實景三維在數(shù)字城市建設中的應用

【摘要】為順應數(shù)字化城市建設的發(fā)展方向，跟上快速發(fā)展的腳步，實景三維技術不僅解決二維平面靜態(tài)和抽象的弊端，還成為數(shù)字化城市建設的重要助力。本文將以實景三維技術為立足點，探索實景三維技術在數(shù)字城市建設中的重要作用，以期為相關工程或人員提供參考與借鑒。

【關鍵詞】實景三維技術;數(shù)字城市;應用

1引言

在當前的社會背景下，數(shù)字城市建設的優(yōu)勢已經全部凸顯，實景三維技術相比較于傳統(tǒng)二維數(shù)據，可以更快速的、更完整地了解整個實體城市的狀況，這就使得實景三維技術在城市建設中可以一展拳腳，在數(shù)字城市建設中發(fā)揮重要作用。實景三維技術通過計算機技術、多媒體技術等多種技術混合作用，在虛擬網絡中創(chuàng)造虛擬化城市，按照相同的比例尺寸在網絡中進行復原城市，這樣可以更利于為市民服務，比如市政在線辦理、不動產管理和電子銀行快捷轉賬等，也促進了更多的產業(yè)發(fā)展。

2數(shù)字城市的概念與實景三維技術的內涵

數(shù)字城市是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網絡為紐帶，運用遙感、信息測繪技術、仿真-虛擬等技術，對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段把城市的過去、現(xiàn)狀和未來的全部內容在網絡上進行數(shù)字化虛擬實現(xiàn)。從而使得我們可以便捷、迅速、高效的了解城市現(xiàn)狀。

實景三維技術可以看成是一種數(shù)據庫系統(tǒng)，也可以看成是一種多組合形式的工具，其通過測量采集現(xiàn)場的條件數(shù)據，將所獲得數(shù)據轉換為網絡空間數(shù)據，這就是說實景三維技術是一種測量工具。與此同時它還可以將所獲得網絡空間數(shù)據進行整理匯總并儲存，通過整理分類使數(shù)據搜索更加簡單便捷，并一定程度上提供幫助方法，從而解決問題。

3實景三維的組成及數(shù)字城市的內容

三維技術是普遍意義上的X、Y、Z三維坐標系，區(qū)別于以往的二維坐標系X、Y，三維技術可以在空間意義上對物體進行表述。進行數(shù)據信息采集，數(shù)據信息結構化，數(shù)據信息檢驗，布爾操作、數(shù)據信息分析、數(shù)據系統(tǒng)管理等功能是實景三維技術的主要功能特點，這些三維信息的應用，都為數(shù)字城市建設提供了強大技術保障，提供了準確的數(shù)據支持。

數(shù)字城市的建設，對城市的可持續(xù)發(fā)展與社會的繁榮穩(wěn)定起著巨大的推動作用，主要建設內容包括城市設施數(shù)字化、城市網絡、公共服務平臺建設三部分。

3.1城市設施數(shù)字化

在統(tǒng)一標準和規(guī)范的基礎上，實現(xiàn)設施數(shù)字化，包括：城市基礎設施——建筑設施、管道設施、環(huán)境設施;交通設施——地面交通、地下交通、空中交通;金融——銀行、保險、交易所;文化、教育、衛(wèi)生——教育、科研、醫(yī)療保健、博物館、科技館、運動場、體育館、名勝古跡;安全——消防、公安、環(huán)保;政府管理——各級政府、海關、稅務、戶籍管理、房地產;城市規(guī)劃與管理——背景資料（地質、地貌、氣象、水文、自然災害等）、城市監(jiān)測、城市規(guī)劃。

3.2城市網絡

三網互聯(lián)：電話網、有線電視網和互聯(lián)網，三網互聯(lián);通過網絡連接分布式數(shù)據庫和信息系統(tǒng)，建立互操作平臺;建立數(shù)據倉庫與交換中心、數(shù)據處理平臺、多種數(shù)據的融合與立體表達，虛擬技術的數(shù)據共享平臺。

3.3公共服務平臺建設

基于三維模擬地圖、矢量電子地圖數(shù)據和影像數(shù)據，實現(xiàn)三種類型地圖數(shù)據的聯(lián)動切換和有機結合，并整合城市各類興趣點的地名地址信息，通過互聯(lián)網和移動互聯(lián)網，普通市民足不出戶就能獲得各種生活服務。包括位置搜索、公交查詢、餐飲、娛樂、旅游、酒店預訂等，為市民帶來更豐富的地理信息服務體驗。

4實景三維技術與數(shù)字城市建設

從高樓大廈到交通路線，通過傾斜攝影技術將整個城市都裝進了三維實景系統(tǒng)里，構成了城市的數(shù)字孿生體，實現(xiàn)了真實世界與虛擬現(xiàn)實的交融和互動，通過電腦可以隨時調看每一個元素的位置、坐標、建筑，還可以在三維實景畫面中直接進行測繪。同時嵌入交通應用、反恐應用、治安應用、城管應用、政務應用、消防應用等部件，構建了監(jiān)控、預警、診斷、分析為一體的智慧城市管控窗口，為城市管理決策層提供決策支撐，輔助管理層線上指揮。

