破解三維數(shù)字城市技術(shù)瓶頸

　　10月9日上午10時許，在四川省某地，隸屬于天津市勘察院的天津市星際空間地理信息工程有限公司(簡稱“星際空間公司”)的技術(shù)人員正在有序?qū)嵤C載激光雷達航攝作業(yè)。

　　“機載激光雷達航攝可以采集到人工和其他航攝工具無法比擬的信息數(shù)據(jù)?！痹摴竞綔y事業(yè)部總經(jīng)理劉永強說。據(jù)劉永強介紹，機載激光雷達航攝可以實現(xiàn)有人機、無人機、地面基站技術(shù)相互融合。項目完成后可提供高精度的三維基礎(chǔ)地理信息，為該區(qū)域內(nèi)三維數(shù)字城市建設(shè)、規(guī)劃、國土等領(lǐng)域提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。

　　“機載激光雷達航攝技術(shù)只是該公司的核心技術(shù)之一。”天津市勘察院副院長田春來告訴記者，近年來星際空間公司立足于國際前沿研究技術(shù)，對三維空間數(shù)據(jù)獲取、處理、建模、存貯、集成等關(guān)鍵技術(shù)展開研究，成功突破了特大城市三維數(shù)字城市快速構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，為建設(shè)智慧城市提供了有力的空間支撐。

　　已成基礎(chǔ)性課題

　　智慧城市是數(shù)字城市與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在城市全面數(shù)字化基礎(chǔ)之上建立的可視化和可量測的智能化城市管理和運營，包括城市的信息、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施以及在此基礎(chǔ)上建立網(wǎng)絡(luò)化的城市信息管理平臺與綜合決策支撐平臺。

　　“智慧城市的空間支撐是數(shù)字城市，數(shù)字城市與智慧城市具有承前啟后的緊密聯(lián)系。”天津市勘察院副總工程師、星際空間公司總經(jīng)理黃恩興說。

　　黃恩興進一步指出，“三維數(shù)字城市”是在“二維數(shù)字城市”概念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是三維地理信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機技術(shù)等技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)了用三維數(shù)字場景來表現(xiàn)真實空間地理要素的目的，具有直觀、可視、精細表達三維空間的優(yōu)點，同時，也是城市信息化的基礎(chǔ)，以及政府提升城市管理水平的手段。

　　“三維數(shù)字城市建設(shè)已成為當今城市信息化研究和應(yīng)用中的一個基礎(chǔ)性課題。”黃恩興說。

　　據(jù)黃恩興介紹，國內(nèi)較發(fā)達的大中型城市，如上海、深圳、廣州、武漢、重慶等，在城市規(guī)劃管理、規(guī)劃展示、城市建設(shè)等領(lǐng)域均積極推行三維數(shù)字化城市建設(shè)技術(shù)，并逐步得到了一定應(yīng)用。國際上，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家也已展開相關(guān)研究，其整體研究水平和應(yīng)用狀況目前同國內(nèi)發(fā)達地區(qū)相當。

　　需求難滿足

　　據(jù)記者了解，由于三維數(shù)字城市建設(shè)是一項周期長、投資大、技術(shù)難度很高的應(yīng)用性課題，同時，三維數(shù)據(jù)制作效率低、精度低、老化快，數(shù)據(jù)更新和系統(tǒng)維護困難，后續(xù)投資不足，因此，難以滿足我國城市建設(shè)快速發(fā)展的需要。

　　“一些三維數(shù)字城市建設(shè)存在內(nèi)容單調(diào)、區(qū)域較小、功能較少、投資不足和重復投資等問題，難以適應(yīng)現(xiàn)代城市建設(shè)和管理對多元信息的需求，大大限制了三維數(shù)字城市功能、作用和效益的發(fā)揮?！毙请H空間公司技術(shù)總監(jiān)江貽芳坦言。

　　在江貽芳看來，受現(xiàn)有軟硬件環(huán)境限制，目前三維數(shù)字城市的應(yīng)用主要存在以下方面的困難：首先，大城市特別是特大城市海量高精細三維數(shù)據(jù)組織應(yīng)用困難，難以實現(xiàn)多元信息集成應(yīng)用，制約了三維數(shù)字城市的實用價值;其次，海量三維空間數(shù)據(jù)的動態(tài)維護管理問題沒有得到有效解決;最后，三維數(shù)字城市主要應(yīng)用在虛擬展示和輔助規(guī)劃管理方面，應(yīng)用廣度和深度則比較有限。

　　如何突破

　　那么，上述應(yīng)用難題應(yīng)如何突破?

　　星際空間公司航測事業(yè)部總工程師王國飛告訴記者，機載激光雷達測量主要采用基于單體建筑物和單向道路的設(shè)備檢校方案。由于檢校飛行過程中誤差模型的復雜性，現(xiàn)有設(shè)備檢校方案存在參數(shù)的檢校效果不佳、不能有效檢核檢校成果的可靠性等一系列局限性。

　　針對這一問題，星際空間公司提出了融合檢核功能的機載激光雷達測量設(shè)備檢校方法，通過檢校場特征地物的選取和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法的改進，提高了設(shè)備檢校精度和可靠性，并加強了測區(qū)航測數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量控制能力。

　　目前，該公司在技術(shù)方面的努力已經(jīng)取得了收獲。據(jù)了解，該公司承擔了天津市三維數(shù)字城市建設(shè)，累計完成11919平方公里的三維數(shù)字地形模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型及1400平方公里建筑物三維數(shù)字體框模型、近500平方公里三維數(shù)字精細模型的制作，同時，還開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維數(shù)字城市GIS管理平臺，并實現(xiàn)了三維數(shù)字規(guī)劃方案輔助審批、二三維一體化的城市規(guī)劃管理。

　　“目前該項技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于規(guī)劃、國土、應(yīng)急、交通、經(jīng)濟、城市建設(shè)、數(shù)字測繪等領(lǐng)域。”黃恩興說。