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刘先林:当代大型测绘装备国产化的进展

新用户特别是公安,市政,对我们要求更广泛,更精细,更精确,而且要求更快,要更真实。过去数据生产主要消耗人力,现在大量的消耗计算时间。传感器集成过去是单一传感器,现在基本都是组合传感器未来会发展成为传感器的网络。

  3sNews讯 以“实干 创新 共赢 发展——发展测绘地理信息,助推美丽中国建设”为主题的中国测绘学会第十次全国会员代表大会暨2013年综合学术年会2013年10月12日在北京京西宾馆召开。上午大会特邀报告邀请了四位院士专家做了精彩的演讲。中国测绘科学研究院研究员、中国工程院刘先林院士对推动我们国家模拟测绘做出了重大贡献,也是我们国家顶级的测绘专家,他要报告的题目是《当代大型测绘装备国产化的进展》。
泰伯网

  以下为刘院士的报告文字实录:

  感谢大会!测绘行业短短二三十年经历了快速的发展,从模拟、到数字、到信息、到智慧,送生产图到现在的生产决策。GIS的新用户对我们提出了很多新的要求,老用户就是三家、规划、国土、房产。新用户特别是公安,市政,对我们要求更广泛,更精细,更精确,而且要求更快,要更真实。过去数据生产主要消耗人力,现在大量的消耗计算时间。

  传感器集成过去是单一传感器,现在基本都是组合传感器未来会发展成为传感器的网络。

  总的来说,智慧城市的到来我们认为,未来测绘生产是围绕着建立真正意义上的3DGIS建成的。

  首先讲一下科技部支持我们一个7000万的课题,生产一个平台航空Lidar、数码航空相机和国产激光IMU,十一五的时候就研制成功了,现在推广的有限。这是国产的陀螺(IMU),这个精度非常高,激光陀螺,大家可以放心的用,满足测绘用没有问题。

  数码相机推广的比较好,卖了30台,完成百个摄区,总面积100-200万km2。由于焦距可更换,适应不同的任务要求,基高比大,高程精度高,航摄高度低,航摄天气多。很多用户用了我们的相机之后,对我们相机评价是三个字“精度高”,后来发现运十二保护玻璃有问题,因为飞机保护玻璃非常关键,一定要控制在有光学的保护玻璃,或者是去掉。

  目前国产平台座驾和航空LiDAR均未实现教授,希望大家大胆使用。

  三维建模我们出了倾斜射影系统SWDC-5,-4卖了20来台,份额占业内三分之一的份额,这两年推出了-5,以型相机技术特点:

  用高档民用相机改造成为测量相机,畸变差小于3微米,影像质量非常好,而且它可以变会4型相机。最近两年5型相机销售比较快,焦距可以改变,我们是用民用相机改造成为测量相机。后处理解决方案有四个阶段:

  1、建立带有姿态数据的倾斜照片影像库

  2、用LiDAR的DSM、POS提供的有姿态的影像进行三维建模式

  3、用多偏相关匹配生产高密度点云取代LiDAR

  4、用GPS辅助多片空三(下视加斜视)取得POS

  (图) 这是法国度街景工厂,做出的模型,全自动三维建模。

  从我们来看,这个模型只能观看,它是一个零级模型,有几个问题必须要克服。一个是数据量太大,过密度点云,比激光大得多。第二个是没有框架,第三个是没有分类,第四实体属性没有。这不能满足3DGIS的要求,可以理解为三维的影像,必须要改进。与此同时我们研究院有一个软件,是张力博士做的,OIM,效果不错。

  特点:

  1、自动空三是斜片同时参加平差

  2、有模型结构线

  3、与3DMaX吴市时联机。

  无镜头设计,不是说焦距拿来就能用,首先下视和斜视焦距肯定不一样,有些相机下视和斜视一样,怎么能用?另外我们国家楼的间隔很近,楼很高,外国都是平房别墅,他们用50焦距就可以,所以我们两个设计完全不一样,一定要根据理论联系实际进行设计。

  生产镜头的厂商:中测新图、上海航遥信息。基本用的都是6000万、5000万镜头相源的相机。现在中国建模型要求很高,10公分,甚至于要飞到挖空地区,这样的相源是达不到的。

  SSW车载激光:它包含了我们测绘所用到的所有的传感器:GPS、IMU、激光、相机、DMI都用到了。我们这个设备关键设备都是国产,便于维护,性价比高。现在正在做SSW四型车三模式子母车,可以大车推/转扫,小车推扫。这个车的特点数据便于保存,面阵相机的影像清晰度高,更换载体不需要重新检校,精度高,GPS信号正常3-5CM精度,高精度路面高程测量可以达到2CM,失锁5分钟,仍可达到50CM精度。

