可量测360°街景地图建库与在线发布技术分析

刘 勤，刘坚耿，严 俊

（1.浙江省义乌市勘测设计研究院, 浙江 义乌 322000）

可量测360°街景地图建库与在线发布技术分析

刘 勤1，刘坚耿1，严 俊1

（1.浙江省义乌市勘测设计研究院, 浙江 义乌 322000）

提出一种融合360°高清全景影像和三维激光点云的可量测街景地图建库与快速在线发布技术。首先对可量测街景地图的特征和数据模型进行探讨，提出基于车载三维激光全景移动测量系统的连续可量测街景处理和建库方法。其次，提出了可量测街景影像在线发布的技术框架，设计并开发了基于Flex的街景客户端浏览控件。最后，以天地图·义乌为例，开展从车载三维激光全景移动测量系统数据采集、数据处理到街景发布实践，建立了义乌市可量测街景地图在线服务，并与市级地理信息共享服务平台无缝对接，实现了市级地理信息共享服务平台街景在线发布。

可量测街景；三维激光扫描；移动测量系统；Flex；街景服务

城市三维可视化表达是城市地理信息公共服务平台和智慧城市研究的一个主要方向。传统的单纯使用带纹理贴图的三维线框模型对城市地理环境的重建难以真实还原城市场景信息[1-5]。信息量丰富、直观易读、更新和便捷快速的城市360°街景地图以街道连续全景影像全方位真实呈现环境信息，浏览者可以拖拽地图从不同的角度浏览真实物体，形成一种全新的三维空间立体效果，被广泛应用于智慧城市地理信息公共服务[3,4]。国际上，Google地图2008年推出其街景服务Street View，微软于2010年推出其街景服务技术预览Street Slide[6-8]。国内，城市吧、SOSO地图、百度地图相继推出其街景全景服务[8,9]，但还停留在全景图浏览阶段，尚未形成街景地图深度应用体系。本文提出一种融合360°高端全景影像和三维激光点云的可量测街景地图建库与快速发布技术。

1 可量测街景地图定义及其数据模型

360°城市街景地图将传统二维电子地图所无法表达的立面信息通过高清摄影的方式呈现在用户面前，通过全息纹理、真实场景展现道路两侧的城市细节，给予用户身临其境的体验。一个可量测街景由360°全景影像及其内、外方位元素构成，通过唯一的GUID进行标识、存储和索引，其数据模型为：

DMI={GUID,InnPara,ExtPara,ImageDate} (1)式中， GUID表示可量测实景影像的唯一编号，根据其产生时间和内容自动生成； InnPara表示内方位元素，主要用于描述摄影中心与相片之间相关位置以及相片畸变参数；摄影中心与相片之间相关位置包括3个参数，即摄影中心S到像平面垂距（主距）及像主点在像平面坐标系中的坐标Xo、Yo；相片畸变参数可根据不同的畸变模型选择；ExtPara表示外方位元素，主要用于确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态； ImageDate表示可量测实景影像的影像数据本体，通常采用jpeg、tiff等格式存储。

可量测街景地图不但要以真实的方式展现三维空间，而且要能够使得地理信息、图片信息和空间分析等有机结合。因此，可量测街景除具备360°全景可视化的特征外，还具有直接三维可视化、可量测、可标注和可定位等特点。因此，可量测街景不仅要具有连续的360°全景影像，后台还需要三维激光点云提供量测定位数据。通过将三维激光点云数据与全景影像配准，从激光点云中提取立面建筑物的面片，实现基于街景影像的单片量测、基于面片的街景跳转、标注、链接，街景定位搜索以及影像间的无缝浏览，如图1。

图1 全景影像与点云融合的可量测街景

2 可量测街景处理和建库技术流程

可量测街景需要建立统一的时间和空间坐标参考，以绝对的空间位置实现与其他地图数据的关联。基于车载三维激光全景移动测量系统进行可量测街景采集、处理和建库的技术流程如图2。

车载三维激光测量系统采集道路360°全景影像数据和三维激光点云，在统一的POS定位定姿数据支持下，将连续全景影像与三维激光点云数据配准。可视化浏览时利用街景影像，量测时直接利用三维激光点云数据，充分发挥街景影像的直观可视化特性和激光点云数据量测性，实现基于连续全景影像的量测。考虑到互联网浏览的数据，还需要对全景影像进行金字塔切片，基于三维激光点云进行面片提取，建立具有地理参考的可量测街景影像库，为后续街景服务的建立和客户端浏览奠定基础。

