實(shí)景三維在自然資源管理中的應(yīng)用

摘要：實(shí)景三維技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)和資源管理需求不斷提升的形勢(shì)下衍生的一種新型三維建模技術(shù)，支持各個(gè)視角的切換，可以更加細(xì)致地了解地物分布狀況和地勢(shì)地貌信息等，這為自然資源管理工作創(chuàng)造了良好的條件。在分析實(shí)景三維技術(shù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵應(yīng)用模式后，針對(duì)其在自然資源管理中的具體應(yīng)用展開研究，以期有效挖掘?qū)嵕叭S的自然資源管理價(jià)值，使其在該領(lǐng)域中得到更為廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：實(shí)景三維自然資源管理國(guó)土空間數(shù)據(jù)建設(shè)

中圖分類號(hào)：P27

ApplicationofRealistic3DinNaturalResourceManagement

YAOShuang

PingxiangCityLandandSpaceSurveyandPlanningInstitute，Pingxiang，JiangxiProvince，337000China

Abstract：Realistic3Dtechnologyisanewtypeof3Dmodelingtechnologyderivedfromtheincreasingdemandformoderninformationtechnologyandresourcemanagement.Itsupportstheswitchingofvariousperspectivesandcanprovideamoredetailedunderstandingofthedistributionoflandfeaturesandgeomorphicinformation，creatingfavorableconditionsfornatural?;resourcemanagementwork.Afteranalyzingthecharacteristicsandkeyapplicationmodesofrealistic3Dtechnology，researchisconductedonitsspecificapplicationinnaturalresourcemanagement，inordertoeffectivelyexplorethevalueofrealistic3Dinnaturalresourcemanagementandmakeitmorewidelyusedinthisfield.

KeyWords：Realistic3D;Naturalresourcemanagement;Nationallandspace;Dataconstruction

自然資源的類型復(fù)雜，且分布較為分散，致使在實(shí)際管理時(shí)的資源調(diào)查難度較大，二維數(shù)據(jù)僅能確定基本的位置信息，無(wú)法反饋更多自然資源信息，因此已經(jīng)不再適用。而實(shí)景三維可以最大程度上地還原真實(shí)的實(shí)景事物，且能夠利用三維建模的方式對(duì)地物信息進(jìn)行無(wú)死角還原，幫助相關(guān)自然資源管理者掌握更加全面的自然資源信息，這可全面提升自然資源管理成效，因此，對(duì)實(shí)景三維技術(shù)的應(yīng)用展開研究具有重要意義。

1實(shí)景三維技術(shù)的特點(diǎn)

實(shí)景三維技術(shù)是基于三維模擬技術(shù)對(duì)地上構(gòu)筑物進(jìn)行模擬的技術(shù)過(guò)程，主要涉及對(duì)車輛、土地、道路和人物等大量實(shí)景元素的模擬，且能夠利用相關(guān)軟件將模擬后的信息與數(shù)據(jù)直觀地展現(xiàn)出來(lái)。因其支持將各種實(shí)景元素還原至計(jì)算機(jī)空間內(nèi)，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)各類模擬元素的有效檢測(cè)，明確相關(guān)元素的變化規(guī)律，這為實(shí)際管理工作帶來(lái)了較大的便利?，F(xiàn)階段，在自然資源管理和土地空間管理等領(lǐng)域表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用成果[1]。結(jié)合早期的應(yīng)用狀況來(lái)看，可將其技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)如下。

1.1較強(qiáng)的交互性

通常情況下在建模之后便需利用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行三維場(chǎng)景交換，在場(chǎng)景交換的情況下，相關(guān)管理人員可以基于管理需求從多個(gè)角度隨意瀏覽場(chǎng)景信息，實(shí)現(xiàn)了與數(shù)據(jù)信息的有效交互。

1.2場(chǎng)景信息的真實(shí)性

采用實(shí)景三維技術(shù)建設(shè)的模型具備高度還原性，在建模期間便會(huì)關(guān)注對(duì)建模場(chǎng)景的真實(shí)還原，并且著重做好細(xì)節(jié)處理，使其與真實(shí)場(chǎng)景無(wú)限接近。因此，在實(shí)景三維模型中往往能夠較為準(zhǔn)確地反饋出土地資源的實(shí)際利用狀況，基于實(shí)景三維技術(shù)獲取的模型信息可以為自然資源管理工作提供十分可靠的參考。

