彭明軍-實景三維武漢試點實踐.pdf

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1、P1實景三維武漢試點實踐實景三維武漢試點實踐彭明軍武漢市測繪研究院 副院長2022年6月29日P21234關鍵技術應用實踐項目背景項目背景建設思路P3P3項目背景項目背景1P4實景三維實景三維：3DRS（3D Real Scene），是對人類生產、生活和生態空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數字虛擬空間。實景三維中國建設技術大綱武商廣場P5需求牽引實景三維建設是國家現代化治理體系和治理能力建設的重要基礎，習近平總書記指出“城市管理應該像繡花一樣精細”（2017.03.05，于北京）、“努力探索超大城市現代化治理新路子”（2020.03.10，于武漢），在高質量發展過程中，規劃建設、城市更新

2、、綜合應急、環境保護、自然資源管理、智慧城市建設等方面，均需要三維的基座和底版支撐。漢江大道20192018P6需求牽引自然資源立體表達和三維化管理需求自然資源部信息化建設總體方案（自然資發2019170號）：充分利用基礎測繪成果，以遙感影像為背景，集成整合地下空間、地表基質、地表覆蓋、業務管理等各類自然資源和國土空間數據，按照統一的標準，構建自然資源三維立體“一張圖”。自然資源三維立體時空數據庫建設總體方案（自然資辦發202121號）：建設自然資源三維立體時空數據庫和數據庫管理系統，實現自然資源調查監測數據成果在中央一級的立體化統一管理，形成自然資源調查監測一張底版、一套數據。P7能力驅動隨

3、著空天地一體化采集、云計算、人工智能、大數據、物聯網等技術的成熟發展，以及軟硬件設備算力的不斷攀升、算子的不斷豐富，驅動了實景三維建設能力的不斷提升。P8目標使然實景三維中國建設技術大綱提出的建設目標：“分級分步開展實景三維中國建設，十四五期間完成全國和省區范圍的地形級實景三維建設，基本完成全國地級以上城市的城市級實景三維建設，積極拓展部件級實景三維建設，形成分布式存儲、邏輯式集中、共享式應用、動態式更新的實景三維中國數據庫，構建具備法定性、唯一性、權威性特征的時空基底?！盤9P9建設思路建設思路2P10建設思路 總體規劃、科學部署、頂層設計實景三維中國建設，組織研制相關標準規范、制度辦法等，

4、指導省市開展實景三維建設。國家層面國家層面-總體謀劃，頂層設計總體謀劃，頂層設計組織編制省區層面的實景三維建設方案，并進行地形級、城市級模型生產、建庫管理，統籌協調市縣開展建設。省區層面省區層面-統籌協調，組織實施統籌協調，組織實施編制城市實景三維建設方案，開展城市級實景三維的生產、更新、數據管理，向省級匯交公益性成果。市縣層面市縣層面-具體建設，搭建體系具體建設，搭建體系開展單體級實景三維建設，開展面向行業的應用社會層面社會層面-廣泛參與廣泛參與，共享應用共享應用P11傾斜三維仿真三維視頻三維王家墩中央商務區香海園實景三維基于傾斜攝影測量技術生產的傾斜三維模型數據，3cm影像分辨率基于設計圖

5、紙和竣工測量數據，采用手工建模方式建設的模型基于移動測量設備采集的視頻三維，分辨率可達8K以上實景三維包括傾斜三維、仿真三維、視頻三維、體塊三維、激光LiDAR等多種表現方式，都是對現實世界進行建模、表達P12模型形態實景TIN實景TIN實景模型白模三維點云手工模型P13關系與對比|城市模型三維與實景三維模型三維實景三維萬松小區P14關系與對比|城市模型三維與實景三維模型三維實景三維中山大道-民生路P15分類分級|表現形式傾斜三維仿真三維視頻三維P16分類分級|表現形式傾斜三維仿真三維視頻三維P17分類分級|表現形式傾斜三維仿真三維視頻三維P18分類分級|場景尺度分級建設內容地形級城市級（框架

6、級）部件級（單體級）地理場景DOM/TDOM最高分辨率1m，最高平面精度5m7.5m。分辨率優于1m，平面精度優于5m7.5m。/DEM/DSM最高格網尺寸5m，最高高程精度1m10m。格網尺寸優于5m，高程精度不低于0.5m10m。/傾斜攝影三維模型/分辨率不低于0.2m，城市建成區及其他重點區域分辨率不低于0.05m。分辨率不低0.03m。地理實體基礎地理實體重要河流、湖泊、海域；主要交通干道、鐵路、鄉道及以上等級道路；更新時點：每年12月底。河流、湖泊、海域以及附屬設施；支線及以上街道、軌道交通、鐵路居民地、構（建）筑物及場地設施；各類管線的主干管道；各實體地名地址；行政區劃、自然地理單

