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导航与遥感的融合实例 ——使用高精度航拍图像服务智能城市

添加时间:2019-08-23 来源:环球新时空信息技术研究院 作者:曹冲
  美国政府机构越来越多地转向高精度航空影像来解决城市规划与管理的难题。最近的三个案例研究显示紧急9-1-1服务如何收集数据,以便为紧急服务提供更新的地图,以便尽快到达正确的地点; 揭示一个城市的公共工程部门如何简化数据收集,以实现更有效的基础设施管理; 以及如何让GIS专业人员即时访问最新的可用信息,而所有这些信息都在云端。
 
 
  

近景图公司的航空摄影飞机
 
  据说一张照片胜过千言万语。在航拍图像的情况下,位置数据被打包到每个像素中,图像可以挽救生命。紧急调度只是政府机构现在依靠高质量航空影像的一种应用。 通过他们自己的城镇和县的最新地理参考图像,政府机构不仅可以改善对紧急呼叫的响应,还可以简化公共工程和加强城市规划管理。
 
  近景图(Nearmap)公司,其业务是提供图像服务,它已经为全球超过8,200家组织和企业提供小型飞机用于图像采集。航空测绘公司提供高质量的图像,是通过云端提供的订阅服务。它的照片地图每年至少更新两次,因为植被变化,以提供不同季节的不同景像。

 
  Nearmap 的专利相机系统和软件管道使其能够采集航空照片,将它们拼接成无缝的数字地图,并在采集后几天内在线发布内容,上图为耐克在波特兰的总部
 
  与无人驾驶飞行器(UAV)或卫星图像相比,飞机摄影具有巨大的优势。飞机可以覆盖比无人机更远的距离,飞行员注意天气并在云层下飞行以提供最清晰的视觉效果。与基于空间的平台不同,飞机在较低的高度运行,也提高了分辨率,并且可以按需飞行,而不像卫星设置的轨道已经固定了它们返回目标区域的周期性。Nearmap强大的专利技术使其能够提供高分辨率航拍图像即服务:正交(直下)地图,多视角全景图和倾斜鸟瞰图,所有分辨率均比免费卫星图像清晰四倍。
 
  拍照完成后,图像会在几天内在云中拼接在一起,通过订阅服务可以在桌面、平板电脑和移动设备上查看和分析。Nearmap的主动采集模型是基于覆盖人口,人口越多的地方,每年采集的图像量就越多。Nearmap图像采集区域已经覆盖88%的澳大利亚人口,与70%的美国人口和75%的新西兰人口。Nearmap在许多区域的全年多次采集图像。这样为客户提供了树木有叶子和无叶子的视图,在无叶子的情况下,让客户可以看到一年中剩余时间通常被树叶遮挡的地面。
 
  飞行计划实现了涵盖的飞行、采集和处理图像达到430个城市区域,然后通过MapBrowser浏览器工具提供,或通过应用程序编程接口(API)提供,用于各种设计平台。当用户订阅Nearmap图像时,立即可用任何即时图像和所有历史采集的图像,而无需支付专用飞行航班费用。
 
  要采集地图的图像,飞机必须在自己的飞行路径上实现纵横交错的扫描。每次扫描都必须与之前的扫描重叠约70%。这是指垂直扫描是机下覆盖部分,倾斜就是其他一切,但通常不会超过30%。也就是说,倾斜图像对于构建图像点云的三维网格非常重要,可以看到各种角度的结构。
 
  更好的9-1-1报警地址映射。谢尔比县是田纳西州人口最多的县(927,644人)和地理覆盖区域(785平方英里)。孟菲斯是该县紧急通信区的所在地,负责当地9-1-1紧急系统的运营。该区为谢尔比县居民提供高效的紧急电话号码服务,使用最新的技术、设备和培训,为各种紧急服务提供商和调度中心提供服务。对于每个调度中心,该区域提供县地址位置映射,称为ALI(自动位置标识)的安全数据库,包含任何给定关联电话号码的确切9-1-1地址。


 
  纽约州奥尔巴尼:正在发生中的一场房屋火灾
 
  当9-1-1呼叫进入时,公共安全应答点将查询数据库以获取呼叫者的位置。然后将这些数据放入计算机辅助调度软件和该地区使用的9-1-1绘图软件,以帮助消防和救援、紧急医疗服务和执法部门立即访问业已更新的地图,也包含需要尽可能快地获得准确位置的GIS数据。9-1-1映射系统使用大地坐标在地图上绘制无线呼叫位置。该系统还对坐标进行反向地理编码,可以根据地图中附近其他要素(如地址点或街道),以便为9-1-1电信员用于计算所在的城市地址。对于过时的图像,该县必须开发替代方法来定位9-1-1系统的呼叫地址。办法是进入云端,通过Nearmap,可以访问当前图像,获得新地址的地理编码,并为9-1-1映射系统绘制新的道路(图4)。数据服务、基本地图、近景图像和第三方数据的综合影响正在改善公共安全的各个方面,包括执法、消防和紧急医疗服务。
 
 
  

谢尔比县9-1-1系统的映射图像
 
  在快速澳门赌城城市中的公共工程。达勒姆是北卡罗来纳州高科技研究三角区的所在地之一,也是杜克大学的所在地。这个城市正在发生经济和文化复兴。随着市中心区的复兴,前烟草区重建和重新利用到科技中心,以及别致的阁楼式公寓大楼,达勒姆正在迅速增长,其最近报道人口数量超过25万。2018年初,城市的爆炸性增长,促使达勒姆市公共工程部的GIS管理员和他的GIS专业人员寻求简化数据收集的方法。该部门管理城市的所有基础设施数据,包括映射不透水区域。根据美国地质调查局的定义,不透水表面包括高速公路、街道、人行道、车道甚至屋顶,这些任何不会吸收雨水的表面。相反,暴雨流入雨水的下水道,然后流入当地的小溪,有时会出现局部洪水。近景图的航拍图像,每年三次在达勒姆以2.8英寸的地面采样距离(GSD)拍摄,解决了这个问题(图像中每个像素的GSD代表地面上2.8英寸)。
 
  更高效的政府管理。GIS数据与航空影像相结合,为城市规划和城市澳门赌城管理实现了量身定制。例如,自2000年以来,北卡罗来纳州阿佩克斯的人口增加了一倍多。位于罗利和州三角研究园附近的Apex,在Money杂志的2015年“最佳居住地”中名列第一,引用了Apex迷人的市中心,评定学校和高薪技术工作。为了管理开发中的爆炸性增长,Apex的GIS专业人员需要即时访问当前信息。老派方法要求规划可以开车驾驶的街道、检查道路,并推出测量用的车辆。现在,Esri ArcGIS用于绘图和近景图高分辨率航拍图像的组合,使它们能够在六英寸精度内进行可视化和测量。“利用我们的GIS操作的能力,通过Nearmap得到了显着改善。其云解决方案的灵活性和与ArcGIS集成的能力,重新定义了我们如何快速响应员工和公民的要求,”Apex的GIS专业人士作如是说。这些解决方案的用例是多种多样的。执法部门呼吁来自Apex的GIS专业人员,迅速为正在进行或正在进行的调查提供当前的清晰的航空摄影。专注于澳门赌城的规划者负责在建设和维护道路时遵守州监管报告指南。环保主义者想知道是否有人正在挖掘受保护的土地。
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