實(shí)景三維在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

【摘要】為順應(yīng)數(shù)字化城市建設(shè)的發(fā)展方向，跟上快速發(fā)展的腳步，實(shí)景三維技術(shù)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(shè)的重要助力。本文將以實(shí)景三維技術(shù)為立足點(diǎn)，探索實(shí)景三維技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)中的重要作用，以期為相關(guān)工程或人員提供參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】實(shí)景三維技術(shù);數(shù)字城市;應(yīng)用

1引言

在當(dāng)前的社會(huì)背景下，數(shù)字城市建設(shè)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)全部凸顯，實(shí)景三維技術(shù)相比較于傳統(tǒng)二維數(shù)據(jù)，可以更快速的、更完整地了解整個(gè)實(shí)體城市的狀況，這就使得實(shí)景三維技術(shù)在城市建設(shè)中可以一展拳腳，在數(shù)字城市建設(shè)中發(fā)揮重要作用。實(shí)景三維技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等多種技術(shù)混合作用，在虛擬網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)造虛擬化城市，按照相同的比例尺寸在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行復(fù)原城市，這樣可以更利于為市民服務(wù)，比如市政在線辦理、不動(dòng)產(chǎn)管理和電子銀行快捷轉(zhuǎn)賬等，也促進(jìn)了更多的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2數(shù)字城市的概念與實(shí)景三維技術(shù)的內(nèi)涵

數(shù)字城市是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用遙感、信息測(cè)繪技術(shù)、仿真-虛擬等技術(shù)，對(duì)城市進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類的三維描述，即利用信息技術(shù)手段把城市的過(guò)去、現(xiàn)狀和未來(lái)的全部?jī)?nèi)容在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)字化虛擬實(shí)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(shí)景三維技術(shù)可以看成是一種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，也可以看成是一種多組合形式的工具，其通過(guò)測(cè)量采集現(xiàn)場(chǎng)的條件數(shù)據(jù)，將所獲得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)，這就是說(shuō)實(shí)景三維技術(shù)是一種測(cè)量工具。與此同時(shí)它還可以將所獲得網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總并儲(chǔ)存，通過(guò)整理分類使數(shù)據(jù)搜索更加簡(jiǎn)單便捷，并一定程度上提供幫助方法，從而解決問(wèn)題。

3實(shí)景三維的組成及數(shù)字城市的內(nèi)容

三維技術(shù)是普遍意義上的X、Y、Z三維坐標(biāo)系，區(qū)別于以往的二維坐標(biāo)系X、Y，三維技術(shù)可以在空間意義上對(duì)物體進(jìn)行表述。進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)化，數(shù)據(jù)信息檢驗(yàn)，布爾操作、數(shù)據(jù)信息分析、數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理等功能是實(shí)景三維技術(shù)的主要功能特點(diǎn)，這些三維信息的應(yīng)用，都為數(shù)字城市建設(shè)提供了強(qiáng)大技術(shù)保障，提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

數(shù)字城市的建設(shè)，對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展與社會(huì)的繁榮穩(wěn)定起著巨大的推動(dòng)作用，主要建設(shè)內(nèi)容包括城市設(shè)施數(shù)字化、城市網(wǎng)絡(luò)、公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)三部分。

3.1城市設(shè)施數(shù)字化

在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)施數(shù)字化，包括：城市基礎(chǔ)設(shè)施——建筑設(shè)施、管道設(shè)施、環(huán)境設(shè)施;交通設(shè)施——地面交通、地下交通、空中交通;金融——銀行、保險(xiǎn)、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(yùn)動(dòng)場(chǎng)、體育館、名勝古跡;安全——消防、公安、環(huán)保;政府管理——各級(jí)政府、海關(guān)、稅務(wù)、戶籍管理、房地產(chǎn);城市規(guī)劃與管理——背景資料（地質(zhì)、地貌、氣象、水文、自然災(zāi)害等）、城市監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃。

3.2城市網(wǎng)絡(luò)

三網(wǎng)互聯(lián)：電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，三網(wǎng)互聯(lián);通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)，建立互操作平臺(tái);建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與交換中心、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、多種數(shù)據(jù)的融合與立體表達(dá)，虛擬技術(shù)的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。

