测绘学更智能的未来

Thomas Kersten是德国Hafencity大学摄影测量和激光扫描教授。他目前也是Oldenburger 3D-Tage的“董事”之一，是3D光学测量技术，激光扫描和摄影测量的年度会议。188金宝搏特邀Gim International于2014年2月与他发表谈到最近的那个活动版本。在这里，他讨论了地理专业的未来技术，数据处理，考古作为地理学的许多可能应用之一，以及哈菲特大学的哲学。

您认为在未来五年内，地面激光扫描(TLS)地理数据采集技术将有哪些重大发展?

我预计会有很多涉及低成本传感器的新发展。它们不仅变得更便宜，而且功能也越来越强大，我可以看到这种系统的巨大潜力。例如，关于近距离区域，Kinect。我希望下一个Kinect和其他类似的传感器能够带来3D测量技术的显著改进。与通常需要数万欧元的高端系统相比，几千欧元的低成本传感器已经成为可能。当然，你不能得到同样的质量，但校准系统和执行一些聪明的算法仍然可以给你一些好的结果。

你对大规模测量的预测是什么?

在激光扫描方面，我必须说有一些非常好的产品正在被发明，比如带有红外和热成像相机的新型RIEGL系统。如今，我们看到许多传感器集成在一个系统中:想象一下带有GPS的激光扫描系统，一个相机，一个热传感器，也许还有一个高光谱传感器，从而实现数据融合。移动激光扫描系统已经集成了这些不同类型的传感器。瓶颈在于如何通过数据处理获得增值产品。系统供应商应该加快数据处理软件的开发，因为仍然有很大的创新空间和改进的潜力。

点云处理的主要瓶颈之一是它们的质量。你对解决这个问题有什么建议吗?

现在人们往往会抱怨数据量太大，我们处理不了，但我相信这只是一个暂时的问题。以目前计算机技术的发展速度，这个问题很快就会得到解决。甚至智能手机摄影测量已经成为可能，我称之为“智能电话测量”。位于瑞士苏黎世的ETH已经发布了一款Android应用程序，可以将智能手机用作3D扫描仪，还有另一款名为OpenDive的系统，可以将你的智能手机用作3D可视化工具。我们使用游戏引擎Unity;我们将3D模型输入到游戏引擎中，然后使用OpenDive，我们将其作为一个3D可视化应用放到智能手机上。智能手机中的传感器使您能够扫描和三维可视化对象-智能电话测量在实践中!在未来，人们将使用智能手机进行许多地图应用。

你认为开源软件在处理大量点云方面扮演什么角色?

有很多可用的开源包，无论是免费的还是非常低的成本，都可以生成非常密集的点云。与算法组合的光学摄像机正在成为激光扫描仪的严重竞争对手。该算法主要来自计算机视觉社区，其中许多开源软件可用。这是摄影测量和计算机视觉之间的巨大差异之一。在计算机愿景中，有人开发一种算法并免费将其放在互联网上，以便其他人可以接受并开发另一个解决方案甚至改善系统或软件。在摄影测量中，开发的系统保持隐藏和保护，仿佛在堡垒，目的是出售。因此，系统和算法的开发的改进在计算机视觉群落中的发展比摄影群落更快。计算机愿景专家专注于自动化：将图像输入到系统中，让系统计算图像以产生点云或测量的3D模型。同时，摄影测量专家从另一个角度接近它：自动化并不重要。重要的是模型的精度，因此他们专注于在系统中获得准确性和定位。 If you can combine both worlds in one system, you will have the optimal system for 3D modelling. The algorithms have been available for some 10 or 15 years, but computers were not advanced enough to be able to run such systems within a reasonable space of time. Obviously, that’s no longer a problem today.

TLS在改善文化遗产制图和三维城市模型方面的主要贡献是什么?

一般来说，陆地激光扫描是过去15年来文化遗产文档的最大发明和改进之一。TLS的技术和方法在考古学和文化遗产社区中得到了很好的接受，但现在可以使用其他竞争技术，例如“来自运动”算法和低成本传感器的结构。对于3D城市建模，最先进的技术是激光扫描。当然，我们不应该忘记使用汽车和船舶等车辆等机载激光器和移动激光扫描等组合技术。

随着测绘技术变得更加用户友好，它是否会扩展到其他领域?

