基于空基移动测量技术的城市三维数字化应用平台研究

基于空基移动测量技术的城市三维数字化应用平台研究

近年来，基于人类阅读习惯的图像信息数据已成为数据保护技术的主要趋势。倾斜摄影技术颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。立得空间信息技术股份有限公司也正是基于这一点,在国内开创先河,研制出具有完全知识产权的倾斜摄影系统——空基移动测量系统。它能提供实时载体的高精度位置、姿态数据,可在高速运动状态下从空中高精度采集空间地理信息,实现无控制倾斜摄影测量,极大地提高城市三维建模效率。一、快速、机械制度特点因此,对于城市信息化部门而言,基于倾斜影像构建的应用系统具有信息丰富、直观易用、按需测量、实施快捷、性价比高等特点,是满足先进性、实用性和经济性的科学解决方案。空基移动测量系统不仅能够真实地反应地物情况,而且还采用先进的定位技术,嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级的用户体验,让影像在数字城市、智慧城市的建设和管理中得到充分应用。二、地物数据的采集贵州市金阳区城管局在智慧城管建设的大趋势下开始尝试“智慧金阳”的建设,希望通过对辖区内地物数据的采集和建模,形成一套完整的服务管理平台系统。金阳区城管局委托立得空间对贵阳金阳新区307平方公里的倾斜影像及街景影像进行采集,且基于倾斜影像自动生产307平方公里的三维模型。该项目于2013年12月经过专家组验收合格,圆满完成任务。(一)大规模倾斜图像压技术在监狱内的应用此次“智慧金阳”项目是立得空间首次在国内使用倾斜摄影测量系统,它是基于立得空间自主研发高精度定位系统(PPOI)之上的倾斜摄影测量技术。此系统可以用于地物全方位要素信息采集,同时倾斜摄影技术还集成了全球卫星定位、惯性导航、图像处理、摄影测量、地理信息及集成控制等一系列先进技术。通过在高速飞行的载体上搭载GPS、IMU、倾斜相机等多种先进的传感器与设备,快速、精确、全面、实时的获取具有时空信息的倾斜影像,这一系列技术在目前国内外都属于先进行列。对于国内首次应用的倾斜摄影测量技术,它本身是依靠飞行载体搭载定位定姿系统(PPOI),通过前后左右及正下方五个方向镜头的倾斜摄影相机,对测区进行无控制测量,获取垂直影像及前后左右四个侧面可量测倾斜影像。而其所获取的倾斜影像可以更为详尽的显示建筑侧面信息,同时数据更加真实、详细、可靠,另一方面,它的低成本和高效率也成为巨大优势。大规模倾斜摄影测量技术的在“智慧金阳”项目中的首次使用,是立得空间将原先地面移动测量扩展到了空中移动测量领域。这意味着立得空间将移动测量技术的应用范围进一步扩大,囊括空天地一体,更为详尽的提供可靠数据。(二)数据处理除了空中倾斜摄影技术的使用,在“智慧金阳”项目中,立得空间为配合数据的处理和使用,专门采用了一套配套的影像处理软件。这套处理软件采用新一代遥感影像自动化处理系统对倾斜影像进行精确的三维重建和快速的并行处理。影像处理系统通过对获得的倾斜影像进行几何处理、多视匹配、三角网构建、提取出典型地物纹理特征,并对该纹理进行可视化处理,最终得到三维模型。(三)基于业务平台的地理信息管理同时,为了方便采集到的包括像倾斜影像数据、街景影像数据、三维数据、二位数据在内多种数据的管理,立得空间采用了自主研发的空天地一体化多源数据管理平台(TrueMapGlobe),这也是目前国内第一款将多种数据一体化整合的地理信息管理及应用开发平台。从空中倾斜摄影测量到数据管理平台的使用,立得空间在“智慧金阳”项目中展示了全套流程式的服务。这其中的多种技术都是国内领先并首次应用于实际项目。较比与国内其他移动测量厂商专注于地面移动测量而言,立得空间已经将地面移动测量扩展到空中移动测量,实现技术方面的重大突破。同时,此项目通过倾斜摄影测量系统获取的倾斜影像数据,建立实景三维电子地图,服务于旅游、招商引资,提升城市对外宣传形象;应用于数字城管,与视频监控、物联网结合起来,实现智慧城市管理的定性、定量分析,如违章建筑、户外广告、占道经营等;应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等行业,为缓解城市管理矛盾提供科学化手段,从而带动城市建设管理的信息化、智慧化的快速发展。