DataV 核心解密（三）：倾斜摄影应用
什么是倾斜摄影？
倾斜摄影技术是测绘领域近年发展起来的一项高新技术，突破了传统正射影像只有垂直角度的局限，通过无人机搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，能够实现大规模区域的快速三维重建，并以真实影像作为模型贴图，是对真实世界进行快速三维重建的有效方式。
由于贴近真实世界的突出优点，倾斜摄影在业内通常被称为真三维模型；目前越来越多的数字孪生项目将倾斜摄影模型作为数字城市的空间基座。
同时，国家政策也在推动倾斜摄影行业快速发展，已经形成了一个千亿级的市场规模。2020年9月，国家自然资源部在“实景三维中国”计划中提出：“十四五期间，根据自然资源领域治理体系和治理能力现代化要求，完成全国地级以上城市三维模型的构建，形成满足自然资源精细化管理需求的服务能力”。
截止目前，已经有深圳、重庆两个城市完成了符合国家标准的全城规模的倾斜摄影模型采集，将数字孪生城市建设模式推进了新阶段。
01 倾斜摄影简介
倾斜摄影采集设备示意：大疆无人机
倾斜摄影采集方式示意
来源 bing 搜索
倾斜摄影数据样例：重庆国际博览中心
02 倾斜摄影应用场景
倾斜摄影在数字孪生城市的应用场景很多，核心优势是快速建模与贴近真实影像：
测绘应用-拆迁赔偿估算：城市旧城区拆迁过程中利用倾斜摄影进行拆迁面积的快速测算
应急指挥-抗洪救灾：对防洪大坝等应急现场进行倾斜摄影快速建模，实现数字化应急指挥
为什么要用倾斜摄影？
01 倾斜摄影的优势
倾斜摄影比二维影像提供全方位信息
倾斜摄影比手工建模更加逼真
倾斜摄影的采集速度高于人工建模
与其他自动三维重建技术比较，倾斜摄影成熟度最高
02 倾斜摄影的劣势
模型数据体积巨大，单项目 10G 以上很常见
数据处理加工耗时久
特定的场景重建效果较差
很难进行模型的二次创作加工，无法精细艺术加工
几何细节不如人工建模精细
数字孪生应用：
倾斜摄影的数据融合怎么做
很多“真三维”数字孪生项目往往只引入了倾斜摄影原始三维模型，只为了视觉效果贴近真实物理世界，只解决了“看”的问题；为了解决“用”的数据交互/融合问题，还需要对倾斜摄影原始模型进一步加工处理。
倾斜摄影自动化建模生成的是一个连续的三角网模型，在语义上不会把建筑、地面、树木等要素区分出来
与人工建模、BIM模型相比，原始的倾斜摄影在模型的语义化分割方面很弱：
为了识别倾斜摄影模型中单个要素的语义、属性，以及实现对单个要素的交互如点击等，就必须对单个要素进行区分，技术上称为“倾斜摄影单体化”。
倾斜摄影“单体化”需要把单独管理的模型对象、构件作为一个个单独的、可以被选中的实体独立出来，并且可以附加属性数据，这些属性数据可以支持查询统计，以及作为联合查询的交互输入条件；倾斜摄影只有具备了“单体化”的能力，模型数据才可以支持数据融合的实际业务管理场景，而不仅仅是被用来展示三维模型视觉成果。
01 倾斜摄影单体化技术
“单体化”技术路线分为“静态单体化”和“动态单体化”两个方向，静态单体化又包含“矢量面切割”、“模型重建切割”两种方案
单体化方案的比较
单体化方案的选择
对于单体化技术方案的优劣，不同的业务场景有不同的评价标准；
展示为主的项目场景
“模型重建切割”方案，可以显著提升模型的视觉效果，因此受到展示为主项目的偏好
业务实战项目
由于实战场景有大量的交互、数据检索查询，因此注重单体化的交互能力和数据属性扩充的灵活性，“动态单体化”更加实用
数字孪生场景特别注重数据驱动与数据融合，因此“动态单体化”更有优势；模型的外观质量可以在倾斜摄影生成过程中提升。
02 单体化与数据融合
“动态单体化”在三维渲染过程中，动态地把对应矢量底面套合在模型表面，因此可以充分利用GIS系统对现有矢量数据的查询计算分析等能力，如查询周边地物，制作专题图等
