夏進(jìn)亮,李志軍,雷 靂

（1.廣東省國(guó)土資源測(cè)繪院，廣州510500；2.廣東省測(cè)繪技術(shù)公司，廣州510075）

2013年10月，習(xí)近平總書記到湖南湘西考察時(shí)，首次提出了“精準(zhǔn)扶貧”的概念［1］。要做到精準(zhǔn)扶貧，需實(shí)現(xiàn)精確識(shí)別、精準(zhǔn)幫扶和精確管理［2-3］，而傳統(tǒng)的管理方式缺乏直觀性和可量測(cè)性。近年來，隨著測(cè)繪技術(shù)以及三維GIS 的發(fā)展，采用三維地理信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)貧困戶幫扶的精細(xì)化管理成為主流趨勢(shì)［4-8］。本文針對(duì)精準(zhǔn)扶貧與鄉(xiāng)村振興等工作的特定需求，整合傾斜影像、點(diǎn)云、全景影像等多源遙感數(shù)據(jù)以及專題矢量、扶貧業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)并搭建了三維地理信息管理平臺(tái)，集成數(shù)據(jù)集成與展示、信息查詢管理以及規(guī)劃設(shè)計(jì)等功能，實(shí)現(xiàn)了貧困戶及貧困村的精細(xì)化、可視化管理與應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)管理系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單、缺少空間分析與輔助決策功能，數(shù)據(jù)源單一、可視化和智能化程度低等問題，為精準(zhǔn)扶貧與鄉(xiāng)村振興的提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域

本文研究區(qū)域?yàn)閺V東省梅州市豐順縣湯西鎮(zhèn)大羅村，位于豐順縣城西郊，該村四面群山環(huán)繞，整體地形呈西高東低走向，村域面積54.84 km2，下轄7 個(gè)自然村，全村共1 048 戶，戶籍人口5 111 人。村內(nèi)產(chǎn)業(yè)以種植、養(yǎng)殖為主，是典型的農(nóng)業(yè)型村莊，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，原屬省定貧困村，自2016年4月以來，經(jīng)過多年的“輸血+造血”式定點(diǎn)幫扶，目前該村78戶貧困戶共227人已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定脫貧，全村退出了省定貧困村的行列［9-10］。

2 多源數(shù)據(jù)獲取與處理

2.1 數(shù)據(jù)獲取

為全方位展現(xiàn)貧困村的地形地貌、人文要素等信息，本文在研究區(qū)域內(nèi)獲取并收集了傾斜影像、三維激光點(diǎn)云、專題矢量、影像，以及扶貧相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等各類資料。

首先，采用md4-1 000多旋翼無人機(jī)搭載五鏡頭傾斜相機(jī)對(duì)大羅村下轄的各個(gè)自然村的主要居民區(qū)進(jìn)行了分辨率優(yōu)于10 cm 的傾斜航空攝影測(cè)量，共飛行7個(gè)架次，獲取影像12 540張，覆蓋面積約6.4 km2；采用大疆經(jīng)緯M600 Pro 無人機(jī)搭載激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)獲取大羅村主要區(qū)域三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)密度約10 點(diǎn)/m2，覆蓋面積約1.2 km2；采用大疆精靈4 獲取大羅村3 個(gè)興趣點(diǎn)的360°全景影像。

然后，收集大羅村相關(guān)的各類專題矢量、影像、文檔等數(shù)據(jù)情況，如表1所示。

表1 收集數(shù)據(jù)情況

2.2 數(shù)據(jù)處理

采用ContextCapture Center軟件進(jìn)行傾斜影像的空三加密和全自動(dòng)三維實(shí)景模型輸出，并對(duì)三維模型進(jìn)行精細(xì)化修補(bǔ)，主要包括水庫(kù)、河流面的整平，漏洞填補(bǔ)，漂浮物刪除，以及墻體扭曲修復(fù)等，結(jié)果如圖1（左）所示；采用LiDAR-DP軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、分類等操作，提取出地面、植被及建筑物點(diǎn)，結(jié)果如圖1（中）所示；采用Pano2VR 軟件對(duì)360°全景影像進(jìn)行自動(dòng)化處理，生成本地html文件或發(fā)布至服務(wù)器，結(jié)果如圖1（右）所示。

圖1 傾斜三維模型（左）、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)（中）和360°全景影像（右）

3 三維地理信息平臺(tái)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)扶貧數(shù)據(jù)的高效、精準(zhǔn)管理，本文基于Skyline 三維數(shù)字地球平臺(tái)，采用C#語(yǔ)言進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一套三維地理信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、增刪改查等數(shù)據(jù)管理功能，以及量測(cè)分析、貧困戶定位、戶檔資料、幫扶信息查詢等輔助決策功能。

3.2 數(shù)據(jù)集成與展示

在搭建的三維地理信息管理平臺(tái)中集成各類多源遙感數(shù)據(jù)、專題矢量數(shù)據(jù)，以及扶貧業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。

首先，對(duì)各類遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，主要包括：采用Skyline 的CityBuilder 模塊，將osgb 格式的三維傾斜模型成果轉(zhuǎn)換為平臺(tái)支持的3dml 格式；采用TerraExplorer 模塊將.las 格式點(diǎn)云成果轉(zhuǎn)換為平臺(tái)支持的.cpt 格式；采用TerraBuilder 模塊，分別導(dǎo)入數(shù)字正射影像圖（DOM）和數(shù)字高程模型（DEM）成果，疊加輸出三維大場(chǎng)景模型。

