1、傾斜攝影測量調研技術總結一、傾斜攝影的定義傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域近年發展起來的一項高新技術，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息。這種攝影測量技術稱為傾斜攝影測量技術。所獲取的影像為傾斜影像。傾斜影像具備以下特點：（1） 反映地物周邊真實情況相對于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實的反映地物的實際情況，極大的彌補了基于正射影像應用的不足。（2） 傾斜影像可實現單張影像量測 通過配套軟件的應用，可直接基于成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，擴展了傾斜攝影技術在行業中的應用。（

2、3） 建筑物側面紋理可采集針對各種三維數字城市應用，利用航空攝影大規模成圖的特點，加上從傾斜影像批量提取及貼紋理的方式，能夠有效的降低城市三維建模成本。（4） 易于網絡發布傾斜影像的數據格式可采用成熟的技術快速進行網絡發布，實現共享應用。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片，鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱為斜片。正片與斜片對比圖二、傾斜攝影技術的特點（1） 真實性傾斜攝影鎮三維數據可寫實地反映地物的外觀、位置、高度等屬性，增強三維數據帶來的高沉浸感，彌補了傳統人工建模仿真度低的缺陷。（2） 高效率傾斜攝影技術借助無人機等多種飛行載體，可快速采集影像數據，實現全自動化三維建模。1-2年的

3、中小城市人工建模工作，借助傾斜適應技術只需3-5個月時間即可完成。（3） 高性價比傾斜適應數據是帶有空間位置信息的可量測影像數據，能同時輸出DSM、DOM、TDOM、DLG等多種成果，可替代傳統航空攝影測量。三、技術原理傾斜攝影的相機配有多個鏡頭，一般為3個或5個，同步獲取同一地物東南西北及頂部方向的影像。因此同一地物具有多視角的影像，及詳盡的側面信息，而后將這些影像通過區域網聯合平差、多視影像匹配、DSM生成、真正射糾正、三維建模等流程，形成最終產品。航攝飛行及各視角相片示意圖整體流程圖如下：傾斜攝影技術流程圖四、主要設備無人機目前傾斜攝影在使用上的趨勢還是以無人機居多，下圖為此次傾斜攝影巡

4、展的紅鵬無人機。紅鵬無人機示意圖相機世界上公認較早的傾斜攝影相機是2000年徠卡公司推出的ADS40三線陣數碼相機。此外比較有名的是美國Pictometry公司和天寶公司的多角度相機。此次參展的紅鵬相機紅鵬傾斜相機示意圖北京總公司有自主研發的傾斜攝影相機TOPDC-5和TOPDC-5U，參數如下：TOPDC-5技術參數技術指標光學鏡頭Schneider高消色差數字成像鏡頭焦距（垂直/傾斜）47mm傳感器類型CCD色深16 bit像幅尺寸（垂直/傾斜）9288 × 6000 /7360 × 5562傳感器尺寸（垂直/傾斜）55.7mm× 36.0mm /44.2mm

5、 × 33.4mm像元物理尺寸6 m相機傾角（傾斜）45°垂直相機視場角（航向/旁向）42° / 62°傾斜相機視場角（航向/旁向）23° / 31°存儲器容量1.2 TB / 架次最短連續曝光間隔3.5 s快門類型、曝光時間鏡間中心快門、1/2501/500s（四檔）最大光圈F5.6基高比（窄像對/寬像對）0.3/0.47TOPDC-5U技術參數技術指標傳感器尺寸（垂直/傾斜）23.4x15.6mm單像元物理尺寸（垂直/傾斜）3.9µm像幅尺寸（垂直/傾斜）6000x4000最短連續曝光時間1s曝光時間（快門速度）30-1

6、/4000相機傾斜角度45 º相機視場角度（航向/旁向）52 º/72 º最大光圈F5.6感光度（ISO）自動ISO100-16000焦距（垂直/傾斜）16mm重量1.8kg自主研發的TOPDC-5相機五、技術規范目前沒有明確針對傾斜攝影的國家技術標準。行業內一般認為遵循傳統航攝的相關技術規范。像片的獲取滿足相關航空攝影標準，數據處理滿足空三、DOM、DEM、DLG等產品生產標準。在北京總公司的試驗和生產實踐中得出如下經驗：影像重疊度（航向、旁向）均在60%至80%，最小不小于53%（能夠保證下視影像進行空三即可）；對旋片角可放寬要求，應放寬至35°或抽

