Mô hình thành phố 3D để lập bản đồ đô thị với máy ảnh trên không

Nhiều thành phố yêu cầu lập bản đồ đô thị 3D với tốc độ nhanh chóng. Các công cụ 3D GIS đang được triển khai trên toàn thế giới bởi các thành phố chuyển đổi thành các đô thị thông minh và kết nối với nhau. Kể từ năm 1970, Aerowest GmbH của Dortmund, Đức đã cung cấp dịch vụ thu thập và xử lý dữ liệu không gian địa lý từ các bức ảnh chụp từ trên không. Kể từ tháng 2 năm 2017, họ đã vận hành UrbanMapper của IGI với tám máy ảnh 100 megapixel Công nghiệp Giai đoạn Một thu thập dữ liệu trên không cho các mô hình thành phố 3D một cách nhanh chóng, hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Hiệu quả trong bộ sưu tập chụp ảnh từ trên không theo chiều dọc và xiên

Vào đầu những năm 2000, hệ thống camera xiên đã được đưa vào nhiều ứng dụng chụp ảnh trên không đa dạng. Hệ thống sử dụng bao gồm nhưng không giới hạn: người xem máy tính để bàn nhiều góc nhìn, hình dung các mái nhà và mặt tiền của tòa nhà từ góc nhìn 360 độ, kết cấu thực tế của mô hình thành phố 3D và phép đo chiều cao tòa nhà bằng chế độ miễn dịch phân tích.

Aerowest của lịch sự – Lưới mô hình 3D

Ngày nay, các nhà quy hoạch đô thị và những người ra quyết định dựa vào bản đồ 3D để hỗ trợ nhiều sáng kiến ​​và hành động khác nhau. Bản đồ 3D được sử dụng để chuẩn bị cho những thay đổi trong cấu trúc thành phố, gia tăng dân số và quy hoạch đô thị, các biện pháp phòng ngừa thảm họa thiên nhiên và công nghiệp, hạn chế lạm dụng tài nguyên hữu hạn, kết hợp các thực tiễn bền vững, v.v. Do đó, các nhà quy hoạch thành phố yêu cầu một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy có thể dễ dàng sửa đổi theo thời gian để có được cái nhìn tổng thể về môi trường đô thị. Một lợi thế ngay lập tức của việc thu được hình ảnh xiên là khả năng xem các phần tử thường bị che khuất hoặc không nhìn thấy trong chế độ xem thẳng đứng. Các hình ảnh xiên cung cấp góc nhìn bổ sung về các đối tượng như mép đường, mặt tiền và các bộ phận bên dưới của tòa nhà. Hình ảnh từ trên không nadir cổ điển đi kèm với hình ảnh xiên có độ phân giải cao và chuyển các bức ảnh chỉnh hình cổ điển sang chiều thứ 3 với các đám mây điểm 3D và mô hình lưới 3D chi tiết nhất. Aerowest kết hợp cả hai thế giới với hệ thống IGI UrbanMapper mới được phát triển, kết hợp hình ảnh nadir và xiên có độ phân giải cao trong một thiết lập hệ thống duy nhất. Kết hợp độ ổn định hình học cao và hình ảnh chất lượng cao cho phép các nhà quy hoạch đô thị phóng to những chi tiết đẹp nhất. Do đó, các máy ảnh được sử dụng trong UrbanMapper cần phải có dải động cao để bù đắp cho các điều kiện ánh sáng khác nhau (chẳng hạn như các vùng bị che khuất) và độ phân giải cao. kết hợp các hình ảnh nadir và xiên có độ phân giải cao trong một thiết lập hệ thống duy nhất. Kết hợp độ ổn định hình học cao và hình ảnh chất lượng cao cho phép các nhà quy hoạch đô thị phóng to những chi tiết đẹp nhất. Do đó, các máy ảnh được sử dụng trong UrbanMapper cần phải có dải động cao để bù đắp cho các điều kiện ánh sáng khác nhau (chẳng hạn như các vùng bị che khuất) và độ phân giải cao. kết hợp các hình ảnh nadir và xiên có độ phân giải cao trong một thiết lập hệ thống duy nhất. Kết hợp độ ổn định hình học cao và hình ảnh chất lượng cao cho phép các nhà quy hoạch đô thị phóng to những chi tiết đẹp nhất. Do đó, các máy ảnh được sử dụng trong UrbanMapper cần phải có dải động cao để bù đắp cho các điều kiện ánh sáng khác nhau (chẳng hạn như các vùng bị che khuất) và độ phân giải cao.