3.3公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

基于三維模擬地圖、矢量電子地圖數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三種類型地圖數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)切換和有機(jī)結(jié)合，并整合城市各類興趣點(diǎn)的地名地址信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，普通市民足不出戶就能獲得各種生活服務(wù)。包括位置搜索、公交查詢、餐飲、娛樂(lè)、旅游、酒店預(yù)訂等，為市民帶來(lái)更豐富的地理信息服務(wù)體驗(yàn)。

4實(shí)景三維技術(shù)與數(shù)字城市建設(shè)

從高樓大廈到交通路線，通過(guò)傾斜攝影技術(shù)將整個(gè)城市都裝進(jìn)了三維實(shí)景系統(tǒng)里，構(gòu)成了城市的數(shù)字孿生體，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)世界與虛擬現(xiàn)實(shí)的交融和互動(dòng)，通過(guò)電腦可以隨時(shí)調(diào)看每一個(gè)元素的位置、坐標(biāo)、建筑，還可以在三維實(shí)景畫面中直接進(jìn)行測(cè)繪。同時(shí)嵌入交通應(yīng)用、反恐應(yīng)用、治安應(yīng)用、城管應(yīng)用、政務(wù)應(yīng)用、消防應(yīng)用等部件，構(gòu)建了監(jiān)控、預(yù)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(dòng)產(chǎn)

三維技術(shù)在三維不動(dòng)產(chǎn)中的應(yīng)用。三維技術(shù)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(quán)屬信息的問(wèn)題。使用分層入戶技術(shù)可以避免在同一棟建筑中記錄多個(gè)權(quán)屬信息時(shí)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)混亂和拓?fù)潢P(guān)系混亂的問(wèn)題。在分層分戶技術(shù)中，通過(guò)匹配對(duì)分層分戶進(jìn)行分割，然后將信息記錄在相應(yīng)的三維模型中，可以保證較高的準(zhǔn)確性，完全可以滿足不動(dòng)產(chǎn)登記的需求。不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記信息平臺(tái)采用三維技術(shù)后，可以保證空間定位的真實(shí)性，且空間定位的準(zhǔn)確性高。此外，通過(guò)匹配的分級(jí)分戶技術(shù)，可以大幅度提高工作效率進(jìn)而提高各級(jí)相關(guān)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確率，對(duì)不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記工作有著積極的意義。三維不動(dòng)產(chǎn)可視化管理技術(shù)將傾斜攝影技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合，能夠在大場(chǎng)景中反映土地與房屋的固定關(guān)系，快速消除目前困擾不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記領(lǐng)域的“找房難，找地慢”的痛點(diǎn);有效克服“外業(yè)實(shí)地調(diào)查、權(quán)籍調(diào)查等業(yè)務(wù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、落宗難、即時(shí)業(yè)務(wù)處理滯后”等問(wèn)題。同時(shí)，它可以更加直觀、立體地反映物體信息，并對(duì)物體信息進(jìn)行處理。三維技術(shù)的應(yīng)用可以使不動(dòng)產(chǎn)登記更加準(zhǔn)確，效果更佳，大幅提高工作效率。

2.柳州礦山

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，對(duì)各種資源的需求量逐步增大，礦產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增加，導(dǎo)致儲(chǔ)量變化增大，這就要求自然資源管理部門能夠及時(shí)掌握各種礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量變化情況，以便及時(shí)調(diào)整政策，加強(qiáng)宏觀調(diào)控。應(yīng)用實(shí)景三維技術(shù)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(chǎng)的整體情況，科學(xué)而客觀的對(duì)露天礦山進(jìn)行監(jiān)測(cè)。實(shí)景三維技術(shù)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，不僅可以整合和挖掘各種信息資源，建成“信息內(nèi)容全面、更新維護(hù)及時(shí)、共享交換便捷”的實(shí)景三維地理信息礦山云平臺(tái)，還能夠?yàn)榈V山管理決策等部門提供科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)的地理空間信息服務(wù)。同時(shí)，基于實(shí)景三維技術(shù)，可擴(kuò)展建立其他的應(yīng)用系統(tǒng)，促進(jìn)礦山生產(chǎn)開(kāi)采科學(xué)化，管理智能化，提高管理和決策水平。實(shí)景三維技術(shù)的完善，支持多尺度、多類型和多時(shí)相的礦山綜合信息在上面集成共享，各類應(yīng)用系統(tǒng)利用其中的資源為政府及管理決策者提供服務(wù)。重點(diǎn)功能包含一下幾項(xiàng)：

