閆　晨

(武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430023)

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三維激光實(shí)景技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

閆晨

(武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430023)

一、三維激光實(shí)景技術(shù)特點(diǎn)

中海達(dá)旗下子公司武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司致力于高精度三維激光測(cè)量系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用服務(wù)與產(chǎn)業(yè)化，以完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度三維激光測(cè)量技術(shù)為核心，以3S技術(shù)為依托，圍繞高精度三維激光掃描儀器及其集成系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售與行業(yè)應(yīng)用，面向測(cè)繪地理信息、數(shù)字文化遺產(chǎn)、精密工業(yè)測(cè)量、智慧城市等領(lǐng)域提供完整的信息化解決方案與服務(wù)，為數(shù)字三維世界建設(shè)與應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

海達(dá)數(shù)云所使用的三維激光實(shí)景技術(shù)在二維地圖的基礎(chǔ)之上，增加了連續(xù)的360°實(shí)景三維影像，并通過(guò)專門的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)與數(shù)字城市網(wǎng)格化管理平臺(tái)無(wú)縫集成，從而可為用戶提供了具有豐富環(huán)境信息和立面信息的實(shí)景三維可視化環(huán)境，真正滿足把整個(gè)城市的市容市貌裝進(jìn)電腦的需求。它不但以真實(shí)的方式展現(xiàn)了城市的發(fā)展變遷，而且創(chuàng)造了一種嶄新的數(shù)據(jù)管理與服務(wù)方式，為智慧城市現(xiàn)代化業(yè)務(wù)提供可視化、可測(cè)量的應(yīng)用，給用戶提供了良好的交互性。

二、三維激光實(shí)景技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

基于一體化移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)采集的可量測(cè)的實(shí)景三維數(shù)據(jù)，以高清晰度、高分辨率全景影像的方式來(lái)直接反映地物要素及自然環(huán)境的原貌。它既包含了所要量測(cè)的目標(biāo)地物信息，又包括了與之相關(guān)的各種自然和社會(huì)信息；而且作為一種新型地理信息數(shù)據(jù)源，可與天地圖或各類地理信息共享服務(wù)平臺(tái)無(wú)縫集成，為智慧城市建設(shè)各方面提供所需的實(shí)景化專題數(shù)據(jù)，如圖1所示。

對(duì)于智慧城市行業(yè)用戶而言，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路交通設(shè)施可視化管理、城管部件可視化定位管理、城市綠化信息全過(guò)程跟蹤、城市公安應(yīng)急指揮決策、城市地下管線可視化管理，以及城市危房信息實(shí)時(shí)監(jiān)控等提取所需的實(shí)景化的業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)，更好地滿足管理與決策上的高層次應(yīng)用；對(duì)于公眾而言，實(shí)景三維影像是客觀世界真實(shí)的寫照，也無(wú)需專業(yè)知識(shí)判讀，市民可通過(guò)實(shí)景影像反映身邊的城管問(wèn)題和有效報(bào)案，打破“城管管城管”的模式，開(kāi)創(chuàng)全民智慧城市新模式，如圖2所示。

圖1

圖2

以下是三維激光實(shí)景技術(shù)在智慧城市的各行業(yè)、各領(lǐng)域的一些應(yīng)用方向：

1. 道路平整度檢測(cè)

基于高精度高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，取斷面點(diǎn)云高程值，計(jì)算路面橫向凹凸偏差值，可快速便捷地檢測(cè)道路平整度。

2. 交通道路障礙物監(jiān)測(cè)應(yīng)用

利用三維激光實(shí)景移動(dòng)測(cè)量技術(shù)獲取的道路兩邊三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以快速測(cè)量道路兩邊的障礙物，如樹(shù)木樹(shù)冠樹(shù)枝是否對(duì)道路行車造成安全隱患，高壓線是否超過(guò)了規(guī)定最低高度值等。

3. 交通道路養(yǎng)護(hù)巡檢應(yīng)用

公路養(yǎng)護(hù)的重要工作之一就是公路病害監(jiān)測(cè)，通過(guò)歷史點(diǎn)云實(shí)景數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以快速識(shí)別公路坑道等病害，避免大量人工外業(yè)巡檢，提高了公路病害監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性。

4. 城市綠化信息可視化管理

利用數(shù)字園林信息業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，用戶可以通過(guò)二維地圖或?qū)傩躁P(guān)鍵詞等對(duì)園林進(jìn)行定位，并通過(guò)移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)外業(yè)實(shí)地采集的園林實(shí)景影像，實(shí)現(xiàn)對(duì)園林實(shí)景、樹(shù)木類別、年限、數(shù)目等信息的可視化管理。

5. 城市綠化信息可視化歷史對(duì)比

通過(guò)獲取不同歷史時(shí)期的三維實(shí)景數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)按時(shí)間順序?qū)v史城市綠化信息三維實(shí)景數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和管理，并提供數(shù)據(jù)對(duì)比和分析功能。通過(guò)上述提供的功能，管理部門可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前綠化的狀態(tài)，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，以直觀的方式了解并掌握城市綠化信息的狀態(tài)情況和變化趨勢(shì)，為城市綠化的綜合管理提供決策依據(jù)。