Mô hình Thành phố 3D để Lập bản đồ Đô thị với Phase One Medium-format Cameras

IGI’s UrbanMapper bao gồm 8 máy ảnh 100 megapixel công nghiệp Phase One có thể chụp nhiều phối cảnh đồng thời với độ chồng chéo cao. Hệ thống camera được lắp đặt trên nền tảng ổn định con quay hồi chuyển và hoạt động với hệ thống AEROControl GNSS / IMU của IGI. Điều này cho phép xác định chính xác từng vị trí phơi sáng và hướng ảnh. Hệ thống này cho phép chụp ảnh hàng không định dạng lớn và hình ảnh xiên trong một chuyến bay.

Hans Joachim Benfer, Giám đốc điều hành Aerowest giải thích rằng hệ thống cảm biến trên không độc đáo đồng thời chụp ảnh dọc (nadir) và ảnh xiên với độ chồng chéo về phía trước hơn 80% ngay cả với độ phân giải cao nhất lên tới GSD là 2cm.

Bốn camera 100MP được lắp đặt để tạo thành chế độ xem nadir, ba trong số đó ở cấu hình RGB để tạo ra hình ảnh 300 megapixel. Camera nadir thứ tư phát hiện kênh NIR tùy chọn.
“Dựa trên thời gian phơi sáng ngắn và các cảm biến CMOS có độ nhạy cao, chúng tôi có thể thu thập hình ảnh ở độ cao bay 2.000 m (6.500 feet) với chất lượng hình ảnh tương tự hoặc thậm chí tốt hơn như hệ thống camera hoạt động trên máy bay hạng nhẹ hoặc máy bay không người lái từ độ cao bay thấp hơn” Benfer nói.

Chất lượng và độ tin cậy của các camera Công nghiệp Giai đoạn Một là vượt trội. Do độ nhạy cao của máy ảnh, IGI UrbanMapper có thể hoạt động trong điều kiện ánh sáng kém và ở tốc độ máy bay cao mà vẫn giữ được hình ảnh chất lượng cao. Trong 2 năm, chúng tôi đã chụp thành công hơn 1,2 triệu hình ảnh. ”- Hans Joachim Benfer, Giám đốc điều hành Aerowest.

Tạo mô hình thành phố 3D

Mỗi máy ảnh công nghiệp Phase One chứa cảm biến CMOS 100MP và mỗi ống kính sử dụng cửa chớp RS sáng tạo. Tốc độ chụp nhanh 0,6 giây mỗi hình ảnh và hiệu suất cao của ống kính RS Công nghiệp Giai đoạn Một, được tích hợp với bộ xử lý IGI, dẫn đến chất lượng hình ảnh vượt trội. Hệ thống có thể cung cấp Khoảng cách lấy mẫu mặt đất (GSD) 2cm ở độ cao bay 400m; GSD 5cm ở độ cao bay 1000m. Có thể đạt được độ chồng chéo về phía trước> 85% ở tốc độ bay 160kn.

IGI UrbanMapper2

UrbanMapper với tám camera hàng không 100MP Pha Một của nó thu được một lượng lớn dữ liệu. Việc xử lý dữ liệu này và tạo ra một mô hình chi tiết và toàn diện sẽ mất nhiều thời gian. Aerowest sử dụng song song phần mềm SURE Aerial của nFrames GmbH và phần mềm PHOTOMESH của Skyline Software Systems Inc. để tạo ra các mô hình 3D có kết cấu của các thành phố. Hình ảnh định hướng có thể được xử lý bằng bất kỳ phần mềm đối sánh hoặc quang ảnh nào trên thị trường.
Ngay cả các thành phố tự trị nhỏ hơn hiện nay cũng có thể đạt được các mô hình thành phố 3D chất lượng cao, hiệu quả về chi phí cũng như các hình ảnh chỉnh hình với độ chính xác từ 2 đến 10 cm.

Chụp ảnh hàng không nhiều góc nhìn mở ra nhiều cơ hội mới trong các ứng dụng dựa trên dữ liệu địa lý. Hình ảnh từ trên không với các máy ảnh đủ tiêu chuẩn cung cấp cách nhanh nhất để tái tạo hình ảnh 3D kỹ thuật số của thực tế cho tất cả các loại quy hoạch, khảo sát hoặc trực quan hóa.

Mô tả 3D của Frankfurt – Được phép của Aerowest

Takeaways

Việc bổ sung hệ thống IGI với các  Phase One Medium-format Cameras đã cho phép Aerowest:
• Đạt được một phương pháp nhanh chóng để tái tạo 3D kỹ thuật số truyền lại thực tế cho tất cả các loại quy hoạch, khảo sát hoặc trực quan.
• Cung cấp các mô hình thành phố 3D chất lượng cao, hiệu quả, giá cả phải chăng cũng như các bức ảnh chỉnh hình chân thực.
• Hoàn thành việc chụp ảnh từ trên không nhiều góc nhìn, mở ra nhiều cơ hội mới trong các ứng dụng dựa trên dữ liệu địa lý.