图2 可量测街景数据处理与建库

3 可量测街景在线服务发布方法

可量测街景数据成果在线服务发布以SOA架构，采用基于组件架构和策略来进行系统层次体系架构设计，采用面向对象的方法对组件与服务进行构建。在数据层面上，通过良好的数据模型设计来应对各种变化。在实现上，通过各个层次的复用提高系统的开发效率和系统的灵活性。可量测街景服务需要覆盖城市道路密集的全景影像数据，每个全景影像数据文件大小超过20 M，基于空间位置请求全景图片需要较高的网络带宽，直接影响可量测街景影像服务的用户体验。渐进式网络传输与浏览方法被广泛应用于在线地图服务。针对连续可量测街景影像快速、高效客户端浏览问题，可量测街景影像在线服务发布首先需要对高清全景影像进行金字塔切片，对每幅全景影像建立金字塔切片数据模型，实现街景渐进式传输浏览，保证用户在不同视角浏览街景影像时相同的用户体验。可量测街景地图在线服务发布技术方法如图3。

根据街景影像金字塔切片数据模型，本文以富客户端Flex为开发工具，开发了可量测街景影像浏览客户端，如图4。

图3 可量测街景在线服务发布技术

图4 Flex街景影像客户端

图4中，Flex街景影像客户端可以实现任意角度的街景影像浏览，能够动态显示道路名称和道路线，并关联POI数据。用户通过鼠标点击或者拖拽，可实现街景自动漫游。Flex街景影像客户端具备空间关联查询和定位接口，在激光点云生成的面片支持下，实现基于街景影像的几何量测（图5）、定位和自由跳转。

图5 街景量测

4 在线服务实例

本文以中海达iScan一体化三维激光全景移动测量系统进行了义乌市连续街景影像数据和三维激光点云数据的采集。按照本文方法对街景和点云数据进行处理，建立连续可量测街景影像库，并与义乌市地理信息共享服务平台数据进行空间关联。按照WMS和WFS服务标准，发布可量测街景影像服务，以Flex街景客户端控件与天地图·义乌进行对接，直接在天地图·义乌上发布连续可量测街景服务，如图6。

图6 义乌市可量测街景在线服务

由图6可见，连续可量测街景与二维地图同时发布，地图服务和街景服务的交互查询和定位浏览，表明本文街景影像数据处理和发布技术正确可行，可用于市级地理信息共享服务平台街景在线服务。

5 结 语

连续360°街景开创了一种全新的地图阅读方式，也开启了一个实景三维地图体验的模式，具有广阔的应用前景。本文提出的连续可量测街景数据处理和在线服务技术能够有效地实现街景在线浏览，具有很强的实用性。需要进一步深入开展大范围可量测街景应用服务，探索可量测街景行业应用。

[1] 李艳玲，杜殿斌，刘丽茹.激光雷达技术在城市三维建筑模型中的应用[J].测绘科学，2010,33(1)：42-44

[2] 康志忠,张祖勋,张剑清.城市街道景观三维可视化的快速实现[J].武汉大学学报：信息科学版,2010(2):205-208

[3] 戴彬，钟若飞，胡竞.基于车载激光扫描数据的城市地物三维重建研究[J].首都师范大学学报，2011,32(3):89-95

[4] 李观石,刘波,陆藩藩,等.基于 MMS 街景的导航数据采集方法研究[J]. 现代测绘,2013(1):44-46

[5] 刘妍,赵新国,韦韬.美国地理空间情报作战应用及启示[J].装备学院学报, 2013, 24(1): 128-131

[6] 王春晓,韩雪华,陈玉莹,等.基于Panorama Studio 的街景网络快速发布关键技术研究[J]. 测绘与空间地理信息, 2013, 36(7):22-25

[7] Carole D, Daniel F, Christian F, et al. Google Street View: Capturing the World at Street Level[J].Computer, 2010，43(6):32-38

[8] 陈小雯,邓开发.从谷歌“街景”侵权看互联网个人隐私保护[J].东南传播,2010(9): 93-94

[9] 杨峰. 基于影像点云的可量测全景服务模式[J]. 测绘通报, 2013 (8):122-123

[10] 李德仁，胡庆武.基于可量测实景影像的空间信息服务[J].武汉大学学报:信息科学版，2007,32(5):377-380

[11] 徐军,李大军.基于实景地图的 LBS 服务[J].地理空间信息, 2012, 10(5): 157-160

[12] 马小辉,张晓东,文毅.实景地图典型应用[J].测绘科学与工程,2012, 32(3): 44-48

[13] 李德仁.论地球空间信息的三维可视化:基于图形还是基于影像[J].测绘学报, 2010,39(2):111-114

P208

B

1672-4623（2015）01-0048-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.016

刘勤，高级工程师，研究方向为数字城市地理信息公共服务平台。

2014-06-18。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41271452）。