戴錫花

（安徽省第三測繪院）

1 實景三維城市建設技術

1.1 實景三維城市建設的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的二維數據信息而言，其在傳統(tǒng)測繪工作中承擔了基礎性的作用，但隨著科學技術的不斷進步以及國家戰(zhàn)略發(fā)展要求的提升，二維信息數據在語義層次化、可視程度以及空間傳遞性上存在較多缺陷。同時，二維技術產出的模型在城市規(guī)劃及方案確立等方面的應用，存在著成本高，數據傳達性弱等問題。隨著科學技術的進步，實景三維城市化建設技術具備了更為強大的數據庫處理能力，并能夠在廣泛的空間內高效、高速地傳播數據信息，為實景三維數據的共享提供了保障。同時，基于4D技術的三維建模及全景、實景繪圖，為城市化建設及各領域的管理提供了便捷，集海陸空一體化的信息采集方式，為后續(xù)城市化自然資源勘測、道路交通勘測以及山川河流地貌勘測，提供了有效的技術支持。

1.2 實景三維城市建設的特征

現階段實景三維城市建設主要有以下特征表現。①實景三維輸出產品形式多樣，其全景及實景測繪同時具備可視化、直觀、量化且具象化的特征。②成果信息蘊含高效性和時效性，能夠第一時間為測繪工作人員提供信息數據。③實景三維城市化建設具備個性化發(fā)展的特點，其在城市專項規(guī)劃及更新方面發(fā)揮著重要作用。④實景三維城市化建設具備商業(yè)性的特點，在城市規(guī)劃初期，其投資主體靈活，市場參與和政府投入并重。

2 安徽實景三維建設技術實踐

2.1 傾斜三維建設

傾斜三維建設主要是用影像建模軟件生成的地表三維模型數據。其主要運用傾斜攝影平臺技術結合傾斜相機等設備，對地表數據進行采集，并生成有序列的影像材料，再將影像材料傳輸至云平臺進行信息處理，最終形成三維模型。安徽省的實景三維試點城市建設主要以傾斜航空攝影方法來獲取數據。同時，結合城市建設及規(guī)劃要求，在特定范圍內開展傾斜三維建模并投入生產作業(yè)，可適當運用車載式設備或激光測量等方式輔助數據采集。到目前為止，傾斜三維模型已覆蓋規(guī)劃的主要城區(qū)，其分辨率優(yōu)于0.03m。

2.2 地形級實景三維數據

三維地形是用實景三維技術模擬的一種連續(xù)性的地表模型，其主要用于反映地表高低起伏的外形形態(tài)，通過實景三維技術中的DOM 和DEM 疊加技術，完成城市化基礎測繪建設，對其進行周期性的信息數據采集，經過數字影像的組建過程，從而生成的地表表面模型。項目開展合肥市肥西縣、包河區(qū)及蜀山區(qū)部分區(qū)域共2067km2地形級實景三維數據試生產和建庫，組裝生成地形級實景三維產品。

2.3 城市級實景三維數據生產

三維模型是用實景三維技術構建的一種城市模擬場景數據，其主要用3D Max 等三維建模軟件，通過將立體素材運用位移、旋轉、拉伸等操作實現的三維模擬，主要以DEM、DOM和紋理技術來實現。在模型建設上，獲取包河區(qū)城市建成區(qū)24.8km2傾斜航空攝影數據和激光點云數據，開展Mesh模型和三維基礎地理實體數據生產，組裝生成城市級實景三維產品。主要實現對城市核心區(qū)房屋建筑、道路交通及河流等的覆蓋，并制定相關的三維模型標準[1]。

2.4 部件級實景三維數據生產

部件級實景三維是一種可測量全視角的三維模擬模型。是對城市級實景三維的分解和細化表達。重點是滿足專業(yè)化、個性化應用需求。在城市級實景三維產品的基礎上，通過按需選取相關的部件級數據成果組裝成部件級實景三維產品。其主要是通過激光點云數據技術，配合全景照片設備，在對特定的拍攝精度以及高程精度加以控制的前提下，形成拍攝高程精度優(yōu)于0.5m的全景影像三維數據，經過信息化數據平臺處理之后形成的全景三維模型。同時，在獲取全景三維數據時，可以通過數碼相機等高分辨率的設備獲取紋理數據，結合掃描設備，對彩色點云及全景數據進行加工處理。安徽省實景三維試點建設主要采用了搭載激光雷達、GNSS 接收機、慣性測量系統(tǒng)（IMU）、全景相機以及控制系統(tǒng)的車載式三維掃描測量系統(tǒng)對云谷路（包河大道-環(huán)湖北路路段）周邊道路設施部件點云與全景影像數據進行采集，同步使用數碼相機獲得高分辨率的紋理數據[2]。

2.5 實景三維建設

目前，安徽省采用新型的實景三維測繪技術展開試點建設工作，其試點總面積約2000km2，實景三維在一定程度上通過客觀形式反映出了試點區(qū)域內的整體城市建構、道路交通規(guī)劃、自然資源以及山川、河流脈絡走向，在一定程度上，實景三維技術結構化、可視化、實體化的優(yōu)勢，可以充分幫助城市建設在模型綜合分析及空間量算方面，提供優(yōu)質的三維模型數據。

