安徽省实景三维建设试点与思考

戴锡花

（安徽省第三测绘院）

1 实景三维城市建设技术

1.1 实景三维城市建设的优势

相较于传统的二维数据信息而言，其在传统测绘工作中承担了基础性的作用，但随着科学技术的不断进步以及国家战略发展要求的提升，二维信息数据在语义层次化、可视程度以及空间传递性上存在较多缺陷。同时，二维技术产出的模型在城市规划及方案确立等方面的应用，存在着成本高，数据传达性弱等问题。随着科学技术的进步，实景三维城市化建设技术具备了更为强大的数据库处理能力，并能够在广泛的空间内高效、高速地传播数据信息，为实景三维数据的共享提供了保障。同时，基于4D技术的三维建模及全景、实景绘图，为城市化建设及各领域的管理提供了便捷，集海陆空一体化的信息采集方式，为后续城市化自然资源勘测、道路交通勘测以及山川河流地貌勘测，提供了有效的技术支持。

1.2 实景三维城市建设的特征

现阶段实景三维城市建设主要有以下特征表现。①实景三维输出产品形式多样，其全景及实景测绘同时具备可视化、直观、量化且具象化的特征。②成果信息蕴含高效性和时效性，能够第一时间为测绘工作人员提供信息数据。③实景三维城市化建设具备个性化发展的特点，其在城市专项规划及更新方面发挥着重要作用。④实景三维城市化建设具备商业性的特点，在城市规划初期，其投资主体灵活，市场参与和政府投入并重。

2 安徽实景三维建设技术实践

2.1 倾斜三维建设

倾斜三维建设主要是用影像建模软件生成的地表三维模型数据。其主要运用倾斜摄影平台技术结合倾斜相机等设备，对地表数据进行采集，并生成有序列的影像材料，再将影像材料传输至云平台进行信息处理，最终形成三维模型。安徽省的实景三维试点城市建设主要以倾斜航空摄影方法来获取数据。同时，结合城市建设及规划要求，在特定范围内开展倾斜三维建模并投入生产作业，可适当运用车载式设备或激光测量等方式辅助数据采集。到目前为止，倾斜三维模型已覆盖规划的主要城区，其分辨率优于0.03m。

2.2 地形级实景三维数据

三维地形是用实景三维技术模拟的一种连续性的地表模型，其主要用于反映地表高低起伏的外形形态，通过实景三维技术中的DOM 和DEM 叠加技术，完成城市化基础测绘建设，对其进行周期性的信息数据采集，经过数字影像的组建过程，从而生成的地表表面模型。项目开展合肥市肥西县、包河区及蜀山区部分区域共2067km2地形级实景三维数据试生产和建库，组装生成地形级实景三维产品。

2.3 城市级实景三维数据生产

三维模型是用实景三维技术构建的一种城市模拟场景数据，其主要用3D Max 等三维建模软件，通过将立体素材运用位移、旋转、拉伸等操作实现的三维模拟，主要以DEM、DOM和纹理技术来实现。在模型建设上，获取包河区城市建成区24.8km2倾斜航空摄影数据和激光点云数据，开展Mesh模型和三维基础地理实体数据生产，组装生成城市级实景三维产品。主要实现对城市核心区房屋建筑、道路交通及河流等的覆盖，并制定相关的三维模型标准[1]。

2.4 部件级实景三维数据生产

部件级实景三维是一种可测量全视角的三维模拟模型。是对城市级实景三维的分解和细化表达。重点是满足专业化、个性化应用需求。在城市级实景三维产品的基础上，通过按需选取相关的部件级数据成果组装成部件级实景三维产品。其主要是通过激光点云数据技术，配合全景照片设备，在对特定的拍摄精度以及高程精度加以控制的前提下，形成拍摄高程精度优于0.5m的全景影像三维数据，经过信息化数据平台处理之后形成的全景三维模型。同时，在获取全景三维数据时，可以通过数码相机等高分辨率的设备获取纹理数据，结合扫描设备，对彩色点云及全景数据进行加工处理。安徽省实景三维试点建设主要采用了搭载激光雷达、GNSS 接收机、惯性测量系统（IMU）、全景相机以及控制系统的车载式三维扫描测量系统对云谷路（包河大道-环湖北路路段）周边道路设施部件点云与全景影像数据进行采集，同步使用数码相机获得高分辨率的纹理数据[2]。

2.5 实景三维建设

目前，安徽省采用新型的实景三维测绘技术展开试点建设工作，其试点总面积约2000km2，实景三维在一定程度上通过客观形式反映出了试点区域内的整体城市建构、道路交通规划、自然资源以及山川、河流脉络走向，在一定程度上，实景三维技术结构化、可视化、实体化的优势，可以充分帮助城市建设在模型综合分析及空间量算方面，提供优质的三维模型数据。

