背景
倾斜摄影建模技术,基于倾斜摄影测量原理,可以将一系列倾斜照片转化为高分辨率的、带有图像纹理的三维网格模型。倾斜摄影建模具有高效、低成本、高度还原现实世界等特性,同时成果模型具有一定的测绘精度,可满足测绘需求。这些特性,使倾斜摄影建模技术在众多行业应用中有着广泛的前景,可以在很大程度上改变和扩展行业工作模式。在全国倾斜摄影联盟主办的倾斜摄影微课堂泰瑞专题课程中,泰瑞CTO黄栋博士针对倾斜摄影建模技术及倾斜摄影模型在各个行业中的应用进行了介绍与分享,如公共安全、应急救援、电力巡检、智慧旅游、智慧城管等领域。
分享嘉宾
泰瑞CTO黄栋博士,于德国卡尔斯鲁厄大学获得计算机博士学位。北京航空航天大学软件学院特聘教授。曾在西门子公司通讯安全研究中心(Siemens Corporate Research)工作, 从事信息系统集成和通讯系统开发工作。专业领域包括移动互联网和基于位置服务应用研发和设计,SCADA和智慧工厂,GIS系统以及智慧城市系统等。目前工作和研究重点为实景三维数据处理和GIS应用,计算机视觉和人工智能等技术在地理信息行业的应用等领域。
课程开始
在上次实景三维公开课中,介绍了PhotoMesh倾斜摄影自动建模工具,这次课程将延续上次公开课的内容,给大家介绍关于PhotoMesh数据成果的应用过程。
PhotoMesh倾斜数据生产其实只是整个三维实景服务产业链的一个环节,从下图可以看到全产业链的工作流程,包括从数据获取与处理,到数据整合与应用。



可以看出,除了倾斜数据之外,还要把DEM、DOM、BIM、矢量等多源数据都在平台上进行融合,才能搭建地上地下、室内室外全要素三维场景。在行业中应用让它发挥最大的价值。
平台
应用过程中涉及到的栅格数据融合,倾斜、人工、BIM三维模型数据的优化和融合,以及数据网络发布和云部署,都需要一个整体产品架构来支持。

上图所展现的就是我们整体的产品架构,可以看到我们的产品涵盖了全产业链的各个环节,能够提供全产业链一站式的解决方案。
TerraBuilder实现了栅格数据融合,通过DC直连机制可以发布PB级三维地形。
CityBuilder可以实现倾斜、人工和BIM多源模型数据的优化和融合,实现倾斜模型单体化和业务属性的挂接。
三维地形数据、模型数据、矢量特征图层可以用TerraGate以流方式发送到客户端。这个流程中用到的产品可以从后面的视频看到它们的架构关系。
在最新的产品中,还支持构建Paas级别的私有云方案和主流Iaas集成。
在解决了多源数据的加载融合处理之后,就可以开始开发应用了。比如像技术人员比较熟悉的编码环境IDE,我们开始三维应用也有这样一个IDE,就是TerraExplorer。这个开发环境提供了API接口,可以实现B/S或C/S架构的行业定制开发和移动端定制开发,构建成行业实际工作中实用的应用网页或应用程序。用户可以在PC端、移动端、网页端以及虚拟现实终端进行浏览、查询、编辑和分析。

TerraExplorer Pro还可以实现多种专业三维空间分析,包括地形分析、视线分析、视域分析、洪水淹没分析、阴影分析等。在即将发布的TerraExplorer Pro V7.0版本中,增强了对倾斜数据的空间分析能力的支持,可以在倾斜数据上做等高线和坡度分析,以及在工程领域用途很广泛的截面工具。
(1) 移动端
除了支持传统的桌面端应用,还可以在移动端进行浏览及功能开发。现在倾斜摄影数据在移动端也可以高效的加载和显示。
(2)网页端
对于浏览器端无插件形式H5的加载倾斜数据,随着浏览器对WebGL支持的改进,也是有了比较大的进步,城市级别的倾斜数据已经可以流畅的加载。
(3)虚拟现实浏览终端
虚拟现实浏览终端,我们针对VR头盔也有开发SDK,可以在HTC和Oculus头盔上加载三维场景,实现在三维场景中的沉浸式体验。
服务
到这里, 数据的加载、显示、分析和二次开发基本上通过这一系列的工具都可以实现。但我们在客户那里经常听到同一个问题,就是倾斜数据好看不错,可有什么实际用处呢?投入回报率在哪里?
实际上,倾斜摄影具有建模速度快、精度高、成本低、要素全、现实性强、真实性高等特点和优势,在很多行业中都可以展现它不可替代的地位和作用,甚至是很大程度上改变行业应用的工作模式。
接下来,就看下倾斜摄影技术及其模型成果在行业中的具体应用。
1公共安全
首先是公共安全行业, 倾斜摄影给公安带来的优势就是快速建模和分析。尤其是城市公共安全,倾斜摄影可以在很短时间内建立起某个区域的三维场景模型,给预案和安保部署、警力分配甚至狙击手位置的分析等提供基础。
2应急救援
同样的技术优势,也可以在应急救援中体现,突发灾害发生后,通过倾斜快速建模,指挥决策人员可以迅速得到事故地现场全貌,有助于制定完备的救援计划,从而更好的进行指挥救援。
3智慧城管
在城市管理,特别是城市变化动态检测,违建管理上,通过城市模型的定期更新和无人机可以实现定期检查违章建筑情况,从而辅助城市违建管理工作,减少了人工外业工作量,提高违建查处工作效率,也避免了人工的不准确性。
从后面的视频中可以看到,通过检测一段时间内城中村加高等拆迁过程中的违法现象,以及无人机采集不同时期倾斜数据对比所发现的违建面积,帮助政府节省了几千万的经费。这个投入产出比绝对有说服力。
4智慧旅游
对于旅游行业来说,倾斜摄影技术是必不可少的,自然风光,山河湖泊,不可能用人工建模去还原,倾斜是唯一选择。利用倾斜摄影建成的景区模型,配合VR设备还可以获得沉浸式体验。
5城市规划
对于城市规划行业,基于倾斜摄影模型的高真实性,城市规划相关分析的准确度大大提高,有效辅助决策城市规划工作。例如,城市天际线分析、日照分析等。
6不动产登记
虽然目前不动产登记系统还是以二维数据为主,但对三维数据的需求也在不断上升。应用倾斜摄影建模辅助不动产登记工作,如空间产权体确定、距离面积量测和外业辅助调查等,可以大大提高工作效率,可以说是颠覆了传统测绘工作模式。
7智慧水利
对于水利行业,倾斜摄影提供的真实、准确、及时的三维模型,可实现水利设施与地形无缝结合,并将各类动态信息、复杂关系及时准确地表达出来。在水利工程研究中,可解决如调水量、路线优化等实际问题,可对工程进行分析对比,提高数据精度和工作效率。
8智慧电信
电信也是倾斜数据和大数据分析结合的典型案例。基于倾斜摄影模型分析电信信号场强覆盖,可以得到更为接近真实准确的场强分布数据,对电信基站进行优化部署等工作。

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