三、立得空间的三维发展平台倾斜摄影能够广泛应用于城市规划、建设和管理等各个方面,尤其在公共安全与应急反恐方面具有其他数据源不可替代的价值。倾斜影像能够使指挥决策者看到比正射影像更多的环境信息,从而更好辅助决策。相比只能看到屋顶的正射影像,倾斜影像可看到房屋侧面的紧急出口。倾斜影像上任意点之间可以进行准确量算,比如计算通视距离、设计制高点和狙击方案等。这些事发地周围的详细信息,在应急行动中关乎人员及财产的安全,有时甚至能起到决定性的作用。实景影像并不是平面的,它上面的每一点都有着真实、准确的坐标,影像中含有精确的物理模型可供用户按照需求进行测量和计算。空基移动测量系统是基于飞行器的高精度航空摄影测量系统,空基移动测量系统中由于用到的关键设备——空基移动测量设备(AMMD)可以用于导弹制导等军事应用,所以一直为国外禁运。即使民用用途也需要经过繁琐、冗长的许可申请。立得空间已研制出具有完全知识产权的空基移动测量设备(AMMD),它能提供实时载体的高精度位置、姿态数据,可与航测相机、激光扫描仪、雷达等组成不同类型的航空摄影测量系统。航空摄影测量系统装载于飞行器上,能在高速运动状态下从空中高精度采集空间地理信息,实现无控制航空摄影测量,能极大提高城市三维测绘的效率。地面的可量测实景影像(街景影像)主要适于获取地面的详细环境信息,其测量范围一般以50米以内为宜,例如:对5层楼以下的目标进行观测,可获得高分辨率的影像和精度,而对于更远的目标,其影像清晰度和测量精度会随之降低;倾斜影像则会由于摄影距离远、楼房遮挡等原因,无法获得地面详细的影像。因此可见两者各有优劣,结合起来则可以取长补短,相得益彰。为将从上至下的倾斜摄影影像与从下至上的街景影像整合为一体,立得空间专门开发了Truemap服务式实景三维数据应用开发平台。它具有实景搜索、实景测量、实景导航、实景地图管理、数据采集器、AR增强现实等功能,并强力支持二次开发,从而可供轻易搭建一个“从天到地”的影像城市。影像城市以“全要素、全纹理”的方式来表达空间,提供了不需要解析的语义,是物理城市的全息再现。实景三维技术是当今三维技术的应用主流,也代表着未来的发展方向。立得空间既在国内率先发明移动测量系统,同时也首创性的提出“实景三维影像城市”的概念,并在数字城市到智慧城市中的城市管理、公安、应急、智能交通、铁路、旅游、公众位置服务等领域开创了崭新的应用模式。截至目前,立得空间已为100多个城市的数字城市信息化项目提供了实景三维影像城市的解决方案,并率先发布了中国第一个面向公众的实景地图平台“我秀中国”。四、注重系统应用,做到了中国城市发展的新突破立得空间依靠其二十多年的发展历程,在海、陆、空领域形成了移动测量技术一体化解决方案与整体实力,并逐步迈入世界高精度惯性组合导航技术领导者行列。现如今,由立得空间自主研发的MMS系列移动测量系统已装备全军测绘部队,各地科研院校及专业测绘机构,并出口意大利、韩国、台湾等地,获得了国内外同行的高度认可。立得的地理信息资源,为政府决策、资源管理、生态建设、环境保护、城乡规划、城镇管理、防灾减灾、公共安全、社会保障等提供了极大的便利,立得的产品也成功进入测绘、交通、铁路、公安、边防等领域,得到广泛应用。同时,它在国内率先发明移动测量系统,亦首创性的提出“实景三维影像城市”的概念,并在数字城市到智慧城市中的城市管理、公安、应急、智能交通、铁路、旅游、公众位置服务等领域开创了崭新的应用模式。截至目前,立得空间已为100多个城市的数字城市信息化项目提供了实景三维影像城市的解决方案,并率先发布了中国第一个面向公众的实景地图平台“我秀中国”。由此可见,立得空间的快速发展顺应了当前信息化测绘发展的总趋势,在道路测量中具有足够的精度和可靠性,自动化程度较高。目前该系统已充分的实现市场产品化,在许多方面都得到很好的应用。这一高科技测量系统填补了我国移动测绘领域空白,为我国信息化测绘作出了卓越的贡献。美国国家地理空间情报局(NGA)认为:一幅图像胜过千言万语,惟有图像的方式才能做到赋予领导者敏锐的洞察力。相对于正射影像,在智慧城市的管理体系中,空基移动测量系统获得的倾斜影像能让用户从多个角度观察地物,更加真实地反映地物的实际情况,弥补基于正射影像应用的不足。通过配套软件的应用,能直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的量测,应用于国土、城管、房产等管理系统;能看到房屋侧面的