7、元和農林用地及土質單元。更新時點：每年12月底。城市主次干道、橋梁、河流、湖泊、公園、主要建筑等；建（構）筑物及其附屬設施、城市綠地、公共場地、其他附屬設施等?？杉毣敛粍赢a登記單元；各類管線、綜合管廊及其附屬設施；院落；各實體地名地址；行政區劃、自然地理單元和農林用地及土質單元，農林用地細化至自然資源登記和不動產登記單元。三維形式根據需求建立LOD模型（含地下、水下）。更新時點：總體每年12月底，重點區域按需。/部件三維模型/建（構）筑物結構部件、建筑室內部件、道路設施部件、地下空間部件等。更新時點：動態更新。其他實體共享其他行業部門生產的專業類實體。物聯感知數據自然資源實時感知數據國家級重

8、點區域或重大自然資源管理工程涉及的自然資源實時感知數據。省級重點區域或重大自然資源管理工程涉及的自然資源實時感知數據。自然資源管理涉及的自然資源實時感知數據。部件管理涉及的室內或部件物聯感知數據。城市物聯網感知數據/城市經濟社會建設涉及的城市物聯網感知數據?；ヂ摼W在線抓取數據/互聯網在線抓取數據。P19地形級面向宏觀尺度，將數字高程模型（DEM）/數字表面模型（DSM）融合數字正射影像（DOM）/真正射影像（TDOM），或傾斜攝影三維模型，疊加以二維形式表達的基礎地理實體，組裝生成地形級實景三維產品。DEM+DOM黃陂木蘭山P20城市級（框架級）1、簡模（白模）面向中觀尺度，以DEM+DOM為

9、基礎，結合房屋基底進行拉伸或者獲取建筑物真實高度，生成框架級實景三維產品。成本低，技術簡單，生產效率高，可以快速解決城市立體場景需求。P21城市級（框架級）框架級-漢江兩岸P22城市級（框架級）2、中低精度三維模型面向中觀尺度，生產傾斜攝影三維模型或仿真三維模型，并進行實體化、語義化處理。仿真三維傾斜三維P23部件級（單體級）1、激光LiDAR基于高精度的激光LiDAR（機載、車載、架站、背包）數據，構建或轉換生成單體級實景三維產品。點云語義分割P24部件級（單體級）2、傾斜實景三維運用傾斜攝影測量技術，通過對多鏡頭采集的影像進行三維重建，生產傾斜三維，生成單體級實景三維產品。P25部件級（單

10、體級）3、仿真模型三維采用3DMax、SketchUp等軟件，多采用UE（UNREAL ENGINE）、UNITY等可視化平臺，對精細化建模的三維進行可視化渲染和管理。P26地理信息檔案大樓室內實體查詢單體級實景三維新世界國貿室內外一體新世界國貿語義查詢地質地信三維融合地上地下管線三維融合地下空間軌道交通三維實景三維建設6個一體化P27技術對比序號建模方法原始數據成果數據優勢劣勢1體塊白模建模房屋DLG，DOM+DEM白模三維成本低，技術簡單，生產效率高無紋理，細部結構缺失，抽象、精度較低2激光點云建模多源激光點云（車載、機載、架站、手持）、影像點云三維、模型三維識別/幾何精度高、采集條件要求

11、低，采集效率高、細節突出多源點云融合/建模/分類處理難度大，海量數據3仿真三維建模DLG、紋理貼圖仿真三維技術/應用成熟、精度可控、易地上下室內外一體化、單體化生產/更新效率較低、抽象表達4視頻三維建模分鏡頭視頻、定位軌跡、POS等視頻三維成本低，效率高，實景，高清晰度海量數據，實體化程度不高，應用少5傾斜三維重建序列傾斜影像、POS、相控等傾斜三維生產效率高，精度高，真實現實海量數據、輕量化難、僅上帝視角真實（地面視角變形大）P28政策支撐“十四五”全國基礎測繪規劃“按照需求牽引、集約節約、分步實施、邊建邊用原則，系統性完成實景三維中國建設頂層設計，按照地形級、城市級、部件級，通過專項建設方

12、式分步實施，統籌推進實景三維中國建設”新型基礎測繪體系建設試點技術大綱“在國家、省區、市縣三級自然資源主管部門統籌規劃、分級投入、分步實施支撐下，共同推進基礎地理實體數據庫建設，支撐實景三維城市、實景三維省區和實景三維區域建設，最終形成實景三維中國”實景三維中國建設技術大綱“準確把握測繪工作“兩服務、兩支撐”的根本定位，充分利用各級自然資源主管部門和社會各界力量，分級分步開展實景三維中國建設”，“形成“分布式存儲、邏輯式集中、共享式應用、動態式更新”的實景三維中國數據庫，構建具備法定性、唯一性、權威性特征的時空基底?！盤29標準支撐質量驗證實景三維生產、產品和服務是否滿足確定準則，對產品、儀器

