三维激光实景技术在智慧城市建设中的应用

闫　晨

(武汉海达数云技术有限公司，湖北 武汉 430023)



三维激光实景技术在智慧城市建设中的应用

闫晨

(武汉海达数云技术有限公司，湖北 武汉 430023)

一、三维激光实景技术特点

中海达旗下子公司武汉海达数云技术有限公司致力于高精度三维激光测量系列产品的开发、应用服务与产业化，以完全自主知识产权的高精度三维激光测量技术为核心，以3S技术为依托，围绕高精度三维激光扫描仪器及其集成系统的研发、生产、销售与行业应用，面向测绘地理信息、数字文化遗产、精密工业测量、智慧城市等领域提供完整的信息化解决方案与服务，为数字三维世界建设与应用提供技术支撑。

海达数云所使用的三维激光实景技术在二维地图的基础之上，增加了连续的360°实景三维影像，并通过专门的数据开发平台与数字城市网格化管理平台无缝集成，从而可为用户提供了具有丰富环境信息和立面信息的实景三维可视化环境，真正满足把整个城市的市容市貌装进电脑的需求。它不但以真实的方式展现了城市的发展变迁，而且创造了一种崭新的数据管理与服务方式，为智慧城市现代化业务提供可视化、可测量的应用，给用户提供了良好的交互性。

二、三维激光实景技术在智慧城市建设中的应用

基于一体化移动测量系统技术采集的可量测的实景三维数据，以高清晰度、高分辨率全景影像的方式来直接反映地物要素及自然环境的原貌。它既包含了所要量测的目标地物信息，又包括了与之相关的各种自然和社会信息；而且作为一种新型地理信息数据源，可与天地图或各类地理信息共享服务平台无缝集成，为智慧城市建设各方面提供所需的实景化专题数据，如图1所示。

对于智慧城市行业用户而言，可以实现对城市道路交通设施可视化管理、城管部件可视化定位管理、城市绿化信息全过程跟踪、城市公安应急指挥决策、城市地下管线可视化管理，以及城市危房信息实时监控等提取所需的实景化的业务专题数据，更好地满足管理与决策上的高层次应用；对于公众而言，实景三维影像是客观世界真实的写照，也无需专业知识判读，市民可通过实景影像反映身边的城管问题和有效报案，打破“城管管城管”的模式，开创全民智慧城市新模式，如图2所示。

图1

图2

以下是三维激光实景技术在智慧城市的各行业、各领域的一些应用方向：

1. 道路平整度检测

基于高精度高密度点云数据，取断面点云高程值，计算路面横向凹凸偏差值，可快速便捷地检测道路平整度。

2. 交通道路障碍物监测应用

利用三维激光实景移动测量技术获取的道路两边三维点云数据，可以快速测量道路两边的障碍物，如树木树冠树枝是否对道路行车造成安全隐患，高压线是否超过了规定最低高度值等。

3. 交通道路养护巡检应用

公路养护的重要工作之一就是公路病害监测，通过历史点云实景数据的对比，可以快速识别公路坑道等病害，避免大量人工外业巡检，提高了公路病害监测的实时性、准确性、安全性。

4. 城市绿化信息可视化管理

利用数字园林信息业务管理平台，用户可以通过二维地图或属性关键词等对园林进行定位，并通过移动测量系统外业实地采集的园林实景影像，实现对园林实景、树木类别、年限、数目等信息的可视化管理。

5. 城市绿化信息可视化历史对比

通过获取不同历史时期的三维实景数据，实现按时间顺序对历史城市绿化信息三维实景数据进行查询和管理，并提供数据对比和分析功能。通过上述提供的功能，管理部门可实时查看当前绿化的状态，并与历史数据进行比对，以直观的方式了解并掌握城市绿化信息的状态情况和变化趋势，为城市绿化的综合管理提供决策依据。

6. 多种树木类型标注管理

对多种树木按照植物分科、生长年限、习性等多种自定义需求进行分类，在前端展示时，通过不同样式的标准化图标加以显示；同时可加入三维标记、视频、音频介绍等多种标注元素，对树木进行详细、全方位的介绍，让用户能更直观、更生动地了解园林的魅力，为城市绿化信息的各类统计分析和决策提供一定的基础分类数据。

7. 城市绿化普查数据统计分析

结合园林业务数据，通过各类图表方式展示数据分析成果，为管理决策提供数据依据，如现有树种统计、苗木存活率、绿化资金投入等。

8. 城管部件立体可视化管理

融合城管单位已有的地理数据(包括矢量数据、遥感影像数据、地形数据、部件数据等)，结合实景三维影像，可形成全面、现势性强的可视化地理信息数据库，并实现对城管部件的可视化管理。

9. 门前五包可视化应用

传统二维地图方式难以与实地图片对应，容易引发争议。通过实景三维管理模式可以实现划界与实地影像的一一对应，使责任更明确。

10. 城市标识标牌可视化管理

传统的二维数据无法直观地显示和管理广告牌、店面广告等，通过实景三维方式可以将广告牌的地理坐标、属性数据和实际影像进行关联，实现对合法广告牌的科学管理与监控，对非法广告牌进行及时监察与执法。通过不同时间的实景影像对比、属性数据查询，可以直观、方便地对广告牌进行监察，为执法提供依据。

11. 违章建筑自动监测

利用同一地区、不同时期的点云数据对比，可把高度超过规定的私自加盖的违章房屋自动识别出来，实现违章建筑自动监测。

12. 城市公安应急指挥决策

基于实景影像对沿途环境进行观察和分析，如对楼层高度、道路、桥梁、涵洞、隧道、沿途制高点及路口信息进行分析，根据公安五要素信息对沿途人员居住环境、案事件历史记录等信息进行分析，以更好地部署警力，实现资源的配置。根据用户的报警信息，进行调配资源到报警事件发生地之间的最优路径分析，提供出警路线，以争取在最短的时间内到达目的地。

13. 地下管线改扩建决策

依赖于激光点云数据和全景影像数据，可对城市管线的整体现状和详细信息进行浏览、分析和决策。可对现有管线进行长度和宽度的量测，确定其是否达到国家相关标准要求；通过浏览检测管道现状，检查管线相关路面状况是否良好，是否存在裂缝、车辙、坑槽等病害；对管线属性进行查询，检验管线类型、使用年限、责任权属等；对管线周边建筑或环境进行监测，判断其是否符合管线的安全管理标准，或符合改扩建的基础要求；提供历史数据对比，为管线的改扩建方案的制定提供数据支持。

三、结束语

智慧城市是真实城市环境与虚拟城市环境的融合与协同，海达数云公司的三维激光实景技术在其中发挥了重要的时空信息承载和纽带作用，并提供了有力的可视化分析方法和支撑手段，正日益成为政府、企业和公众不可或缺的科学的、定量与定性结合的、直观方便的助手。

随着组合导航与定位、高分辨率遥感和信息与通信技术的不断发展，全景影像和三维点云，以及基于真实空间信息的三维模型等数据类型已经成为智慧城市建设中新的数据内容。与此同时，海达数云也在着力于室内室外无缝导航与位置智能服务，以及与现实世界平行的虚拟三维模型地理环境建设，为智慧城市建设不断丰富和完善提供新的发展动力。

(本专栏由中海达和本刊编辑部共同主办)

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