用户友好性是一个方面，但另一个方面是我们如何处理项目以及如何与其他学科沟通。考古学、文化遗产和建筑系的人说着不同的“语言”，这使得我们很难理解对方。如果我们知道他们真正想要什么，我们就能解释我们能做什么。我总是说其他学科，比如考古学家应该专注于他们擅长的事情。我们的技术可以帮助他们改善他们的文件，分析和解释。但我意识到有三个群体:一个群体对新技术持批判态度;他们想要像20年前那样经营他们的项目，尽管这是少数。第二组接受并使用这项技术，只要他们要求专家为他们工作。第三组来自文化遗产、考古学和建筑，是由能够使用系统的人自己形成的。这意味着他们在方法上接受了训练，他们得到了非常好的结果，达到了一定程度的细节和准确性。 You could say, tongue in cheek, that they are stealing our jobs! I would prefer to see geomatics specialists performing that work and supporting people in the fields of archaeology and cultural heritage in close co-operation.

无人机系统是一项新兴的技术。UAS如何服务于遗产测绘和建筑环境的3D建模?

2012年，我在澳大利亚墨尔本参加ISPRS大会。有很多平行的会议，虽然与无人机相关的会议非常拥挤，但其他会议或多或少是空的。换句话说，目前每个人都在关注无人机。每一所大学都有自己的系统，并正在与之合作。无人机系统在这几年的影响是显著的，我相信无人机系统将在未来几年变得越来越重要。在不久的将来，这项技术将得到显著的改进;系统有效载荷将由1公斤变为2或3公斤，这将使系统能够基于单镜头反射相机进行更好质量的摄影。这些背后的算法是运动结构，摄影测量，等等。

无人机系统被认为是一种低成本的地理数据采集技术。你认为低成本就等于低质量吗?

首先，我不同意低成本通常意味着低质量。当然，有一些例子可以证明这一点。例如，Kinect是一个能够在大约4米半径范围内进行3D测量的系统。这产生的结果是有用的一些应用，如室内导航。该系统确实产生了低质量的点云，但这只是开发的开始。我希望未来一代的kinect能够提供性能更好的系统。然而，另一个例子是无人机，它有一个非常好的摄像头，有3600万像素。该无人机提供非常高分辨率的照片和正确的匹配将提供良好的结果与点云。因此，这是一个低成本的系统，但肯定不是一个低质量的系统。我预计，一旦人们开始接受这种低成本的系统，低成本的解决方案将传播到世界各地。

汉堡海港城大学的教育和研究活动旨在设想和具体化大都市地区的未来可能和应该是什么样子。这涉及到几何的哪些方面?

作为汉堡的Hafencity大学教授，我喜欢教授真正对地理学感兴趣的年轻人。从我的角度来看，这是一个巨大的挑战。除了理论部分，我喜欢组织实用，跨学科项目。我们的政策是与学生一起运行项目，旨在提供对其他人有用的结果。Hafencity大学的哲学是，地理学与建筑，土木工程和城市规划一起工作。因此，我们定义了这些不同学科的学生与之共同的项目 - 并互相学习。

在过去的几年里，在德国，我们已经看到了几个失败的巨大项目的例子。想想斯图加特地下火车站（'斯图加特21'）的地下火车站（'Stuttgart 21'）或汉堡的Elbe Philharmonic Hall建造柏林建设的永无止境的故事。问题在于（a）（a）扮演主要建筑师的政治家，而（b）这些主要项目中涉及的各学科的专家不能成功地沟通。因此，在Hafencity大学，我们的目标是帮助来自不同学科的学生说同一种语言并相互理解。这种综合方法对未来的地理专业人士非常重要。

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特别感谢Mark Pronk的支持和他为这次采访所做的工作。

托马斯Kersten传记

Thomas Kersten教授是德国汉堡海港城大学摄影测量和激光扫描专业的讲师。1988年，他毕业于汉诺威莱布尼茨大学大地测量学专业。从1989年到2000年，Kersten在瑞士生活和工作，最初在瑞士联邦理工学院(苏黎世联邦理工学院)的大地测量和摄影测量研究所担任研究和教学助理，后来在瑞士摄影集团担任数字摄影测量部门的负责人。2001年，他回到德国，在汉堡应用科学大学(HAW)担任摄影测量和遥感教授。自2006年以来，他一直在汉堡海港城大学工作。Thomas Kersten是德国摄影测量、遥感和地理信息学会(DGPF)、瑞士摄影测量和遥感学会(SGPF)和德国测量协会(DVW)的成员。他在期刊、书籍和会议记录中发表了100多篇科学论文。自2010年以来，他一直参与奥尔登堡3D- tage会议，这是由德国奥尔登堡玉应用科学大学和DGPF光学3D测量技术工作组组织的关于3D光学测量技术、激光扫描和摄影测量的年度会议。