6. 多種樹(shù)木類型標(biāo)注管理

對(duì)多種樹(shù)木按照植物分科、生長(zhǎng)年限、習(xí)性等多種自定義需求進(jìn)行分類，在前端展示時(shí)，通過(guò)不同樣式的標(biāo)準(zhǔn)化圖標(biāo)加以顯示；同時(shí)可加入三維標(biāo)記、視頻、音頻介紹等多種標(biāo)注元素，對(duì)樹(shù)木進(jìn)行詳細(xì)、全方位的介紹，讓用戶能更直觀、更生動(dòng)地了解園林的魅力，為城市綠化信息的各類統(tǒng)計(jì)分析和決策提供一定的基礎(chǔ)分類數(shù)據(jù)。

7. 城市綠化普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

結(jié)合園林業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過(guò)各類圖表方式展示數(shù)據(jù)分析成果，為管理決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)，如現(xiàn)有樹(shù)種統(tǒng)計(jì)、苗木存活率、綠化資金投入等。

8. 城管部件立體可視化管理

融合城管單位已有的地理數(shù)據(jù)(包括矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、部件數(shù)據(jù)等)，結(jié)合實(shí)景三維影像，可形成全面、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的可視化地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)城管部件的可視化管理。

9. 門前五包可視化應(yīng)用

傳統(tǒng)二維地圖方式難以與實(shí)地圖片對(duì)應(yīng)，容易引發(fā)爭(zhēng)議。通過(guò)實(shí)景三維管理模式可以實(shí)現(xiàn)劃界與實(shí)地影像的一一對(duì)應(yīng)，使責(zé)任更明確。

10. 城市標(biāo)識(shí)標(biāo)牌可視化管理

傳統(tǒng)的二維數(shù)據(jù)無(wú)法直觀地顯示和管理廣告牌、店面廣告等，通過(guò)實(shí)景三維方式可以將廣告牌的地理坐標(biāo)、屬性數(shù)據(jù)和實(shí)際影像進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)合法廣告牌的科學(xué)管理與監(jiān)控，對(duì)非法廣告牌進(jìn)行及時(shí)監(jiān)察與執(zhí)法。通過(guò)不同時(shí)間的實(shí)景影像對(duì)比、屬性數(shù)據(jù)查詢，可以直觀、方便地對(duì)廣告牌進(jìn)行監(jiān)察，為執(zhí)法提供依據(jù)。

11. 違章建筑自動(dòng)監(jiān)測(cè)

利用同一地區(qū)、不同時(shí)期的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)比，可把高度超過(guò)規(guī)定的私自加蓋的違章房屋自動(dòng)識(shí)別出來(lái)，實(shí)現(xiàn)違章建筑自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

12. 城市公安應(yīng)急指揮決策

基于實(shí)景影像對(duì)沿途環(huán)境進(jìn)行觀察和分析，如對(duì)樓層高度、道路、橋梁、涵洞、隧道、沿途制高點(diǎn)及路口信息進(jìn)行分析，根據(jù)公安五要素信息對(duì)沿途人員居住環(huán)境、案事件歷史記錄等信息進(jìn)行分析，以更好地部署警力，實(shí)現(xiàn)資源的配置。根據(jù)用戶的報(bào)警信息，進(jìn)行調(diào)配資源到報(bào)警事件發(fā)生地之間的最優(yōu)路徑分析，提供出警路線，以爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的地。

13. 地下管線改擴(kuò)建決策

依賴于激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和全景影像數(shù)據(jù)，可對(duì)城市管線的整體現(xiàn)狀和詳細(xì)信息進(jìn)行瀏覽、分析和決策?？蓪?duì)現(xiàn)有管線進(jìn)行長(zhǎng)度和寬度的量測(cè)，確定其是否達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；通過(guò)瀏覽檢測(cè)管道現(xiàn)狀，檢查管線相關(guān)路面狀況是否良好，是否存在裂縫、車轍、坑槽等病害；對(duì)管線屬性進(jìn)行查詢，檢驗(yàn)管線類型、使用年限、責(zé)任權(quán)屬等；對(duì)管線周邊建筑或環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷其是否符合管線的安全管理標(biāo)準(zhǔn)，或符合改擴(kuò)建的基礎(chǔ)要求；提供歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，為管線的改擴(kuò)建方案的制定提供數(shù)據(jù)支持。

三、結(jié)束語(yǔ)

智慧城市是真實(shí)城市環(huán)境與虛擬城市環(huán)境的融合與協(xié)同，海達(dá)數(shù)云公司的三維激光實(shí)景技術(shù)在其中發(fā)揮了重要的時(shí)空信息承載和紐帶作用，并提供了有力的可視化分析方法和支撐手段，正日益成為政府、企業(yè)和公眾不可或缺的科學(xué)的、定量與定性結(jié)合的、直觀方便的助手。

隨著組合導(dǎo)航與定位、高分辨率遙感和信息與通信技術(shù)的不斷發(fā)展，全景影像和三維點(diǎn)云，以及基于真實(shí)空間信息的三維模型等數(shù)據(jù)類型已經(jīng)成為智慧城市建設(shè)中新的數(shù)據(jù)內(nèi)容。與此同時(shí)，海達(dá)數(shù)云也在著力于室內(nèi)室外無(wú)縫導(dǎo)航與位置智能服務(wù)，以及與現(xiàn)實(shí)世界平行的虛擬三維模型地理環(huán)境建設(shè)，為智慧城市建設(shè)不斷豐富和完善提供新的發(fā)展動(dòng)力。

(本專欄由中海達(dá)和本刊編輯部共同主辦)

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