13、設備、系統環境進行檢查和驗收的通用或專用標準。服務實景三維服務對象定義與描述、技術要求與流程、服務運行等方面進行規范的專用標準。產品實景三維產品生產、使用和維護中需遵守的技術準則、要求方面的專用標準。技術滿足特定要求，對實景三維生產所采用技術方法、途徑等需要協調的事項進行規范統一，以滿足連續、重復使用要求的通用性標準?；A基礎型、公共性描述，使標準化涉及的各方在一定時間和空間范圍內，達到相對一致的理解，促進實景三維數據、產品、信息的融合、共享和使用。管理保障實景三維建設工作的協調運行、安全監管和順利實施，以實景三維管理領域共性因素為對象所制定的通用標準。P30P30關鍵關鍵技術技術3P31實景

14、三維生產、管理、應用中存在的客觀問題生產中的最大難題：采集能力強，建模處理能力待提升1、采集：采集平臺和傾斜攝影裝備多樣，采集速度快，效率高，分辨率和精度高，數據量大；2、建模：建模軟件能力、建模質量有待提升；實體化、單體化方法（重建單體？標簽單體？）；3、存儲：原始數據、過程數據、成果數據、臨時空間（解壓）以及處理軟硬件對存儲的需求，從TB級到PB級；4、管理：云化？分布式？多尺度多源異構三維數據融合（點云、傾斜、仿真模型）、平臺系統調度5、應用：可視化、真三維空間分析功能.P32傾斜三維（原片）傾斜視角3傾斜視角2傾斜視角1正射視角傾斜視角4P33傾斜三維傾斜視角3傾斜視角2傾斜視角1正射

15、視角傾斜視角4P34模型形態（實景格網）P35模型形態（實景格網）P36激光點云按高程渲染按回波強度渲染按地物分類DEMDSMP37白模生成DLG二維地圖體塊白模P38規?；瘜嵕叭S生產的關鍵技術1、算法技術：通過攝影測量、計算機視覺、人工智能等技術，以及面向融合傳感器的一體化處理等技術的廣泛應用，在三維重建、數據融合建模、實體提取識別處理等方面，提升生產效率。2、算力能力：分布式集群、CPU與GPU高效混合計算、云調度能力長江左岸P39規?；瘜嵕叭S生產的關鍵技術3、融合建模：多源異構數據融合建模、交互編輯建模4D產品和機載LiDAR融合建模P40規?；瘜嵕叭S生產的關鍵技術4、質量提升：紋

16、理優化、構網優化道路紋理優化水面修補場地修補優化P41實體化處理與分析應用技術1、單體化：物理單體、邏輯單體物理單體邏輯單體P42實體化處理與分析應用技術2、語義化：基于人工智能的圖元（實體）類別提取，屬性掛接與編碼、三維模型語義分解P43實體化處理與分析應用技術3、實體化分析：淹沒分析、拆遷量統計、區域規劃指標分析運算4、實體化應用：三維地理實體數據庫建設、三維實體數據的業務化定制拆遷量計算匯水與淹沒分析P44海量數據管理與輕量終端服務1、標準規范：數據規范、接口規范2、存儲管理：數據分布式存儲、服務調度管理3、泛在服務：物聯網傳感器融合、互聯網大數據同步4、輕量化應用：移動端應用、云渲染P

17、45P45應用實踐4P46實景三維為自然資源管理、國土空間規劃提供時空基底l 多尺度、分辨率的DEM、DOM融合產品l 三維可視化表達l 雙評價分析l 坡度、坡向、高度分析l 空間量算、空間統計分析l 實景三維應用實踐P47城市精細治理實景三維在城市更新、社區治理、環境整治中發揮了積極作用，為城市治理能力和治理體系現代化建設、智慧城市建設提供了高效直觀的數字基座、數據底盤。洪山體育館萬松園小區P48城市精細治理武漢市某小區改造項目仿真三維模型傾斜三維模型P49城市精細治理武漢市某小區改造項目P50城市精細治理城市綜合環境整治P51城市精細治理P52城市精細治理地上地下一體-軌道交通2號線室內室

18、外一體-天河機場T2航站樓P53城市精細治理一體化三維城市空間地鐵物業空間綜合體江漢區三維地質模型P54公共安全保障在城市安全、大型活動、建筑安全等工作中，運用實景三維，開展預案演練、態勢分析、模擬仿真等等，大幅提高了公共安全保障的效率和質量。P55公共安全保障軍運會開閉幕式三維仿真系統P56P56漢口飯店地塊方案設計與審批管理地塊周邊信息地質信息地下管線、地鐵地表影像不同的建筑設計方案.規劃審批決策P57P57規劃審批決策凈空控高分析凈空控高分析規劃方案比選規劃方案比選城市天際線分析城市天際線分析三維退距（線）分析三維退距（線）分析規劃審批決策P58P58規劃審批決策用地用地性質性質與與結構結構分析分析建筑功能統計分析建筑功能統計分析建筑高度區域統計建筑高度區域統計規劃方案設計規劃方案設計規劃審批決策P59不動產登記管理三維不動產登記三維不動產登記P60謝謝大家！謝謝大家！