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测量专业雄心之作——GZPI全景地图平台
 
 
2017-03-30 20:24 编辑:文 / 杨卫军(广州市城市规划勘测设计研究院城市地理信息中心) 浏览量:3483人
 
 

 
 

清明节放假后的第一个工作日,八点,广州越秀区建设大马路规划院门口,信息中心的两个小伙子正往奥德赛上装设备:簇新的Ladybug5全景相机,黑色,固定在四个真空吸盘支架上;电动三轮车,咔嚓,折叠成1.2mX0.7mX0.5m的大小,正好可以放在奥德赛尾部;佳能5D MarkII单反相机,配全景云台,还有笔记本、脚架、电池。装得满满一车,赶赴石门森林公园。

 

这是广州市城市规划勘测设计研究院(以下简称“广勘院”)城市地理信息中心全景地图采集组,十点到达石门,山上的雾气散了一些,在车顶装上全景相机、GPS,连接数据线到采集笔记本,一切就绪、踩油门,开始。采集车的怪模怪样,引起不少游人的围观,还自作聪明地发表评论,判定为测“PM2.5”!设备仪器下显著地标识着“GZPI全景地图采集”,大家不测“PM2.5”!

 

什么是全景地图?


高大上的全景地图

 

全景地图是一种实景地图服务,为用户提供城市、街道或其他环境的360度全景图像,这种真实准确、更富画面细节的地图服务,使用户真正实现了“人视角”的地图浏览体验,是近年流行的一种基于电子地图的技术应用。

 

早在2007年,谷歌首次在美国推出了GOOGLE街景,随着全球化和人员流动的加剧,人们希翼尽快对一个陌生地区熟悉起来的意愿为这项新技术提供了广阔的前景。GOOGLE全景地图现已拓展至北美、欧洲、亚洲、大洋洲、非洲的部分国家甚至是南极洲南冰洋南设得兰群岛的半月岛部分地区。

 

国内,2006年城市吧(www.city8.com)上线,甚至早于GOOGLE,为用户提供实景地图搜索服务,目前已拥有国内众多城市的街景地图数据。2012年,Tencent推出街景地图(原名soso街景地图),上线全景地图城市迅速发展至百座。2013年,百度在百度地图中深度整合百度全景,与Tencent街景正面交锋。

 

全景地图开创了一种全新的地图阅读方式,同时也开启了一种全新的三维虚拟体验,触发的不单是在线地图行业的跟随效应,还激发了城市管理各领域对新一代三维虚拟体验以及地图服务的需求。

 

全景地图,资金技术门槛高,如此“高大上”,只有谷歌、Tencent、百度这样的大型互联网企业才可以挑战吗?全景地图采集技术的关键是获得具有空间坐标的连续全景数据,从测量专业的角度看,可以通过移动测量系统实现。


移动测量系统的“第三类”

 

移动测量系统按照设备组成与可量测实现技术的不同,主要分为两类,一类是基于立体摄影测量的方式,一类是基于激光扫描仪的方式。针对第一类,如今又有了更新的基于计算机视觉的处理方式,产生了“第三类”:通过全方位全景相机拍摄的图像,对连续图像相邻两帧进行变化检测,从各点的变化对应各帧及相机的位置和角度等数据进行解析,实现可量测,如今晚开什么特马“征图”SZT-L10全景影像车。

 

城市地理信息中心在2010年“广州市智能交通管理指挥系统交通地理信息交通设施数据建库子项目”应用立体道路移动测量系统、2012年“广州市林业和园林局三维实景项目”应用吉信DPM技术,进行了全景地图数据生产与局域网发布。2013年广勘院投资近300万搭建的移动测量采集车,可以实现5米间隔的城市道路全景采集,具备全景地图街景采集的条件。有了这些技术储备,搭建大家自己的全景地图平台只是“一步之遥”了!


GZPI数字全景地图平台

 

为了丰富广勘院基础地理信息测绘产品,积极应对当前市场全景地图的应用需求,提升移动测量数据采集、生产、应用能力,广勘院测量专业开展了“构建GZPI数字全景地图平台”项目,由城市地理信息中心具体负责。

 

GZPI数字全景地图平台是涵盖全景地图采集、加工、管理、应用全流程的软硬件产品体系,研究开发:多种载体全景地图采集系统,实现多种环境的全景地图数据采集;全景地图数据生产工具App,形成一套完整的数据生产技术流程;可量测全景地图浏览系统,管理、展示、量测、发布全景地图。

 

