五分鐘學GIS _ 傾斜攝影技術

本期五分鐘學GIS我們來介紹傾斜攝影技術。

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什么是傾斜攝影技術

傾斜攝影技術是通過在飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個側視等不同角度采集影像。我們可以將它理解為一項進化了的攝影測量技術，它比傳統(tǒng)的攝影測量多了四個傾斜拍攝角度，從而能夠獲取到更加豐富的側面紋理等信息。

傾斜影像的采集

傾斜影像的采集主要分為兩個過程，首先是設備準備，其次是設計航線和實拍。

設備準備： 傾斜影像采集的設備包括航空器和傾斜相機。航空器可以是有人飛機或無人機，有人飛機多用于特大面積傾斜攝影，如國產的運十二、運五，中等規(guī)模作業(yè)可用無人直升機，如七維航測無人直升機，小范圍作業(yè)可用多旋翼無人機，如紅鵬無人機、大疆無人機等。傾斜相機方面，大多數(shù)傾斜相機采用下視、前視、后視、左視和右視五個鏡頭來獲取地物傾斜影像，比較常見的如徠卡RCD30傾斜相機、四維遠見SWDC-5傾斜相機、紅鵬微型傾斜相機等。

設計航線和實拍： 傾斜攝影的航線設計采用專用航線設計軟件進行設計，其相對航高、地面分辨率及物理像元尺寸滿足三角比例關系。設備組裝就緒并規(guī)劃好路線后，實施航拍，得到具有一定重疊度的多角度影像，傾斜影像采集部分就完成了。

傾斜模型生產

傾斜攝影獲取的傾斜影像經過影像加工處理后可以進行模型生成。建模技術主要分為三類，他們分別是：

第一類傾斜攝影 + 機載激光掃描建模 ，即由傾斜攝影提供模型紋理、由機載雷達構建模型骨架，再通過適度的人工干預生產出傾斜攝影模型，常見輸出的格式有.obj、.max等，目前具備這種建模工藝的數(shù)據(jù)廠商有：武漢華正、東方道邇及中科遙感等。

第二類傾斜攝影 + 人工干預建模 ，也是對傾斜攝影數(shù)據(jù)進行自動化建模，再通過修飾軟件進行人工修飾。修飾的細節(jié)包括：模型的骨架變形、建筑物底部紋理的遮擋等。修飾后的模型成果不破壞自動化模型成果的結構。目前具有這種工藝的軟件有天際航的DP-Modeler等。

第三類傾斜攝影自動化建模 ，只通過傾斜攝影獲取的多視角影像來生產模型，即Mesh（三角網）模型。目前市場上的自動化建模軟件包括街景工廠、Smart3DCapture、Altizure、PhotoScan、Pix4D、無限界等。這種模型輸出的常見格式有osgb、dae、obj、s3c（Smart3D私有格式）、3mx(輕量級的開放格式)等。自動化建模的過程可以簡單描述為：先經過幾何校正、聯(lián)合平差等一系列復雜的運算得到帶有高程的稠密的點云數(shù)據(jù)，抽稀，然后構建一張連續(xù)的TIN三角網，最后把拍攝的高分影像貼到三角網上，最終得到傾斜攝影模型，如下圖。

傾斜攝影建模技術有哪些優(yōu)勢？

傳統(tǒng)三維建模通常使用3ds Max、AutoCAD等建模軟件，基于影像數(shù)據(jù)、CAD平面圖或者拍攝圖片估算建筑物輪廓與高度等信息進行人工建模。這種方式制作出的模型數(shù)據(jù)外觀表達美觀，局部細節(jié)變形率低，但精度較低，紋理與實際效果偏差較大，并且生產過程需要大量的人工參與，制作周期較長。傾斜攝影技術通過高效的數(shù)據(jù)采集設備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證，并且有效提升模型的生產效率，采用人工建模方式一兩年才能完成的一個中小城市建模工作，通過傾斜攝影建模方式只需要三至五個月時間即可完成，大大降低了三維模型數(shù)據(jù)采集的經濟代價和時間代價。

傾斜攝影模型與

傾斜攝影模型作為三維GIS數(shù)據(jù)的重要來源之一，越來越多地應用到三維GIS項目中。在智慧城市的管理體系、旅游、景區(qū)等行業(yè)應用中，傾斜攝影模型能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實地反映地物的實際情況，彌補基于二維地圖及傳統(tǒng)虛擬三維模型應用的不足。