7、片后達到常規航攝規范要求即可。六、傾斜攝影測量總體流程數據的獲取傾斜攝影技術不僅在攝影方式上區別于傳統的垂直航空攝影，其后期數據處理及成果也大不相同。傾斜攝影技術的主要目的是獲取地物多個方位（尤其是側面）的信息并可供用戶多角度瀏覽，實時量測，三維瀏覽等獲取多方面的信息。傾斜攝影數據的獲取是通過不同種類的飛行器，搭載不同型號的傾斜相機來進行采集從而實現覆蓋高、中、低空的，滿足不同面積、比例尺和分辨率需求的影像采集。數據的獲取系統主要分為三大部分：（1） 飛行平臺，小型飛機或者無人機；（2） 機組成員和專業航飛人員或者地面指揮人員（無人機）；（3） 第三部分為儀器部分，傳感器（多頭相機、GPS定位

8、裝置獲取曝光瞬間的三個線元素x，y，z）和姿態定位系統（記錄相機曝光瞬間的姿態，三個角元素、）。傾斜攝影的航線設計采用TOPPlan等專用航線設計軟件進行設計，保證其相對航高、地面分辨率及物理像元尺寸滿足三角比例關系。TOPPlan航線設計示意圖最后通過實施飛行獲取多視影像。數據的處理（1）空三加密及真正射影像獲取多視影像后，需要對其進行勻光勻色、幾何校正、空三加密、DSM生成、真正射影像生產等處理。目前的主流軟件還是用國外的街景工廠（Street Factory）等來處理。（2）三維建模傾斜攝影獲取的傾斜影像經過影像加工處理，通過專用測繪軟件可以生產傾斜攝影模型，模型有兩種成果數據：一種是單

9、體對象化的模型，一種是非單體化的模型數據。處理流程如下：三維建模流程圖單體化和非單體化三維模型示意圖單體化的模型成果數據，利用傾斜影像的豐富可視細節，結合現有的三維線框模型（或者其他方式生產的白模型），通過紋理映射，生產三維模型，這種工藝流程生產的模型數據是對象化的模型，單獨的建筑物可以刪除、修改及替換，其紋理也可以修改，尤其是建筑物底商這種時常變動的信息，這種模型就能體現出它的優勢，國內比較有代表性的公司如天際航、東方道邇等均可以生產該類型的模型，并形成了自己獨特的工藝流程。非單體化的模型成果數據，后面簡稱傾斜模型，這種模型采用全自動化的生產方式，模型生產周期短、成本低，獲得傾斜影像后，經過

10、勻光勻色等步驟，通過專業的自動化建模軟件生產三維模型，這種工藝流程一般會經過多視角影像的幾何校正、聯合平差等處理流程，可運算生成基于影像的超高密度點云，點云構建TIN模型，并以此生成基于影像紋理的高分辨率傾斜攝影三維模型，因此也具備傾斜影像的測繪級精度。影像提取的中間數據（點云）效果圖，如圖所示：點云構TIN示意圖這種全自動化的生產方式大大減少了建模的成本，模型的生產效率大幅提高，大量的自動化模型涌現出來，目前國內比較有代表性的技術有上海埃弗艾代理的（Smart3DCapure）、華正及AirBus代理的（街景工廠）、PhotoMesh等。Smart3DCapure軟件基于圖形運算單元GPU的

11、快速三維場景運算軟件，可運算生成基于真實影像的超高密度點云，它能無需人工干預地從簡單連續影像中生成逼真的三維場景模型，國內使用該軟件的公司單位有（廣州紅鵬、上海航遙、四維數創、河北測繪院、四川測繪院、湖南第二測繪院等）。像素工廠通過對獲得的傾斜影像進行幾何處理、多視匹配、三角網構建，提取典型地物的紋理特征，并對該紋理進行可視化處理，最終得到三維模型；國外代表性的有蘋果公司收購C3公司采用的自動建模技術，美國Pictometry公司的Pictometry傾斜影像處理軟件提供了EFS（Electronic Field Study）。無論是單體化的還是非單體化的傾斜攝影模型，在如今的GIS應用領域都

