傾斜攝影及4種傾斜攝影應用平臺介紹

傾斜攝影+GIS(一)

傾斜攝影越來越火，幾乎都上天了......。所以我們想來聊一聊關于它的一些內容以及背后應用的一些GIS平臺。

傾斜攝影

01、傾斜攝影——通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，可以同時從多個角度采集影像。通過引入該技術，使目前高昂的三維建模成本大大降低(然而實際上還是沒有降低，如果你能很好的應用Esri的CityEngine，實際上你不能，可能你就不會總是想到傾斜模型，后期有空我們會詳細說CityEngine的建模)，它在低空以45度角對地面進行攝影測量，可以獲得近地高分辨率航測影像。它克服了正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，可獲得5個或更多角度的傾斜攝影影像，大大提升了數據采集的速度和效率。

一句話——正射、傾斜的角度給地物拍照，最后得到的成片交給建模軟件(Smart3D\PhotsScan\Pix4D\Photomesh等)做空三、出模型——得到 真三維模型成果。航拍的照片通常會包含經緯度、飛機拍攝時刻航向角度、俯仰角度等信息，而建模的時候這些信息至關重要。

傾斜攝影拍攝示意圖

似乎一說好像也沒啥可新鮮的，原理就那樣、建模又是自動的......可是為啥就能那么火呢，優點來了。在說優點之前先給大家說說前不久巴黎圣母院發生大火的事——“2019年4月15日巴黎圣母院遭遇大火，損毀極為嚴重，同時法國總統馬克龍宣布將進行重建"。

且不說巴黎圣母火災事件是不是意外(其實我感覺不是。為啥呢，你看這張圖..........有人在火災現場微笑，看到這個新聞的時候，我真想來句(wo)兄 (cao)弟 (.........)厲害)。

好了，回歸正題：前面說到巴黎圣母院損毀極為嚴重，同時又要重建， 可是未毀之前的巴黎圣母院長啥樣呢，總得有個參考吧，巴黎圣母院長啥樣總得知道吧！于是乎就找到了以下谷歌地球上收錄的巴黎圣母院的傾斜攝影模型——巴黎圣母院原來長這樣

 

說到這里大概就明白了我想說的了，在我看來----傾斜攝影有一大優勢——不可移動文物保護、留存。當然這已經是傾斜攝影后期應用了。但也要說明僅僅有巴黎圣母院的傾斜攝影模型，重建工作還是很難進行的，萬幸的是藝術史學家Andrew Tallon從2010年開始歷時6年，首次運用先進的激光掃描結合實景技術，對整座巴黎圣母院的構造進行的精確還原記錄。相關記錄的誤差能控制在5毫米左右（五毫米!五毫米!五毫米!）。同時《刺客信條》的游戲設計師也曾花兩年時間按照1:1對巴黎圣母院進行還原，精確到每一塊磚。

嗯，不錯，這樣重建應該有希望了，也許哪天有機會去參觀一下呢是吧，夢想還是要有的！剩下的——就差錢了

傾斜攝影-創新

02、利用傾斜攝影技術的最大優勢在于可以全自動、高效率、高精度、高精細的構建地表全要素三維模型。自動建模和智能測圖一下搞定了攝影測量幾十年來苦苦追求的目標。所以呢，這項技術還是很厲(niu)害(bi)的。當然了更應該佩服的是那群通過計算機視覺技術利用足夠數量和有足夠重疊度的傾斜影像實現了三維重建的程序員，這才形成了傾斜攝影技術或傾斜攝影測量技術。而我自己覺得傾斜攝影這項技術帶來的最大創新在于這項技術帶來了——無人機、實景三維建模平臺軟件、實景三維模型后期建模修模、GIS+上下游產業應用的空間。帶來了一大批高薪就業的機會 。哈哈

