字表面模型(DSM)充分地表達地形地物起伏特征,已經成為新一代空間數(shù)據基礎設施的重要內容。
當無人機與傾斜攝影相結合所形成的技術,顛覆了傳統(tǒng)測繪的作業(yè)方式,該技術通過無人機低空多位鏡頭攝影獲取高清晰立體影像數(shù)據,自動生成三維地理信息模型,快速實現(xiàn)地理信息的獲取,也就進一步擴大了無人機測繪的應用范圍,使其在公共安全、國防事業(yè)、數(shù)字地球等領域得到了廣泛應用。
傾斜攝影示意圖
不得不說的優(yōu)勢
1、滿足人們多樣化需求:傾斜攝影是在攝影測量技術發(fā)展和人們需求增加的基礎上發(fā)展起來的。傳統(tǒng)的豎直攝影只能獲取地物頂部信息,對于地物側面信息則無法獲得;傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察被制作建筑,更加真實地反映地物的實際情況,極大地彌補了基于正射影像分析應用的不足。
2、操作便捷成本低:通過無人機傾斜攝影技術獲取資料,具有成本低、數(shù)據精確、操作靈活的特點。以往測繪用激光雷達的報價動輒一、二百萬人民幣,實在是一筆不小的開銷,但最近兩年興起的傾斜攝影技術,可用低成本實現(xiàn)立體建模,即通過多個鏡頭從不同角度同時拍照。雖然精度仍不如激光雷達方案,但硬件的價格可以少一個零。
3、節(jié)約人力效率高:據介紹用無人機傾斜攝影的作業(yè)效率會比傳統(tǒng)人工方式提高300倍以上,有業(yè)內人士介紹,一架無人機通過該技術一天的作業(yè)量,需要400個人同時工作一天才能完成。解決了由于天氣等外因造成的工作延誤的問題,把原本大量的外業(yè)工作轉變成內業(yè)工作,極大的解放了測繪人的勞動時間和減少外業(yè)勞動強度。
4、測量結果轉化快應用廣泛:通過配套軟件的應用,可直接利用成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等屬性的量測,擴展了傾斜攝影技術在行業(yè)中的應用。
5、能快速響應突發(fā)情況:由于傾斜影像為用戶提供了更豐富的地理信息,更友好的用戶體驗,該技術目前所提供的事發(fā)地周圍的真實信息,在應急救援中起到了至關重要的作用,有了直觀的傾斜影像和相關系統(tǒng)的輔助分析,如量測分析等,調度和指揮人員能夠迅速掌握事發(fā)的準確地點及周邊環(huán)境,為應急事件的處置提供輔助決策支持。
流程示意圖
不可回避的不足
雖然傾斜攝影技術早在美國“911”恐怖襲擊事件中就有應用,但是目前國內的廠家參差不齊,因此大家一定要擦亮眼睛。
1、沒有統(tǒng)一的標準,監(jiān)管待完善:我國目前沒有明確針對傾斜攝影的國家技術標準。行業(yè)內一般認為遵循傳統(tǒng)航攝的相關技術規(guī)范,像片的獲取滿足相關航空攝影標準,數(shù)據處理滿足空三、DOM、DEM、DLG等產品生產標準,但這并不是技術健康發(fā)展的長久之計,想要獲取更加精準的數(shù)據還需進行統(tǒng)一的規(guī)范。并且,不可否認的是無人機行業(yè)同樣缺乏行業(yè)標準和相關的管理,這就使得無人機傾斜攝影技術的前景可能會受到一定的局限。
2、數(shù)據的進一步處理待優(yōu)化:雖然目前無人機傾斜攝影在測繪領域應用很廣,但是由于該技術并未完全成熟,后期應用仍在行業(yè)開發(fā)迭代,從三維模型的單體化、網頁引擎瀏覽、與其他應用平臺或者軟件的通用性,后期的可改動性等,都是行業(yè)正在逐步解決的問題。各企業(yè)發(fā)展規(guī)劃也是參差不齊,開發(fā)出來的數(shù)據處理系統(tǒng)也都有待加強和完善。
3、技術本身待優(yōu)化:傾斜攝影與豎直攝影基本原理相同,但其與豎直攝影相比仍面臨不少難題,如:建筑物在傾斜影像中幾何變形、數(shù)據遮擋、數(shù)據冗余、影響匹配以及多視角影像聯(lián)合平差等。傾斜攝影獲取的影像存在嚴重的地無遮擋現(xiàn)象,尤其是建筑物密集區(qū)域,目前為了獲取全方位無信息盲點的傾斜影像,采取大重疊飛行觀測方式,希望在今后的研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)更好的解決方案。
4、數(shù)據獲取效率較低:業(yè)內人士向宇辰網記者透露到,“無人機傾斜攝影目前魚龍混雜,有固定翼拍的,有多旋翼拍的,有直升機拍的,拍出來的效果千奇百怪,多旋翼的問題是異常緩慢,走走停停緩緩電池重新來個航線,風一吹跑偏了,何談后期影像拼貼;固定翼無人機自平衡系統(tǒng)穩(wěn)定性不太理想,除非做專業(yè)的處理,否則拍出來的相片也不經如意;無人直升機抖動有點厲害,如果有專業(yè)的處理,效果完成得會比較不錯,就是價格相對來說貴一些,總之就是各有利弊。”
5、數(shù)據不能共享:出于商業(yè)機密的考慮,各家企業(yè)之間是沒有實現(xiàn)信息共享的,這就造成了資源的浪費。紅鵬天繪總裁徐鵬表示,希望整合行業(yè)的力量進行傾斜攝影測量標準化體系建設和相關軟件的研發(fā),通過對用戶層面的整合,共享數(shù)據,使三維數(shù)據的使用成本大大降低。?
6、行業(yè)尚未形成規(guī)模:行業(yè)的發(fā)展需要聯(lián)合其它技術為其增值,中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所副所長王晉年提到,“不僅僅要對三維建模、傾斜攝影測量技術本身的發(fā)展給予關注,而且也應該思考將包括雷達、多光譜、高光譜、紅外等在內的多種不同的傳感器進行結合,集成在更小型的無人機上,開啟三維遙感的時代。”
美國國家地理空間情報局(NGA)認為:一幅圖像勝過千言萬語,惟有圖像的方式才能做到賦予領導者敏銳的洞察力。如今無人機傾斜攝影技術,無疑在國內外地理信息產業(yè)中扮演重要的角色。但愿各方力量能夠進一步改善目前的種種缺陷,讓這項技術提供更為精確的地理信息,更為逼真的用戶體驗。
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