12、發揮了巨大的作用，真實的空間地理基礎數據為GIS行業提供了更為廣闊的應用基石。（3）大比例尺測圖國內外已有較多軟件可以針對傾斜攝影測量進行測圖級精度的作業。如此次參展的武漢天際航公司開發的DP-Modeler。它既可通過直接對原始影像交互式重建，亦可對Mesh模型（街景工廠、Smart3D成果）進行精加工，輸出精細化的三維數字城市產品。通過集成超低空傾斜攝影或手持相機近景拍攝，配合全站儀實測少量控制點，可達到厘米級精度矢量測圖，答復降低外業工作強度。DP-Moderler測圖界面數據的應用在智慧三維城市建設中，優于三維實景更能直觀的展現界面真實環境信息，故傾斜攝影三維數據可為智慧城市、規劃、國

13、土、測繪、軍事、災害應急、農業、林業、水利、旅游、電力、油田等多種行業提供二三維一體化的數據來源，通過GIS平臺軟件對其進行深度應用開發，為各類行業用戶提供完整、系統的解決方案與服務。例如，此次參展的超圖公司帶來的SuperMap GIS 8c，側重于強大的GIS分析功能；新興華安提供的智慧管網綜合解決方案；世紀安圖提供的不動產統一登記解決方案等等。SuperMap GIS 7c分析功能示意圖新興華安不動產統一登記解決方案平臺七、傾斜攝影測量技術的發展前景傾斜攝影測量技術以大范圍、高精度、高清晰度的方式全面感知復雜場景，系統具備高性能的協同并行處理能力，在新一代城市空間數據基礎設施建設中有著巨

14、大的發展潛力。隨著我國城市化進程的快速推進，精細化的三維城市模型作為城市規劃、建設、管理和信息化的基礎數據，得到了日益廣泛的應用并逐漸成為城市空間數據框架的重要內容。然而，傳統的航空和衛星遙感手段主要針對城市建筑頂部進行模型重建，而對側面的三維重建一直缺少有效的解決手段。傾斜攝影技術的發展，可以有效的解決這一難題，就愛那個靜態的基于立體相對和點特征的傳統攝影測量技術推向了一個新的高度，即動態的，基于多視影像和對象特征的實時攝影測量技術。這種以“全要素、全紋理”的方式來表達空間，提供了不需要解析的語義，是物理城市的全息再現，傾斜攝影三維技術是當今三維建模技術的主流，也代表著未來的發展方向。因此，

15、諸如高分辨率DSM，逼真的真正攝影像和精細的三維城市模型等傾斜攝影測量產品需求尤為迫切。發展基于多平臺、多傳感器的傾斜影像自動化、智能化處理技術，已經成為新一代數字攝影測量研究的核心主體。八、2016傾斜攝影巡展部分聯盟成員簡介1、 北京紅鵬天灰科技有限責任公司硬件供應商，微型無人機攝影測量系統2、 北京超圖軟件股份有限公司軟件供應商，Supermap GIS，傾斜攝影三維模型應用解決方案，側重與三維模型的瀏覽，管理，GIS分析功能3、 武漢際上導航科技有限公司硬件供應商，高精度GNSS無人機定位系統4、 北京視寶衛星圖像有限公司軟件、產品供應，海量數據處理系統“像素工廠”，高端傾斜立體攝影測量處理系統“街景工廠”5、 北京世紀安圖數碼科技發展有限責任公司軟件供應上，FME中國總代理，格式轉換、數據整合6、 北京華泰天宇科技有限公司硬件供應商，室內外一體化掃描儀，激光點云服務7、 武漢天際航信息科技股份有限公司軟件供應商，傾斜攝影精細化三維建模系統DP-Modeler，三維建模與大比例尺高精度測圖8、 北京新興華安測繪有限公司軟件平臺供應，提供深度定制地理信息服務，側重于傾斜攝影應用這是一場激動人心的巡展，可以看