2.6 三维成果应用

现阶段，安徽省的实景三维试点城市建设所取得的技术成果将推广应用于城市设计与规划、城市建筑及建筑保护，道路交通运行管控、河流走向规划、环境整治、耕地保护监管、街区风貌改进及其他重要活动管理中，同时，实景三维技术在自然资源勘测、地质灾害评估以及环境修复等方面形成的模拟数据也为以上发展提供重要的作用[3]。

2.7 实景三维建设规划

安徽省实景三维建设现已列入《安徽省“十四五”测绘地理信息规划》，结合其试点城市发展需求，依据安徽省“实景三维中国”建设总目标，全面提升实景三维技术在海陆空一体化方面的测绘优势，提升整体测绘水平，并通过分级、分类的形式，覆盖试点区域内的城市建设，为城市化建设提供重要的数据保障，鼓励三维模型技术创新。

3 城市实景三维建设的思考

3.1 关于建设的层级

实景三维从层级上可以划分为：地形级、城市级和部件级三个层级。

地形级主要是运用可视化的方式，采用相对低精度，大尺度的高程信息采集方法，对纹理、时间以及地理属性等进行规划。通常情况下，用以展示城市化分布及具体的建筑形态、山川河流、地貌特征等，主要是实景三维技术中DOM 和DEM 技术叠加产出的三维地形数据信息[4]。

城市级是指针对实景三维试点城市部分实景所建立的三维模型，例如，试点城市内部重要的交通枢纽以及重要建筑等，并对其进行语义化和三维化的模型创设，为城市下一步的规划设计以及管控提供数据信息支持。

部件级主要应用于微观层面的实景三维技术展示，其可对城市建设中需要采集的高精度数据进行统筹分析，并进一步实现数据采集的精度优化，再以实体化和语义化的形式产出。其产品形式较以上两种更为多样，包括倾斜三维、全景三维、点云三维、模型三维、BIM等，其在城市专项管理及管控方面应用更为广泛。

3.2 关于建设的内容

通过对比实景三维试点城市在三维信息数据采集过程中的精度数据，以及数据结构和生产方式可知，实景三维试点城市建设的内容具备不同场景、不同阶段下的各类优势，并且相得益彰。城市实景三维建设是多领域融合创建的过程，建设内容具备一定的深度，而且各个内容之间可以在广度上融合。另外，BIM 可以为实景三维建设在应用颗粒度及空间上提供进一步地深入创设。CIM作为数字城市建设的关键内容之一，其可以通过实景三维内容作为支持[3]。

3.3 关于建设的指标

安徽省实景三维试点城市建设的评价指标要求如下：首先，对于几何精度指标，要求能够准确对三维数据在空间位置及事物形态上进行认定和评判。其次，在纹理精度方面，可获取清晰的实体影像及形象特征数据。最后，对实景试点城市建设中各类模型的属性指标精度要求需分门别类、并统筹数据信息，理清数据信息之间的语义关系。

3.4 关于建设的路径

3.4.1 聚焦职责

实景三维试点城市建设聚焦生态环保以及生态文明建设，并为各领域各行业提供技术支持，进一步服务当前经济发展，实现城市的整体创新。并且，技术人员可以通过实景三维技术进一步推进在耕地保护、自然资源勘测、山川河流脉络勘测，智慧交通等层面的研究和应用，尽可能地聚焦城市的高效管控和更新发展职责。

3.4.2 统筹谋划

在实景三维试点城市建设的过程中，要实现分级、分工创建。工程人员要统筹谋划各试点区域内的实景三维框架，通过卫星遥感通信技术，传导数据信息，实现部件级的实景三维数据处理。并针对重点区域结合BIM和CIM叠加技术，统筹城市实景三维规划建设。

3.4.3 以用促建

在实景三维试点城市建设过程中，可采取边用边建的措施来引领实景三维技术的应用。首先，可以运用人工智能技术、大数据平台以及倾斜摄影等方面的优势，来提升实景三维技术的支持力。同时，在信息数据共享方面，可以通过大数据平台的数据共享模式，优化三维数据的传输空间局限，从而提升实景三维试点技术数据传播的能力。

3.4.4 试点先行

实景三维试点城市建设可结合生态、绿色、可持续发展等理念，进一步探索三维技术在中国城市化建设中的创新路线。安徽省本次开展的实景三维试点城市建设，其中囊括了对产品形式、组织管理、技术技巧、标准规范、应用模式等方面的探索，并形成了很好的带动作用，进一步为实现实景三维试点城市建设以及推动经济发展作出了贡献。

4 结语

综上所述，工程人员通过对安徽省实景三维试点城市建设的实践与思考的分析，充分认识到了新型基础测绘与大数据云平台及三维模型间的融合关系，实景三维技术在对大数据平台提供数据服务的前提下，能够有效地提升当下测绘工作的效率和质量，同时，实景三维试点城市建设，还需要工程技术人员不懈地努力与探索，以期实景三维技术取得更好的创新成果。