整個傾斜攝影的應用可以囊括——無人機、傾斜攝影相機、航拍航線、航飛、空三、建模——面向應用（三維測圖、結合3DGIS定制開發應用）等。

傾斜攝影GIS應用平臺

03、第一次接觸傾斜攝影的時候遇到了一個需求——我覺得可以把它就叫"矢量化"吧，雖然他有個高大上的叫法——單體化——曾經我的老師告訴我有些專業名詞就是要說得專業一點，不然就顯得你不夠專業了，只不過本質上就是同一件事。學GIS的都知道，地圖學實踐第一件事應該就是"畫圖",老師會給一張影像，讓學生把影像上的房屋或者農田等地理對象按點、線、面等歸類畫出來。這樣做的根本原因是衛星或者飛機拍攝到的影像并不能自動對影像上的農田、建筑、道路等地物進行自動識別分類，所以需要手動的對影像上的每一類每一塊地物進行手動分類標識，以便后期的入庫存留管理(長期以來我都不是很明白這里入庫的意思，直到后來同學去做了類似的工作給我講了大致流程后才解我心中疑惑)。而對傾斜攝影模型來所，做的單體化就類似二維GIS影像矢量化一樣的工作，因為傾斜攝影模型本質上還是一張影像，只不過帶了Z值。

有機會我們來討論一下傾斜攝影建模，畢竟它其實也挺有趣的，而github上也有大神開源了底層建模的源碼......

幾家平臺介紹

1.Cesium——WebGL技術+三維球開源框架+大數據渲染

從師兄哪兒了解到，Cesium起初是一個做.NET的大神在自己項目中遇到的同時，思考基于webgl技術寫的一套三維虛擬地球框架，這讓我自然的聯想到為什么Cesium默認底圖是微軟的BingMap，可能這哥們很喜歡微軟。Cesium到現在已經迭代到1.56版，在各方面已經相當成熟。有OGC社區標準的3DTiles數據規范雖然積極因素很大，但是從國內國外使用Cesium來拓展自己webgl三維球的GIS廠商來看就知道了。

Cesium支持傾斜攝影分層分戶單體化、影像黑邊代碼控制透明、支持3DTiles傾斜攝影、BIM數據加載和lod，支持實WMS\WFS\WMTS標準OGS服務等。

2.ArcGIS ——ArcGIS的Web3D來得很遲

ArcGIS API for JavaScript4.x，Esri推出的旗幟鮮明對接64位ArcGIS Pro的WebGL開發包，ArcGIS這一套完全是自己自主開發，底層用了Dojo框架，用ArcGIS開發一個好處就是你壓根不必要準備好一個谷歌瀏覽器環境，dojo屏蔽了瀏覽器差異。不僅僅于此，用ArcGIS平臺一個好處就是你在桌面配的效果，只管放心的發布服務，桌面什么風格，發布后服務絕對就是什么風格，不用擔心風格、樣式丟失......，一個字："爽"！

短期內的web三維崛起，還是挺期待ArcGIS的。

3.SuperMap——借助二三維一體化占據國內三維市場第一

用超圖的軟件：流程簡易，容易上手入門，場景配置、服務發布流程簡易，國內服務好，有中文api，同時還能撥打客服電話咨詢開發中遇到的問題。

但是超圖的WebGL較早的投入到了Cesium的懷抱，而早期的Cesium 問題較多，超圖在拿到源碼后為了適配自己的其他產品，修復了不少bug，同時Cesium團隊也在對這些bug進行修復。后來就出現了超圖的代碼與Cesium團隊代碼合不上的情況，所以，所以、所以、到現在，超圖的WebGL版本還是1.41，其實社區已經有很大的更新呼聲了。相信不久就能更新了吧，因為1.4x到1.5x Cesium確實進行大的更新迭代和功能修復。

4.skyline——與谷歌地球同源的3D數字虛擬地球

其實在各家三維球開發過程中最避不開的就是相機飛行與四角矩陣的計算，Cesium提供的方法各種參數要一一的調試測試，費九牛二虎之力才能找到一個合適的角度，后來師兄教了我自己來計算四角矩陣我才差不多解決這個問題。在此之前飛行方法真的是很頭疼。不過假如你是使用Skyline，你就能體會到skyline提供的飛行方法多么的穩定、強大。