其次，整理專題矢量數(shù)據(jù)，統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，并在宅基地、權(quán)利人等矢量中建立必要的字段，將貧困戶戶檔、幫扶信息、危房改造等多媒體文檔資料與相關(guān)專題矢量要素建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。

最后，在三維地理信息管理平臺(tái)中以三維大場(chǎng)景模型為底圖，導(dǎo)入經(jīng)過預(yù)處理的多源遙感數(shù)據(jù)和各類專題矢量數(shù)據(jù)，并設(shè)置合適的信息展示樣式。平臺(tái)界面及數(shù)據(jù)展示情況如圖2所示。

圖2 三維地理信息管理系統(tǒng)平臺(tái)示意圖

4 系統(tǒng)應(yīng)用

多源數(shù)據(jù)的集成利用在精準(zhǔn)扶貧與鄉(xiāng)村振興中具有重要的利用價(jià)值，結(jié)合三維地理信息管理平臺(tái)，集成多源數(shù)據(jù)后，可進(jìn)行信息可視化管理、查詢統(tǒng)計(jì)、空間分析與規(guī)劃等［11-15］。

4.1 多源數(shù)據(jù)集成

三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)以三維大場(chǎng)景模型為底圖，集成三維實(shí)景模型、點(diǎn)云、全景影像、專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，可提供精準(zhǔn)、直觀、豐富的設(shè)計(jì)與管理環(huán)境，確保對(duì)鄉(xiāng)村及貧困戶各方面信息的全方位呈現(xiàn)。也可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，進(jìn)一步豐富數(shù)據(jù)的多樣性，如視頻、單體化模型、BIM 模型［13］、地質(zhì)構(gòu)造模型、地下空間三維模型等數(shù)據(jù)，并將地理信息數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在屬性和空間位置層面相互關(guān)聯(lián)，精細(xì)化還原現(xiàn)實(shí)村莊的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，可視化地輔助決策、指揮調(diào)度、展示建設(shè)成果等，節(jié)省人力成本，提高工作效率。

4.2 信息管理

將專題矢量數(shù)據(jù)、扶貧業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與多源遙感數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后，可直觀展示村莊內(nèi)房屋、土地等地物的面積、類型、用途、權(quán)屬等各項(xiàng)信息；同時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)提供業(yè)務(wù)資料的導(dǎo)入、更新、維護(hù)和統(tǒng)計(jì)分析管理功能，包括貧困戶基本信息、幫扶記錄和收入情況等，實(shí)現(xiàn)扶貧數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、檢索、分析等應(yīng)用。

4.3 查詢分析

在系統(tǒng)中可輸入貧困戶的姓名或戶碼等信息，一鍵查詢并定位貧困戶位置，顯示貧困戶的基本信息、幫扶記錄等資料，也可在三維場(chǎng)景中，選擇相應(yīng)的地理實(shí)體，一鍵查詢實(shí)體的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)對(duì)整個(gè)鄉(xiāng)村的全方位精準(zhǔn)把控。

系統(tǒng)提供基本的設(shè)計(jì)分析功能，如設(shè)置一定范圍和高程后，可直觀進(jìn)行農(nóng)田、房屋等的淹沒情況分析；針對(duì)某位置的天際線分析和可視域分析，通過修改地形可分析對(duì)比修改前后填挖土方量；還可疊加相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，分析設(shè)計(jì)占用基本農(nóng)田、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田情況等。

4.4 規(guī)劃設(shè)計(jì)

在村莊的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，利用三維GIS平臺(tái)和專題數(shù)據(jù)，真實(shí)表達(dá)鄉(xiāng)村空間結(jié)構(gòu)及整體環(huán)境，模擬展現(xiàn)鄉(xiāng)村規(guī)劃設(shè)計(jì)的結(jié)果，為規(guī)劃方案設(shè)計(jì)和方案比選提供科學(xué)依據(jù)；同時(shí)，可在管理系統(tǒng)中根據(jù)設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)計(jì)征地面積、涉及權(quán)利人、統(tǒng)計(jì)拆遷房屋數(shù)及面積等情況，為設(shè)施選址、征地拆遷等方面提供數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)大羅村精準(zhǔn)扶貧以及鄉(xiāng)村振興等工作的實(shí)際需求，通過遙感數(shù)據(jù)獲取和已有資料收集的手段，整合并集成多源遙感、專題矢量和管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合相應(yīng)的業(yè)務(wù)管理工作內(nèi)容，搭建基于Skyline 三維數(shù)字地球平臺(tái)二次開發(fā)的三維地理信息管理平臺(tái)，探索其在精準(zhǔn)扶貧與鄉(xiāng)村振興工作中的應(yīng)用，可見本文相關(guān)技術(shù)較傳統(tǒng)管理系統(tǒng)呈現(xiàn)內(nèi)容更直觀、更豐富，顯著提高了相關(guān)管理工作的效率，降低了作業(yè)成本。隨著多源遙感與三維GIS的技術(shù)發(fā)展，以及新時(shí)期對(duì)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求，三維GIS與多源遙感成果在各行業(yè)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)越來越多，更多行業(yè)的管理工作將實(shí)現(xiàn)二維向三維、單一數(shù)據(jù)到多源數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變。