實景三維的(de)建模方法及發展前景

随著(zhe)數字中國建設的(de)不斷推進，全社會數字化(huà)轉型升級對(duì)更加精細更高(gāo)精度的(de)基礎地理(lǐ)信息需求在加速增長(cháng)，對(duì)高(gāo)精度、高(gāo)分(fēn)辨率、多(duō)模态的(de)數字高(gāo)程模型和(hé)三維地理(lǐ)空間實體模型數據及其智能分(fēn)析應用(yòng)的(de)需求日益迫切，從分(fēn)散的(de)4D産品到融爲一體的(de)實景三維模型勢在必行。

與此同時(shí)，實景三維概念的(de)内涵也(yě)在不斷發展，根據2022年自然資源主管部門發布的(de)《新型基礎測繪與實景三維中國建設技術文件名詞解釋》文件，實景三維作爲專用(yòng)名詞術語，其定義爲 “實景三維是對(duì)一定範圍内人(rén)類生産、生活和(hé)生态空間進行真實、立體、時(shí)序化(huà)反映和(hé)表達的(de)數字空間，是新型基礎測繪的(de)标準化(huà)産品，是國家重要的(de)新型基礎設施，爲經濟社會發展和(hé)各部門信息化(huà)提供統一的(de)空間基底”。2023年8月(yuè)，國家出台了(le)《實景三維中國建設總體設計方案》，明(míng)确了(le)實景三維中國是對(duì)我國國土空間進行實體化(huà)、立體化(huà)、自動化(huà)動态描述和(hé)表達的(de)新型時(shí)空信息基礎設施，是新一代國家基礎地理(lǐ)信息系統。

當前主流建模方法：

（1）傾斜攝影(yǐng)

傾斜攝影(yǐng)是實景三維建模的(de)主要手段，也(yě)是現在大(dà)場(chǎng)景建模最具性價比的(de)建模方式。這(zhè)種方式經濟、高(gāo)效，但模型的(de)形變較大(dà)，尤其是低層建築，且模型中各種地物(wù)相連，缺少語義信息。  

（2）激光(guāng)掃描

相比較于傾斜攝影(yǐng)，激光(guāng)雷達的(de)穩定性與點雲質量更好，但是成本也(yě)比傾斜攝影(yǐng)更高(gāo)。激光(guāng)雷達通(tōng)過揭示地面細微的(de)高(gāo)程變化(huà)來(lái)展示地貌。優勢在于高(gāo)速采樣，激光(guāng)雷達每秒從空中向地面發出數十萬甚至上百萬個(gè)脈沖，正是這(zhè)種密集的(de)點雲使我們能夠獲取真實地貌。

（3）手工建模

目前，手工建模仍然是一種非常重要的(de)建模手段。看看各種數字孿生的(de)項目，其中的(de)模型基本都是手工建模。手工模型由人(rén)工控制，可(kě)以對(duì)模型結構和(hé)材質進行更加精緻的(de)控制，配合遊戲引擎強大(dà)的(de)渲染能力，往往能表現出非常好的(de)視覺效果。當然，手工建模最大(dà)的(de)問題是成本和(hé)速度，這(zhè)也(yě)是爲什(shén)麽手工建模多(duō)應用(yòng)在小場(chǎng)景的(de)原因。

（4）快(kuài)速建模

受限于城(chéng)市級實景三維精細建模費用(yòng)高(gāo)、生産周期長(cháng)、數據量大(dà)等因素制約，急需利用(yòng)全新技術、數據源，開展城(chéng)市三維模型快(kuài)速構建。主要是針對(duì)城(chéng)市建築物(wù)和(hé)部分(fēn)構築物(wù)開展單體三維模型數據生産LOD1.3單體模型。可(kě)以通(tōng)過現有的(de)數字線劃圖、激光(guāng)點雲、傾斜Mesh模型等實現自動或半自動化(huà)建模，賦予近似的(de)材質庫紋理(lǐ)，制作形成單體化(huà)模型成果。

當前，飛(fēi)燕航空遙感技術有限公司（以下(xià)簡稱“飛(fēi)燕遙感”）運用(yòng)了(le)以上四種建模方法，通(tōng)過專有軟件對(duì)獲取的(de)傾斜影(yǐng)像和(hé)點雲數據進行處理(lǐ)，通(tōng)過點雲數據構建形狀信息，傾斜影(yǐng)像提供紋理(lǐ)圖像，快(kuài)速自動構建三維模型。不同的(de)是，多(duō)數情況下(xià)機載激光(guāng)和(hé)傾斜影(yǐng)像是分(fēn)别獲取的(de)，需要人(rén)工對(duì)獲取的(de)兩套數據進行配準，無論是獲取或是後期處理(lǐ)的(de)成本均較高(gāo)；飛(fēi)燕遙感采用(yòng)自主研發的(de)AIMS多(duō)模态航攝儀，一次飛(fēi)行可(kě)以同時(shí)獲取高(gāo)分(fēn)辨率的(de)傾斜影(yǐng)像、點雲數據和(hé)高(gāo)光(guāng)譜等其他(tā)數據。一套多(duō)模異構、時(shí)相統一、成像條件基本一緻的(de)航空遙感數據，可(kě)以實現地物(wù)全要素精細感知，既節約數據獲取成本，又能利用(yòng)多(duō)模态數據協同提升處理(lǐ)、解譯和(hé)應用(yòng)的(de)自動化(huà)、智能化(huà)水(shuǐ)平，形成特征豐富、關聯性強的(de)系列數據産品，高(gāo)效助力實景三維建設。同時(shí)，允許用(yòng)戶根據自身需求定制特定的(de)服務和(hé)數據産品以及數據共享和(hé)開發應用(yòng)，支撐城(chéng)市規劃、建築設計、智慧交通(tōng)、環境保護、旅遊推廣等多(duō)個(gè)領域。

這(zhè)些實景三維智慧平台有利于促進社會發展，提升決策水(shuǐ)平、優化(huà)資源配置、推動智慧城(chéng)市建設和(hé)推動科學研究和(hé)創新，實景三維發展對(duì)于實現可(kě)持續發展和(hé)構建美(měi)好社會具有重要意義。