1.3支持重復(fù)利用

實(shí)景三維技術(shù)支持對(duì)絕大部分場(chǎng)景的建模操作，且建設(shè)好的模型可以隨意搭配和重復(fù)使用，這便為后期管理提供了一定的便利。

2實(shí)景三維在自然資源管理中的關(guān)鍵應(yīng)用模式

2.1DOM+DSM模式的應(yīng)用

現(xiàn)階段，利用多源數(shù)據(jù)建設(shè)三維模型已經(jīng)成為現(xiàn)代三維重建的關(guān)鍵研究方向，這主要是由于大量的研究和實(shí)踐顯示，不同數(shù)據(jù)源形式下的建模質(zhì)量和效果各不相同，如果采取單一的數(shù)據(jù)源建設(shè)三維模型，很可能影響模型質(zhì)量與三維建模的精度。因此，現(xiàn)行的大部分資源管理工作中，均會(huì)采取多種數(shù)據(jù)源融合的方式來(lái)建設(shè)三維模型，以取得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，為自然資源管理創(chuàng)造良好的條件。在航測(cè)技術(shù)以及遙感技術(shù)應(yīng)用深度不斷加大的形勢(shì)下，數(shù)字正射影像（DigitalOrthophotoMap，DOM）以及數(shù)字表面模型（DigitalSurfaceModel，DSM）等技術(shù)的應(yīng)用也取得了較大的進(jìn)展。其中的DOM能夠提供大量建筑、橋梁、道路和植被等的影像信息，而DSM則可在各類影像信息疊加的基礎(chǔ)上形成數(shù)字表面模型，可以說(shuō)二者的融合能夠表達(dá)出更加精準(zhǔn)的三維模型效果。在進(jìn)行自然資源調(diào)查中，是借助航測(cè)技術(shù)獲取區(qū)域范圍內(nèi)大量的高分辨率正射影像，并采取激光雷達(dá)手段獲取部分高程信息作為信息補(bǔ)充，此舉能夠更好地還原實(shí)景，形成準(zhǔn)確的實(shí)景三維模型[2]。

DSM與數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）相比的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為，其不僅可以展示地面高程信息，還支持對(duì)地面構(gòu)筑物、如建筑、橋梁和樹木等的高程展示，相對(duì)來(lái)說(shuō)信息內(nèi)容更加豐富和全面，能夠更好地還原實(shí)景信息。在一些對(duì)地物高度精度要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域中，DSM技術(shù)能夠發(fā)揮更加突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。DSM技術(shù)應(yīng)用中，需要借助三維激光掃描技術(shù)來(lái)獲取關(guān)鍵的地物信息，實(shí)際應(yīng)用中可快速準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)物體的坐標(biāo)值以及反射率等，可為DSM模型的構(gòu)建提供可的參考。DOM+DSM模式下建設(shè)的實(shí)景三維模型精度更高，能夠?yàn)樽匀毁Y源管理工作創(chuàng)造十分便捷的管理?xiàng)l件。

2.2傾斜攝影模式的應(yīng)用

傾斜攝影技術(shù)是在航空攝影技術(shù)和近景測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，支持高空測(cè)量的測(cè)繪遙感技術(shù)，其不僅改變了測(cè)繪工作的形式，還打破了只能從垂直角度獲取正射影像的局限性，可通過(guò)在無(wú)人機(jī)上架設(shè)五鏡頭攝影機(jī)的方式同時(shí)獲取垂直、前視、后視、左視和右視五個(gè)角度的影像信息，垂直影像可直接被制作成DRG和DEM等，而其他四個(gè)視角的拍攝角度在15°～45°之間，可以被作為三維模型建設(shè)時(shí)的補(bǔ)充信息，用于表現(xiàn)地物不同角度的紋理信息。利用高效的三維建模技術(shù)準(zhǔn)確建立實(shí)景三維場(chǎng)景，不僅能夠表現(xiàn)不同地物的空間位置關(guān)系，還能顯示很多地物細(xì)節(jié)，這可為自然資源管理工作提供可靠的參考，使資源配置和管理更加貼近實(shí)際[3]。傾斜攝影技術(shù)在自然資源管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)如下。