交互融合
使用者能够直观地与单体模型对象的位置、形态、色彩以及四周的情况进行交互，达到真实世界的感官体验；单体化的模型对象都具有独立的属性，点击、剖切、筛选等交互行为都可以识别单体模型对象属性；
检索融合
通过单体模型的交互能力如点击模型等，可以把单体矢量的属性数据作为其他业务系统的数据查询条件进行传递，实现空间-业务数据的融合联动。
基于 DataV.CityPro 的
倾斜摄影应用
DataV.CityPro 支持倾斜摄影的三维瓦片流式加载，支持动态单体化的矢量数据渲染与交互，整体工作流如下：
01 数据格式转换: OSGB-S3M
倾斜摄影是多源异构三维模型的一个重要来源，由于三维模型格式种类及其繁多，标准复杂，因此在大规模加载应用情况下，渲染引擎会采用一种统一的三维瓦片形式，借此来屏蔽渲染引擎对众多三维模型格式的匹配兼容成本。
当前主流的三维瓦片主要有三类：
3D Tiles：主要由老牌开源地理库 cesium 推动，具备整套开源工具链
S3M：国产 GIS 厂商超图推出的三维瓦片标准
I3S：国际 GIS 龙头厂商 ESRI 推出的三维瓦片标准，符合 OGC 规范
DataV.CityPro当前支持国产三维瓦片标准 S3M，OSGB 格式的倾斜摄影模型可以通过超图 iDesktop 软件或者超图开源的 OSGB-S3M 转换包将倾斜摄影 OSGB 文件完成格式转换。
转换之后的 S3M 瓦片可以用静态文件服务的形式使用，scp 文件的 url 即是引擎所需的加载地址。
02 加载倾斜摄影数据
在 DataV.CityPro 中选择添加“倾斜摄影”模块，默认自带重庆国际博览中心的样例倾斜摄影数据。
加载自定义倾斜摄影数据，可以通过更改数据形式为“自定义”，然后将 S3M 倾斜摄影的 scp 地址输入即可。
03 交互搭建
加载矢量数据
矢量数据样例数据，包含二维矢量面，以及属性字段，包括识别 ID 等等，用于数据融合与交互。矢量数据可以用超图等各类 GIS 工具生成。
通过开启“交互开关”，倾斜摄影模块就支持矢量面的交互，包括鼠标的单击、双击，以及回调 ID 抛出矢量数据的属性。矢量数据的渲染样式也可以自定义设置。
蓝图搭建交互
倾斜摄影模块导出蓝图节点，交互方式支持鼠标单击和双击模式。
矢量数据的传递，可以通过逻辑节点提取；矢量数据的几何体属性里的数据都会包括在“data”字段里抛出，可以作为其他业务数据的查询输入条件。
多尺度空间联通
倾斜摄影模块双击交互与 DataV.CityPro 特有的“蒙太奇平行空间”多场景支持结合，可以零代码快速搭建出“中观城市场景”与“微观 BIM 场景”的融合，形成 CIM 业务的多尺度空间联通。
在 DataV.CityPro 中新建 BIM 场景，加载所需的 BIM 资源，并将场景导出到蓝图。
将倾斜摄影模块双击节点与 BIM 场景节点切换连接，并加上场景返回的蓝图逻辑。
最终倾斜摄影模与 BIM 联合应用的效果如下：
本文倾斜摄影数据由重庆数地科技有限公司提供支持
结语
对真实世界的自动化三维重建一直是 CG/CV 行业前赴后继不断尝试解决的难题；目前业内的进展，对于微型场景如单个饮料瓶等物体，结合 AI 已经可以实现语义化切割的自动三维重建，媲美人工建模。但是对于室外大场景的自动三维重建，从算法到采集硬件等等，都还未能做到类似微型场景的理想水平。
目前，倾斜摄影虽然在模型语义化分割、模型精度等方面不太完美，但是在贴近真实世界、过程自动化、实施成本、整体技术链成熟度等方面，已经是市面上最理想的低成本大规模三维重建技术方案。
随着国家政策的鼓励和“全景中国”的推进，预计倾斜摄影将会成为数字孪生项目的主流三维模型来源之一。