案例分析：

1.三維不動產

三維技術在三維不動產中的應用。三維技術可以有效解決傳統(tǒng)登記系統(tǒng)中一棟建筑只能登記一條權屬信息的問題。使用分層入戶技術可以避免在同一棟建筑中記錄多個權屬信息時出現(xiàn)的數(shù)據混亂和拓撲關系混亂的問題。在分層分戶技術中，通過匹配對分層分戶進行分割，然后將信息記錄在相應的三維模型中，可以保證較高的準確性，完全可以滿足不動產登記的需求。不動產統(tǒng)一登記信息平臺采用三維技術后，可以保證空間定位的真實性，且空間定位的準確性高。此外，通過匹配的分級分戶技術，可以大幅度提高工作效率進而提高各級相關數(shù)據信息準確率，對不動產統(tǒng)一登記工作有著積極的意義。三維不動產可視化管理技術將傾斜攝影技術與應用相結合，能夠在大場景中反映土地與房屋的固定關系，快速消除目前困擾不動產統(tǒng)一登記領域的“找房難，找地慢”的痛點;有效克服“外業(yè)實地調查、權籍調查等業(yè)務費時費力、落宗難、即時業(yè)務處理滯后”等問題。同時，它可以更加直觀、立體地反映物體信息，并對物體信息進行處理。三維技術的應用可以使不動產登記更加準確，效果更佳，大幅提高工作效率。

2.柳州礦山

隨著我國經濟社會的高速發(fā)展，對各種資源的需求量逐步增大，礦產品產量逐年增加，導致儲量變化增大，這就要求自然資源管理部門能夠及時掌握各種礦產資源的儲量變化情況，以便及時調整政策，加強宏觀調控。應用實景三維技術后，管理者足不出戶即可清晰而直觀的掌握露天礦山現(xiàn)場的整體情況，科學而客觀的對露天礦山進行監(jiān)測。實景三維技術建設項目的實施，不僅可以整合和挖掘各種信息資源，建成“信息內容全面、更新維護及時、共享交換便捷”的實景三維地理信息礦山云平臺，還能夠為礦山管理決策等部門提供科學、準確、及時的地理空間信息服務。同時，基于實景三維技術，可擴展建立其他的應用系統(tǒng)，促進礦山生產開采科學化，管理智能化，提高管理和決策水平。實景三維技術的完善，支持多尺度、多類型和多時相的礦山綜合信息在上面集成共享，各類應用系統(tǒng)利用其中的資源為政府及管理決策者提供服務。重點功能包含一下幾項：

（1）支持礦山屬性查詢、查詢結果導出;

（2）支持礦山報表錄入、報表導出;

（3）支持礦山儲量輸入、儲量自動監(jiān)測;

（4）支持礦山儲量監(jiān)測報告生成、儲量監(jiān)測報告導出。

5實景三維技術應用問題及方法借鑒

不可否認的是，現(xiàn)階段三維空間數(shù)據的生產效率非常低，精度也很差，有的甚至要算兩遍。作為技術開發(fā)者不能依靠大量的人力和資金的投入，靠拼分辨率、堆服務器數(shù)量的笨辦法來解決問題，要關注大數(shù)據、云計算、云存儲、物聯(lián)網等新技術。同時，業(yè)界也迫切需要從源代碼開始的純國產化軟件來提高GPU利用率?，F(xiàn)在部分地區(qū)存在“為了實體而實體，為了三維而三維”的現(xiàn)象。這樣的單純以‘完成實景三維建設’為目的的形式太過粗淺，更重要的是在充分調研各方需求的基礎上進行頂層設計，進行穩(wěn)步推進?！?/p>

現(xiàn)階段多個城市正在適用實景三維技術于城市建設中，可以進行借鑒。2018年以來，桂林市自然資源局逐步推進“實景三維桂林”建設，完成1套標準（實景三維標準規(guī)范）、3大數(shù)據底圖（全市域衛(wèi)星遙感底圖、全市域地形三維底圖、重點區(qū)域高精度實景三維底圖）、1個平臺（國土空間基礎信息平臺）建設，形成獨具特色的“空間基礎信息底座”體系。目前，桂林統(tǒng)籌了全市范圍內1：10000、1：50000地形三維數(shù)據，匯聚了全市優(yōu)于1米分辨率的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據，達到一年一更新?！皩嵕叭S桂林”本著“邊建邊用”原則，積極推動成果應用，已為國土空間規(guī)劃、自然資源調查監(jiān)測、綜合執(zhí)法、不動產登記、城市建設管理、旅游等工作提供實景三維技術和數(shù)據支撐。隨著桂林建設世界級旅游城市的深入推進，應用成效將逐步顯現(xiàn)。

6未來期望

實景三維技術有三實特性。首先是實時，實時鏡像確保了實景三維的實時性;第二是實體化，可以確保機器可讀;第三是真實，精準影射，確保物理世界在數(shù)字世界中的真實展現(xiàn)。模型是形，地理實體是本底，實體編碼是紐帶，經濟社會屬性和運行數(shù)據是魂，數(shù)字底座是建設目標。實景三維是對人類生產、生活和生態(tài)空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數(shù)字虛擬空間，是現(xiàn)實世界的數(shù)字化映象。當實景三維這樣的地理空間底座與各行各業(yè)應用混合在一起時，我們才能夠足不出戶探索這個地球，才能催生更大的經濟體。

7結束語

在城鎮(zhèn)化、信息化發(fā)展趨勢下，數(shù)字城市作為城市將來信息化發(fā)展走向。三維城市模型依托三維數(shù)字技術，在城市建設與發(fā)展上注入了數(shù)字化思維與設計理念，讓城市的未來發(fā)展規(guī)劃與管理更加快捷、方便。尤其是當今科學技術高速發(fā)展，有助于三維技術的可持續(xù)發(fā)展，其影響力也將越來越明顯，其未來發(fā)展較為樂觀。

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作者簡介：廖祥（1992-），男，漢族，廣西全州人，本科，助理工程師，主要從事地理信息方面的工作。