2.6 三維成果應用

現階段，安徽省的實景三維試點城市建設所取得的技術成果將推廣應用于城市設計與規(guī)劃、城市建筑及建筑保護，道路交通運行管控、河流走向規(guī)劃、環(huán)境整治、耕地保護監(jiān)管、街區(qū)風貌改進及其他重要活動管理中，同時，實景三維技術在自然資源勘測、地質災害評估以及環(huán)境修復等方面形成的模擬數據也為以上發(fā)展提供重要的作用[3]。

2.7 實景三維建設規(guī)劃

安徽省實景三維建設現已列入《安徽省“十四五”測繪地理信息規(guī)劃》，結合其試點城市發(fā)展需求，依據安徽省“實景三維中國”建設總目標，全面提升實景三維技術在海陸空一體化方面的測繪優(yōu)勢，提升整體測繪水平，并通過分級、分類的形式，覆蓋試點區(qū)域內的城市建設，為城市化建設提供重要的數據保障，鼓勵三維模型技術創(chuàng)新。

3 城市實景三維建設的思考

3.1 關于建設的層級

實景三維從層級上可以劃分為：地形級、城市級和部件級三個層級。

地形級主要是運用可視化的方式，采用相對低精度，大尺度的高程信息采集方法，對紋理、時間以及地理屬性等進行規(guī)劃。通常情況下，用以展示城市化分布及具體的建筑形態(tài)、山川河流、地貌特征等，主要是實景三維技術中DOM 和DEM 技術疊加產出的三維地形數據信息[4]。

城市級是指針對實景三維試點城市部分實景所建立的三維模型，例如，試點城市內部重要的交通樞紐以及重要建筑等，并對其進行語義化和三維化的模型創(chuàng)設，為城市下一步的規(guī)劃設計以及管控提供數據信息支持。

部件級主要應用于微觀層面的實景三維技術展示，其可對城市建設中需要采集的高精度數據進行統(tǒng)籌分析，并進一步實現數據采集的精度優(yōu)化，再以實體化和語義化的形式產出。其產品形式較以上兩種更為多樣，包括傾斜三維、全景三維、點云三維、模型三維、BIM等，其在城市專項管理及管控方面應用更為廣泛。

3.2 關于建設的內容

通過對比實景三維試點城市在三維信息數據采集過程中的精度數據，以及數據結構和生產方式可知，實景三維試點城市建設的內容具備不同場景、不同階段下的各類優(yōu)勢，并且相得益彰。城市實景三維建設是多領域融合創(chuàng)建的過程，建設內容具備一定的深度，而且各個內容之間可以在廣度上融合。另外，BIM 可以為實景三維建設在應用顆粒度及空間上提供進一步地深入創(chuàng)設。CIM作為數字城市建設的關鍵內容之一，其可以通過實景三維內容作為支持[3]。

3.3 關于建設的指標

安徽省實景三維試點城市建設的評價指標要求如下：首先，對于幾何精度指標，要求能夠準確對三維數據在空間位置及事物形態(tài)上進行認定和評判。其次，在紋理精度方面，可獲取清晰的實體影像及形象特征數據。最后，對實景試點城市建設中各類模型的屬性指標精度要求需分門別類、并統(tǒng)籌數據信息，理清數據信息之間的語義關系。

3.4 關于建設的路徑

3.4.1 聚焦職責

實景三維試點城市建設聚焦生態(tài)環(huán)保以及生態(tài)文明建設，并為各領域各行業(yè)提供技術支持，進一步服務當前經濟發(fā)展，實現城市的整體創(chuàng)新。并且，技術人員可以通過實景三維技術進一步推進在耕地保護、自然資源勘測、山川河流脈絡勘測，智慧交通等層面的研究和應用，盡可能地聚焦城市的高效管控和更新發(fā)展職責。

3.4.2 統(tǒng)籌謀劃

在實景三維試點城市建設的過程中，要實現分級、分工創(chuàng)建。工程人員要統(tǒng)籌謀劃各試點區(qū)域內的實景三維框架，通過衛(wèi)星遙感通信技術，傳導數據信息，實現部件級的實景三維數據處理。并針對重點區(qū)域結合BIM和CIM疊加技術，統(tǒng)籌城市實景三維規(guī)劃建設。

3.4.3 以用促建

在實景三維試點城市建設過程中，可采取邊用邊建的措施來引領實景三維技術的應用。首先，可以運用人工智能技術、大數據平臺以及傾斜攝影等方面的優(yōu)勢，來提升實景三維技術的支持力。同時，在信息數據共享方面，可以通過大數據平臺的數據共享模式，優(yōu)化三維數據的傳輸空間局限，從而提升實景三維試點技術數據傳播的能力。

3.4.4 試點先行

實景三維試點城市建設可結合生態(tài)、綠色、可持續(xù)發(fā)展等理念，進一步探索三維技術在中國城市化建設中的創(chuàng)新路線。安徽省本次開展的實景三維試點城市建設，其中囊括了對產品形式、組織管理、技術技巧、標準規(guī)范、應用模式等方面的探索，并形成了很好的帶動作用，進一步為實現實景三維試點城市建設以及推動經濟發(fā)展作出了貢獻。

4 結語

綜上所述，工程人員通過對安徽省實景三維試點城市建設的實踐與思考的分析，充分認識到了新型基礎測繪與大數據云平臺及三維模型間的融合關系，實景三維技術在對大數據平臺提供數據服務的前提下，能夠有效地提升當下測繪工作的效率和質量，同時，實景三維試點城市建設，還需要工程技術人員不懈地努力與探索，以期實景三維技術取得更好的創(chuàng)新成果。