2.2.1獲取影像的分辨率偏高

在無(wú)人機(jī)或者低空飛行器上架設(shè)的傾斜攝影平臺(tái)具備較好的影像獲取效果，能夠獲取厘米級(jí)分辨率的影像信息。

2.2.2豐富的紋理信息

通過(guò)多個(gè)角度獲取影像信息能夠更加準(zhǔn)確地描述地物側(cè)面的紋理信息，使地物建模效果更加真實(shí)，打造還原度較高的實(shí)景三維場(chǎng)景。

2.2.3三維模型建設(shè)速度快

在垂直影像和傾斜影像的聯(lián)合空三加密過(guò)程中無(wú)需人工介入，便可自動(dòng)化地完成紋理映射，并建設(shè)成三維模型。

2.2.4三維空間場(chǎng)景的還原度較高

通過(guò)建設(shè)三維場(chǎng)景不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地物地理位置和相關(guān)坐標(biāo)信息的準(zhǔn)確表達(dá)，還能精細(xì)化地刻畫地物的紋理特征和細(xì)節(jié)特征，尤其是對(duì)地貌地形特征的表現(xiàn)較為直觀。

3自然資源管理中實(shí)景三維技術(shù)的具體應(yīng)用

實(shí)景三維技術(shù)由在線系統(tǒng)和支撐環(huán)境兩個(gè)部分組成，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)表現(xiàn)內(nèi)容和精度的不同，可被分為地形級(jí)、城市級(jí)和部件級(jí)，其中的地形級(jí)指的是，能夠反映地形地貌和地面紋理特征的三維模型，通常被應(yīng)用于自然資源格局管理中；城市級(jí)則是指能夠反映城市的真實(shí)情況，且可被用于進(jìn)行自然資源精細(xì)化表達(dá)的三維模型；部件級(jí)重點(diǎn)體現(xiàn)各類實(shí)體要素在空間內(nèi)的地理位置、幾何形體以及空間屬性等，應(yīng)用范圍相對(duì)較廣。

3.1自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

從我國(guó)目前的自然資源管理現(xiàn)狀來(lái)看，存在自然資源數(shù)據(jù)單一呈現(xiàn)的問(wèn)題，即各類資源數(shù)據(jù)較為分散，土地、草原、礦產(chǎn)、濕地等資源數(shù)據(jù)表現(xiàn)出單維度靜態(tài)管理的特征，通常由各個(gè)部門分別獲取資源數(shù)據(jù)，部門管理職責(zé)相對(duì)獨(dú)立，未能進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，出現(xiàn)各類資源因素空間位置關(guān)系不明，資源屬性狀態(tài)不明等問(wèn)題。而實(shí)景三維技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)地物元素、地表信息等的全面獲取建設(shè)實(shí)景三維模型，不僅能夠詳盡地表達(dá)各類資源元素的空間關(guān)系與屬性，還可對(duì)資源發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這里以森林資源的管理為例，基于實(shí)景三維技術(shù)能夠?qū)Φ乇砀采w物和地質(zhì)、地形特點(diǎn)等進(jìn)行真實(shí)還原，幫助管理人員全面了解森林結(jié)構(gòu)和林分特征等，使其能夠在明確資源量指標(biāo)的基礎(chǔ)上，制訂科學(xué)可行的資源管理計(jì)劃[4-5]。

對(duì)于自然資源調(diào)查數(shù)據(jù)的整合與集成能夠形成動(dòng)態(tài)更新的三維資源立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)該數(shù)據(jù)庫(kù)可對(duì)自然資源基礎(chǔ)信息的變化進(jìn)行及時(shí)了解與同步，為資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)奠定良好的基礎(chǔ)。通過(guò)多維度分析和三維建模處理可以追溯各類資源發(fā)展和發(fā)育的演替過(guò)程，并基于已有信息判斷資源的未來(lái)發(fā)展規(guī)律，為自然資源管理工作提供可靠的資料參考。例如：在進(jìn)行耕地資源調(diào)查時(shí)，可以利用實(shí)景三維技術(shù)進(jìn)行建模處理，對(duì)耕地類型、面積、分布特點(diǎn)、地形坡度等信息進(jìn)行真實(shí)還原，使相關(guān)資源管理人員更加精確地評(píng)估耕地等級(jí)和資源利用效果，對(duì)資源開發(fā)利用策略進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

3.2自然資源和不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記環(huán)節(jié)的應(yīng)用

