无人机倾斜摄影技术在三维实景GIS的应用
三维实景建模作为“数字城市”地理空间框架建设工程的一个重要组成部分，直观且真实地还原城市风貌。
无人机三维GIS作为一项新兴的测绘重要手段，具有续航时间长、成本低、机动灵活等优点，为城市的规划建设带来极大便利。
倾斜摄影技术及主要特点
倾斜摄影技术是一种新型的高科技技术，主要依托无人机为载体实现应用价值，通过在同一飞行平台上搭载5台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像，拍摄相片时，同时记录航高，航速，航向和旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理，获取地面物体更为完整准确的信息。 基于五目摄像头的图像获取方式 倾斜摄影技术的主要特点主要有以下四个方面： 01反应地物周边真实情况 相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地面上的各种建筑、自然景象等，更加真实反应实际物体的情况，由于倾斜摄影能增加侧面的深度信息，并且结合GPS相关技术支持，能够有效弥补了正射影像应用的不足。 02可实现单张影像量测 通过配套软件的应用，可基于成果影像进行高度、长度、面积、角度、坡度等的测量。 03建筑物侧面纹理可采集 针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模成像的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效降低城市三维建模成本。 04易于网络分布 倾斜影像的数据格式可采用成熟稳定的技术进行网络分享，通过发送图像的数据，可更快、更加便捷地进行共享应用。 三维实景模型与三维GIS 三维是将采集以及经运算分析后对数据的表现、展示，为我们提供了认知所处环境的方式，同时为探索所处的地理空间提供了实践的方法和工具。 三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。 01三维GIS介绍 三维GIS在实现地下、地表、地上、高空等“全空间”展现和分析的基础上，进一步打通了遥感、无人机、点云、倾斜摄影、BIM、VR/AR等技术环节； 实现了从地下空间到地上空间、从室外空间到室内空间、从现实空间到虚拟空间、从静态空间到动态实时空间的多维度空间融合。 三维GIS正得到了各行业用户的认同，在城市规划、城市管理、应急处置、常态化管理、虚拟旅游、智能交通、海洋资源管理、无线通信基站选址、环保监测、地下管线等领域发挥效用。 02三维实景模型 基于倾斜摄影测量的三维自动建模技术，是指基于图形运算单元进行快速三维模型的构建通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。 03三维GIS的优势 相比传统人工建模方法，三维GIS具有拟真程度高、建设周期更短、费用成本低等显著特点。具体如下： 真三维建模，可以展现建筑物立面、桥梁镂空等立体细节，是真三维，且最大程度的保存了目标区域的色调，更加真实。 三维实景GIS的应用 倾斜摄影技术的发展不仅扩展了遥感和摄影测量技术的应用领域，该技术的引进也使得三维城市建模的成本大大降低。目前，倾斜摄影技术被广泛应用于城市管理、国土资源管理、智慧城市、应急指挥、国土安全、地质防治等领域。 三维GIS为智慧城市和物联网行业信息化建设提供基于空间信息三维可视化的一张图综合管理解决方案，以时空信息可视化和时空大数据分析技术为智慧城市各垂直行业信息化赋能。 三维GIS应用于城市管理方面，主要有以下几个方面： 1.城市信息管理 1.1重点危房关注 危化品管控一直是奉贤区的重点管理领域，利用三维社区网格化管理平台可以集成社区内所有建筑的名称、位置、责任人以及联系方式等信息; 同时把需重点关注的房屋在实景三维模型上标注出来，设立主动检查提示功能，便于管理人员可以直观的看到辖区内需重点关注的房屋的位置及现状，实现管理前置，减少突发情况发生。 1.2实景分层分户 利用实景三维模型，将房屋信息和人员信息进行叠加，可以户为单位查询所属地址信息和相关户籍等信息。 每栋建筑可单独显示，并将楼层拆分，分层分户显示户籍信息和内部公共设施布局，可根据查询门牌号请求，展开楼层平面，展示分层信息，点选门牌查询户籍。 并对户籍数据进行信息到户的可视化户籍数据分层分户的处理方法。当区人口办数据库与本系统中已录入的户籍信息发生不一致时，系统会发出信息变动提醒。对所辖区域建筑内部设计图纸的收集和实地测量。 1.3后台数据可视化管理 由GIS技术为基础的三维平面地图实现，通过查找地图数据库中的关键词、门牌号、路名等方式，进行定位。 从政务网单向获取实有房屋信息、实有人口信息等。地图数据、三维模型数据的加载和浏览速度一直是制约GIS平台发展的一个重要因素。 同时平台自带丰富的图源信息：包括常用的电子地图、地形图、卫星影像图。 实现多尺度地图显示与切换、遥感影像多级显示与漫游、添加注记、查询定位、量测距离等功能，平台使用者能直观高效地查看各种现状数据。 2.城市街面管理 门面房管理信息 使用三维GIS叠加街面门面房信息，可以使信息数据以三维立体的方式呈现出来并实现信息数据的后台实时管理，实现长效管理。 3.建筑违章管理 建筑违章巡查 基于三维实景数据的城市违章建筑识别系统，包括数据采集模块、数据处理模块、建筑物特征提取模块、建筑物检测模块以及控制以上各模块的控制模块； 数据采集模块用于采集城市道路环境的全景影像数据及其周边建筑的三维点云数据。 后期进行数据信息自动比对，城市变量化的监测等应用。 4.城市变化量监测 5.感知设备的接入 5.1监控摄像机 在监控摄像机不断增加的前提下，如何将海量孤立、视角不完整、位置不明确的视频源进行有效汇聚，始终困扰着使用者。 现有的技术主要是在平面地图上进行撒点，造成的结果往往是局部地区很多的摄像头重叠呈现，不能实现精确的选择； 而三维视频融合技术，就是在技术融合大趋势下，结合当前先进的视频融合，虚实融合、三维动态等技术，实现三维场景实时动态可视化监控，更有效的识别、分析、挖掘海量数据的有效信息服务公共应用，实现精细化的管理。 5.2环境监测 随着城市化和工业化进程的日益加快，环境问题越来越被人们所关注。如何将大面积地区的环境质量、变化趋势用科学、准确、直观的方式进行展示，方便进行研究和监管，是目前环境监测领域中一项迫在眉睫的任务。 目前传统环境监测一般采取地面调查，需要大量人力物力来测量和描绘数据，工作效率低，并且存在监测漏洞、监测结果不及时等缺陷，不能直观、高效、动态的对区域环境进行监测。 针对以上问题，设计了一种环境变化三维监测方法，可直观、准确的对环境变化进行三维监测，效率高。 利用无人机搭载倾斜摄影系统获取研究区域的图像信息； 根据所述获取的图像信息，使用三维实景建模软件建立研究区域的三维模型； 将建立的三维模型利用三维模型浏览器进行分析，利用目视方法对研究区域内发生明显变化的目标物做定性标记和监测； 最后重复进行数据采集和分析，建立研究区时空动态变化信息集合，监测观测区域的环境变化情况。 同时可在无人机上搭载热成像仪等技术设备，进行航线规划定期巡航，实现环境监测的不间断性和高效性。 6城下管网信息管理
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