  最重要介绍的就是软件。因为车现在已经做了很多了,有的配套软件很难买到,我们不是,我们的软件安全是配套的。软件是围绕着建立模型和建模配软件。首先就是要融合,把所有的传感器融合在一起,把点云做出来,同时把影像做处理,从得到点云之后开始生产零级模型,所谓零级模型意思就是只能观看没有结构,数据量很大,只能量程坐标,数据没有结构,没有框架,没有放层,这叫零级模型。我们也有零级模型,就是全体点云参加构网,自动布纹理,得到零级模型。零级模型基础上进行提取叫TQ,得到一级模型。一级模型就是按照几何特征,几何构建建的模型。一级模型基础上生产二级模型,二级模型是另一个软件就是联图软件,是几何构建,每一个实体有一个属性表。在这个基础上进行连接,树干和树冠连在一起,与此类似的比如X面、Y面联在一起就是一个垃圾筒、路面的一个什么箱子之类的。图就是二级的矢量用户开始可以用了,二级模型安史体建模,国标1:2000、1:500都要有所体现。二级模型基础上进行美化,三级模型3DMax。

  所有这个过程是靠一个点云工作站。整个过程用点云和项目线都在数据库里,看不到,必须要有一个工具,这个工具就是SWDY,点云工作站。矢量分成,选层显示,特别是可以对点云分层显示。

  第二个软件就是提取(TQ)软件。从点云开始把几何构建提出来。

  联图软件(LT),就是在几何构建基础上拼装成为实体模型,得到二级模型。比如我们发现斑马线也可以提出来,因为路面重新喷漆的时候可以算油漆用多少。也可以管到实体的路灯,到今年年底一级模型已经铺完,二级马上可以使用。目前城市精细建模主要是一些航飞飞不到的地方,未来比如三峡飞机不让进去,只能用车,没办法,小浪底也是这样。目前精细建模还是过程中,二级模型马上做出来,这样城市精细建模工作量就会小得多了。

  现在市面上比较流行3D地理参考影像。因为光看全景还可以,但是不是模型,用户又要坐标,怎么办?只好把后台的点云调出来,对于每一个影像的特征点,从点云上查出来它的重要性进行测量。这个已经占领了市场。我们主张是要搞实体模型。比如说我想改变试点,你就改变不了,精度也不够高,我要用真的立体也做不到,要把外部矢量老图叠加进去也做不到,而且未来虚实结合高端导航系统完全不可能。所以我们三维实体建模才是我们研究的方向,我们认为完全可以自动化,不是消耗人力的消耗,而是消耗GPU解决问题。

  激光建模测量系统目前正处于发展的初级阶段,还有很长的路要走,这种沉浸式三维GIS数据采集系统必将成为未来地理信息行业的重要采集装备。

  最后讲一下支持国产的事情,国产不是说一直不好,从85年以前可以说,所有的正摄投影仪都是85年的,但是这以后进口的只有三台,监测仪进口只有三台,36万美元,非常贵,我们只有36万人民币。全数字因为我们搞的早,国产设备占了96%,航空照片扫描仪我们只占24%、数码航摄仪只占22%,CORS软件基本全部是进口,这还是有一定风险的,所以需要支持国产。

  国产大型装备是曾经有过辉煌的,只是我们钱多起来了,“不差钱,国产设备占的越来越少了。当代测绘状况技术更新速度太快,而且技术负责,多传感器集成,国外很多厂商在设备还没达到成熟的时候就给你进行推销,所以经常花重金买来的设备不好用的情况时有发生。所以我们建议要制定市场的准入规则,进行监测,进行运用实验。同时可以搞“比武”大会,国产、进口的拿出来一块进行比较,这样可以更好的为领导决策提供依据。

  同时大家都要支持。因为需要是发明之母,我们改革开放三十年过程中,中国的科技技术总体上升很快,如果有巨大的国内市场需求的支持,再加上科研人员的创新和服务意识,建设创新性国家必定会在地理信息产业中体现出来。

  同时现在军方的北斗一定会带来新的机会。研究过程中我发现国运禁运能促进我们中国的创新国家的建设。像陀螺一样,他们禁运我们就发展的好。

  民营测绘企业是大型国产装备的推广的生力军,未来十年可以预见将迎来大型国产测绘装备的高速发展时期。谢谢!

  (此为报告人现场发言速记记录,未经报告人本人审核。)

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