自然資源與不動(dòng)產(chǎn)均屬于立體空間中的實(shí)體組成，且存在資源類型眾多和不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬空間分布相對(duì)復(fù)雜的特征，傳統(tǒng)的二維載體難以準(zhǔn)確傳達(dá)資源分布信息和空間定位信息，不利于自然資源和不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記工作的準(zhǔn)確落實(shí)。因此，需要借助三維建模技術(shù)更加準(zhǔn)確地還原自然資源和地物信息，確保能夠?qū)ψ匀毁Y源的空間布局和自然資源范圍進(jìn)行準(zhǔn)確劃定。而在不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記中，三維不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用也能更加真實(shí)地反映不動(dòng)產(chǎn)的空間分布特點(diǎn)和自然屬性，為不動(dòng)產(chǎn)登記管理提供了可靠的資料參考。例如：在不動(dòng)產(chǎn)登記管理中，利用實(shí)景三維技術(shù)進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)空間位置定位可以對(duì)地上、地下和懸空建筑物的空間位置關(guān)系進(jìn)行有效還原，使得不動(dòng)產(chǎn)的確權(quán)登記更加準(zhǔn)確和可靠。

3.3國(guó)土空間規(guī)劃環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在實(shí)景三維模型中不僅匯集了與國(guó)土空間相關(guān)的基本要素，即地形、地貌和地物信息，還能夠更加直觀地展現(xiàn)自然地理狀況與自然資源分布狀況。此外，利用自然資源三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)天際線、日照和可視域等的可視化分析工作，且支持飛行模擬、路徑動(dòng)畫等標(biāo)繪分析功能，很大程度上滿足了三維模型的應(yīng)用需求。通過(guò)大量地采集地物信息構(gòu)建實(shí)景三維模型可以對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃范圍內(nèi)的建筑、周邊分布狀況以及建筑密度等基本信息進(jìn)行全面獲取與評(píng)估，相關(guān)國(guó)土空間規(guī)劃和管理人員可以基于實(shí)景三維模型提供的相關(guān)信息資料對(duì)區(qū)域的資源承載力以及國(guó)土空間的開發(fā)利用質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上制定的國(guó)土空間規(guī)劃方案更加貼近實(shí)際，且與自然資源的發(fā)展和利用規(guī)律相符，能夠在高效開發(fā)和利用國(guó)土資源的前提下，促進(jìn)國(guó)土資源的可持續(xù)發(fā)展。

3.4生態(tài)修復(fù)過(guò)程的應(yīng)用

在早期的生態(tài)修復(fù)工程中，通常是基于二維數(shù)據(jù)來(lái)明確生態(tài)修復(fù)的范圍，但由于區(qū)域的生態(tài)效果和環(huán)境信息缺乏了解，很難保障生態(tài)修復(fù)的效率，需要投入大量的時(shí)間和精力進(jìn)行生態(tài)環(huán)境調(diào)查，且由于受到技術(shù)水平限制，不能全面掌握立面目標(biāo)之間的關(guān)系，不能對(duì)西部環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行明確也一定程度上影響了生態(tài)修復(fù)的效果。而實(shí)景三維技術(shù)的應(yīng)用則能有效明確在二維數(shù)據(jù)中的不足，不僅能夠全面還原地質(zhì)、地貌和地物等基本信息，還可對(duì)自然資源現(xiàn)狀進(jìn)行明確，幫助相關(guān)人員確定區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)修復(fù)需求，且通過(guò)深入取證的方式還能保障對(duì)生態(tài)狀況的實(shí)時(shí)反饋，為生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的決策提供可靠的依據(jù)。例如：在針對(duì)礦山進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)，可以利用實(shí)景三維模型來(lái)確定生態(tài)修復(fù)治理的基本操作方案，并在工程核算、進(jìn)度管理和效果評(píng)估等環(huán)節(jié)也發(fā)揮十分重要的作用。

4結(jié)語(yǔ)

實(shí)景三維技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，在各類資源管理和資源調(diào)查等工作中發(fā)揮了突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅獲取的信息內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了可視化，且與實(shí)際地物特征無(wú)限接近，有效降低了資源調(diào)查和管理的誤差。在自然資源管理的多個(gè)環(huán)節(jié)中，均對(duì)資源調(diào)查和屬性等信息的準(zhǔn)確性提出了較高的要求，傳統(tǒng)的二維表述方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前的自然資源管理需求。為此，需要加大對(duì)實(shí)景三維技術(shù)的研究和推廣力度，使其在資源管理領(lǐng)域中發(fā)揮更大的價(jià)值和作用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升自然資源管理的質(zhì)量。

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