（1）支持礦山屬性查詢、查詢結(jié)果導(dǎo)出;

（2）支持礦山報(bào)表錄入、報(bào)表導(dǎo)出;

（3）支持礦山儲(chǔ)量輸入、儲(chǔ)量自動(dòng)監(jiān)測(cè);

（4）支持礦山儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)報(bào)告生成、儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)報(bào)告導(dǎo)出。

5實(shí)景三維技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題及方法借鑒

不可否認(rèn)的是，現(xiàn)階段三維空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)效率非常低，精度也很差，有的甚至要算兩遍。作為技術(shù)開(kāi)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(wù)器數(shù)量的笨辦法來(lái)解決問(wèn)題，要關(guān)注大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、云存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)。同時(shí)，業(yè)界也迫切需要從源代碼開(kāi)始的純國(guó)產(chǎn)化軟件來(lái)提高GPU利用率。現(xiàn)在部分地區(qū)存在“為了實(shí)體而實(shí)體，為了三維而三維”的現(xiàn)象。這樣的單純以‘完成實(shí)景三維建設(shè)’為目的的形式太過(guò)粗淺，更重要的是在充分調(diào)研各方需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，進(jìn)行穩(wěn)步推進(jìn)?！?/p>

現(xiàn)階段多個(gè)城市正在適用實(shí)景三維技術(shù)于城市建設(shè)中，可以進(jìn)行借鑒。2018年以來(lái)，桂林市自然資源局逐步推進(jìn)“實(shí)景三維桂林”建設(shè)，完成1套標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)景三維標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）、3大數(shù)據(jù)底圖（全市域衛(wèi)星遙感底圖、全市域地形三維底圖、重點(diǎn)區(qū)域高精度實(shí)景三維底圖）、1個(gè)平臺(tái)（國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)）建設(shè)，形成獨(dú)具特色的“空間基礎(chǔ)信息底座”體系。目前，桂林統(tǒng)籌了全市范圍內(nèi)1：10000、1：50000地形三維數(shù)據(jù)，匯聚了全市優(yōu)于1米分辨率的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，達(dá)到一年一更新?！皩?shí)景三維桂林”本著“邊建邊用”原則，積極推動(dòng)成果應(yīng)用，已為國(guó)土空間規(guī)劃、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、綜合執(zhí)法、不動(dòng)產(chǎn)登記、城市建設(shè)管理、旅游等工作提供實(shí)景三維技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。隨著桂林建設(shè)世界級(jí)旅游城市的深入推進(jìn)，應(yīng)用成效將逐步顯現(xiàn)。

6未來(lái)期望

實(shí)景三維技術(shù)有三實(shí)特性。首先是實(shí)時(shí)，實(shí)時(shí)鏡像確保了實(shí)景三維的實(shí)時(shí)性;第二是實(shí)體化，可以確保機(jī)器可讀;第三是真實(shí)，精準(zhǔn)影射，確保物理世界在數(shù)字世界中的真實(shí)展現(xiàn)。模型是形，地理實(shí)體是本底，實(shí)體編碼是紐帶，經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性和運(yùn)行數(shù)據(jù)是魂，數(shù)字底座是建設(shè)目標(biāo)。實(shí)景三維是對(duì)人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間進(jìn)行真實(shí)、立體、時(shí)序化反映和表達(dá)的數(shù)字虛擬空間，是現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化映象。當(dāng)實(shí)景三維這樣的地理空間底座與各行各業(yè)應(yīng)用混合在一起時(shí)，我們才能夠足不出戶探索這個(gè)地球，才能催生更大的經(jīng)濟(jì)體。

7結(jié)束語(yǔ)

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

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作者簡(jiǎn)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。