傾斜攝影模型通過單體化操作，可以實現(xiàn)與其他傳統(tǒng)三維模型數(shù)據(jù)同樣的GIS應用，如模擬建筑物拆除，滿足規(guī)劃行業(yè)應用；對建筑物進行高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，應用于水利、能源開采等管理系統(tǒng)；在三維場景中能看到房屋側面的緊急出口，傾斜模型上任意點之間可以進行準確量算，比如計算通視距離、設計制高點和狙擊方案等，這些事發(fā)地周圍的詳細信息，在應急行動中關乎人員及財產的安全，有時甚至能起到決定性作用。

最后，我們以傾斜攝影模型應用案例來結束本期的內容，在我國地理信息產業(yè)今后的發(fā)展中，傾斜攝影技術無疑將扮演更加重要的角色！

如何在gis里建立三維城市模型

用cityengine，根據(jù)你已經有了的數(shù)據(jù)，分分鐘可以做完。

3.18

既然有人感興趣我就多說幾句。

1、你已經有了DEM，那么下載一張影像圖浮在DEM上可以基本上把三維地形做出來。

2、在GIS里面做好建筑基底要素數(shù)據(jù)庫，其中就包括了你的建筑層高、高度等等屬性。

3、看網上教程學會在cityengine里寫幾個簡單的建筑體塊規(guī)則。

4、通過拍照獲取建筑立面材質、開窗、風格等，將規(guī)則賦予建筑基底就能生成了。

之所以建議使用cityengine的原因是題主作為規(guī)劃出身，掌握并熟練ArcGIS挺重要的。cityengine與ArcGIS天然銜接，學習cityengine的同時也能將ArcGIS也學習了。同時cityengine的大批量建模對城市規(guī)劃的建模優(yōu)勢很大，而3Dmax或SU與之相比的話顯得精細化了，無疑增加了工作量。

什么是GIS技術？

GIS是英文Geographic Information Systems的縮寫，中文習慣譯為地理信息系統(tǒng)。通常泛指用于獲取、存儲、查詢、綜合、處理、分析和顯示地理空間數(shù)據(jù)及與其相關之信息的計算機系統(tǒng)。它是隨著計算機技術和地理科學等的發(fā)展而發(fā)展起來的，它通過計算機對各種地理空間數(shù)據(jù)進行組織、管理、統(tǒng)計、分析和顯示，生成并輸出用戶所需要的各種地理信息，它由計算機、地理信息系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)庫、分析應用模型和圖形用戶界面及系統(tǒng)管理人員所組成。

自從20世紀60年代初GIS概念在加拿大提出以來，隨著多學科、多技術的發(fā)展和密切結合，尤其是計算機技術和空間分析理論的飛速發(fā)展，GIS的含義和應用在不斷擴大，GIS技術在最近20多年內取得了驚人的發(fā)展，并廣泛地應用于各個領域。例如，土地信息系統(tǒng)可看成是GIS技術在土地管理的具體應用，因此，GIS技術是土地信息系統(tǒng)建設最為關鍵的技術之一。

目前，GIS技術的幾個發(fā)展主要表現(xiàn)在：

（1）三維GIS和時態(tài)GIS的發(fā)展已取得了一定進展。

（2)GIS和GPS、RS三者結合的技術日益成熟。

（3）空間數(shù)據(jù)的存儲管理技術發(fā)展迅速。

隨著對象—關系數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展，將空間數(shù)據(jù)無縫集成在DBMS中已成為現(xiàn)實。關系數(shù)據(jù)庫（RDBMS）和GIS的結合，利用RDBMS存儲GIS數(shù)據(jù)，并通過RDBMS存取和操縱這些數(shù)據(jù)。新的RDBMS（如ORACLE產品）支持新的對象—關系模型，從而可以更好地支持空間數(shù)據(jù)類型（4）組件GIS技術。地理信息系統(tǒng)的組件化，就是采用組件（Component）技術實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)基礎平臺和應用系統(tǒng)。其本質就是軟件可復用技術。COM GIS就是采用了面向對象技術和組件軟件技術的GIS系統(tǒng)，其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個組件，每個組件完成不同的功能。各個GIS組件之間以及GIS組件與非GIS組件之間，都可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS基礎平臺及應用系統(tǒng)。組件式GIS代表著當今GIS發(fā)展的潮流。

（5)Web GIS技術。Web GIS是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎之上實現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務處理等功能，是Internet技術應用于GIS開發(fā)的產物。互聯(lián)網（Internet），尤其是萬維網（WWW），已經成為GIS的新的操作平臺。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為一種大眾使用的工具，從WWW的任意一個節(jié)點，Internet用戶可以瀏覽Web GIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。