与谷歌、Tencent、百度的全景地图不同,GZPI数字全景地图定位于向城市管理领域提供三维虚拟体验以及专题全景地图服务。经过调研分析发现,城市管理对数字全景地图的需求有两个层次,一是内部专业应用,在局域网发布,要求信息可读、地物可量测、热点可标记、模型可添加;二是面向公众提供城市管理专题全景地图,在互联网上发布,要求全景数据调度连贯快速,并提供多种方便快捷的跳转方式。因此,GZPI数字全景地图平台的技术体系是基于同一套原始采集数据,生产连续视频、序列街景两套应用数据,开发不同功能的全景地图系统,在局域网和互联网发布,技术体系如图1。

 

(1)多载体全景地图采集系统

 

广勘院的移动测量采集车能方便采集城市道路街景,但城市管理关注的河涌、街巷、绿地、广场不允许机动车通行,为了解决这个问题,大家研究了可装载在多种载体的全景地图采集系统。

 

多载体全景地图采集系统基于计算机视觉的方式构建,由Ladybug5全景相机、Ublox GPS、THINKPAD采集笔记本、供电设备组成,如图2。Ladybug5全景相机采集全景影像,通过6台500万像素高清CCD及低畸变镜头通过多相机同步App、图像拼接App,实时完成6CCD的图像采集、处理、拼接和校正,输出12000X6000dpi的全景图像。Ublox GPS采集空间坐标,通过ladybugCap采集App存储记录,与实景影像关联。

 

多载体全景地图采集系统灵巧轻便,可以装载到游船、电瓶车等载体上。对于非机动车道,大家采用电动三轮车作为载体,电动三轮车时速15公里/小时,承载2人,作业过程一人开车一人采集,经过改装,电动三轮车尾部可装载电池和相机。电动三轮车可折叠,电池箱、相机支架可拆卸,方便运输,目前已投入使用。

 

(2)全景地图数据生产

 

Ladybug5全景相机采集的原始数据为PGR格式,含有全景影像与坐标信息,数据量非常庞大,每秒8帧无损采集,采集一小时数据量就达到864GB,无法直接发布使用。需要对原始数据进行颜色校正、数据压缩、坐标校正、数据建库才能发布提供线上服务,数据生产涉及海量数据批处理、路网计算、图像批处理、视频批处理、多媒体数据压缩等关键技术。经过三个月的攻关,信息中心与首都师范大学联合开发了全景地图数据生产工具App,生产连续视频、序列街景两套应用数据。

 

(3)可量测全景地图浏览系统

 

数据生产完成后,通过可量测全景地图浏览系统管理、展示、发布全景地图,包括连续视频、序列街景两种展示应用方式。

 

连续视频实景与2D地图集成展示,用户可以从2D地图中获取浏览线路的宏观信息,从连续视频实景中获得微观信息。因其数据量比较大,适合局域网发布。结合城市管理应用需求,开发了连续视频播放、360°全景浏览、坐标距离面积量测、模型添加、热点标注、实景调色、历史数据对比、文字地图导航、专题先容等功能,系统界面如图3。

 

与谷歌街景、Tencent街景不同,连续视频实景地图提供移动360°全景感受,通过全景浏览器组件播放每秒8帧的360°全景视频,视频流与GIS精准匹配,在线实景可量测,可添加建筑、城市部件、植物模型,体验连续视频实景地图可登录http://www.gzpi.com.cn/xxxxx。

 

与连续视频实景的表现形式不同,序列街景全景地图以离散的单点360°全景数据形式存在,适合互联网发布,开发了360°全景浏览、指向跳转、热点跳转、文字地图详图导航、专题先容等功能。

 

序列街景全景地图采用Deep Zoom技术,通过提供多分辨率图像和使用弹簧动画来使加载和平移变平滑。全景图像数据采用Deep Zoom切片预处理方式进行存储,通过HTTP协议进行数据传输,在客户端动态拼接,实现高效数据传输,保证全景图像的调度速度与呈现效果,用户体验不逊于谷歌街景、Tencent街景,体验序列街景实景地图可登录http://www.gzpi.com.cn/yyyyy。

 

可量测全景地图浏览系统,自主3D数据引擎、纯底层架构设计,便于封装成产品;基于FLEX的设计方案兼容性、健壮性强;而且可以拓展到平板和手机设备(ANRDOID,IOS)。

 

5月26日,天晴,久违的蓝天出现,全景地图采集组又再次出动,本次采集的目标是花城广场“城市客厅”,是“广州市数字绿化全景地图”的内容。“广州市数字绿化全景地图”6月份要上线测试,10月份要完成600公里,这是“GZPI数字全景地图平台”的首秀!“GZPI数字全景地图平台”以后还有什么精彩表现?大家就拭目以待吧!

 

 

 
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