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城市新型基礎測繪建設,三維激光不可或缺

2021 - 07 - 23

? ?2015年6月,國務院批復同意的《全國基礎測繪中長期規劃綱要(2015-2030年)》中,首次提出了“加快發展基礎測繪,形成新型基礎測繪體系”的要求。

? ?2019年1月,陸昊部長在全國自然資源工作會議講話中明確提出:“加快基礎測繪轉型升級,增強測繪地理信息公共服務能力,促進地理信息產業高質量發展”。

? ?從2018年起,國家陸續批復同意了上海、武漢作為國家新型基礎測繪建設試點城市。特別是武漢是自然資源部掛牌以來,第一個發文支持的新型基礎測繪建設城市。

? ?從目前上海、武漢新型基礎測繪建設試點項目進展與成果來看,三維激光技術作為一種新型測繪技術,已成為試點項目建設中必不可少的采集技術及數據成果源。

新型基礎測繪建設

? ?新型基礎測繪,其核心點就是圍繞地理實體的構建體系來展開,拓展采集的地理要素及其屬性,打破統一比例尺框框,實現一個實體只高精度采集一次,并在空間上實現“地上地下一體化”、“水域陸地一體化”和“室內室外一體化”的目標,滿足自然資源管理“兩統一”職責需求。

? ?在新型基礎測繪體系下的產品,按用途可分為地理場景產品和地理實體產品兩大類。武漢市通過試點建立了“211”新型基礎測繪產品體系,即地理實體、地理場景2類數據,含視頻流全景地圖、實景三維產品、4D+等在內的1類標準產品,以及含自然資源管理底圖、國土空間規劃管理現狀底圖、城市基礎設施資源底圖等在內的1類應用產品。

激光點云地理場景

? ?為滿足地理場景與地理實體智能化全息測繪需求,特別是在城市復雜環境下,需綜合利用多種采集技術獲取多源地理空間信息數據,以保證城市全息數據的完整采集。
? ?除了傳統的測量采集方式外,三維激光(包括機載、車載、地面架站和便攜3D SLAM)和傾斜攝影測量技術等較為高效的新型測繪技術已成為新型基礎測繪主要的采集技術手段。

? ?通過這些多種采集技術綜合利用,可實現城市全息地理要素覆蓋,基礎地理信息要素年度更新,重要要素實現動態更新。因此,三維激光作為其中必不可少的新型測繪技術,在新型基礎測繪建設過程中,可助力采集方法更加高效、采集內容更加豐富、數據精度更高、應用成果更多樣。

助力地理場景建設

? ?地理場景主要是作為“可視化底圖”使用,由于傳統測繪產品無法提供城市真實三維環境信息,為滿足未來全空間、全息多維、多樣應用的需求,其場景產品除了連成一定區域片的4D以及DSM等傳統測繪產品外,還新增了實景三維模型、可量測全景影像與視頻、激光點云場景等新型測繪地理場景產品。

? ?三維激光技術,又稱實景復制技術,具有大面積、高分辨率、高精度、高效率、主動非接觸等特性,可快速獲取城市場景三維空間信息。因此,在地理場景建設中主要用于助力激光點云地理場景、可量測全景影像與視頻地理場景的構建。

? ?天-空-地激光點云地理場景,機載激光可大范圍高效獲取城市全區域幾乎所有地物的激光點云數據信息,車載激光補充獲取城市道路以及道路兩側立面激光點云數據。

? ?對于地下空間和室內空間,可使用地面架站和3D SLAM激光進行采集。通過將上述不同平臺、不同視角、不同時相獲取的多源數據進行融合處理,可形成地上地下、室內室外全空間激光點云地理場景成果。對于不同來源、不同精度、不同時相的激光點云場景數據,可利用精度最高的場景數據為基礎,結合其與周圍相關的特征進行配準糾正,轉換到統一地理場景中,實現不同精度多源異構地理數據的高精度融合。

全景影像與視頻地理場景

? ?可量測全景影像與視頻地理場景,通過車載三維激光移動測量系統可采集整個城市道路的全景影像、全景視頻及與相應采集點坐標信息,構建出整體城市的可量測全景影像與視頻地理場景。

? ?全景影像與視頻地理場景跟傳統測繪地圖相比,給用戶提供了更加豐富的三維實景可視化環境和立面信息,正滿足了把城市裝進“電腦”的需求。其不但以最真實的方式展現了三維空間,而且創造了一種嶄新的數據成果形式,給用戶提供了多樣式的地理場景成果。

助力地理實體建設

? ?基于多樣式多源地理場景數據,利用智能處理技術可實現全要素的地理實體智能提取與生產,構建類型豐富的基于地理實體的無尺度時空數據庫,形成“實體化、三維化、語義化”的新型基礎測繪成果。因此,在地理實體建設中通過三維激光技術采集獲得的高精度高精細數據,可助力城市建筑、基礎設施、道路及部件等地物要素的智能實體化與語義化的實現。

? ?城市全空間全要素地理實體,對于城市道路及附屬設施、城市部件及室內空間等地理實體數據,因傾斜航測獲取手段不便采集到,可通過車載三維激光移動測量系統及便攜SLAM激光采集系統獲取城市道路、周邊立面及室內多源三維點云和全景數據,并利用要素結構語義化AI智能提取技術,快速實現三維地物要素語義識別發現及分類,城市道路及附屬設施(道路邊線、車道線、斑馬線、道路標識、行樹、路燈、電桿、花圃等)、橋梁建筑、城市部件、室內分層分戶等地物要素的地理實體化幾何位置、紋理及屬性信息的提取,形成城市全要素地理實體數據成果。

城市全空間全要素地理實體

? ?城市建筑單體模型地理實體,對于城市建筑1、2級單體化模型自動批量構建,可采用“機載激光+傾斜攝影+DLG”聯合處理技術,將獲取的機載激光點云數據經預處理和分類后,提取建筑物點云數據;對建筑物點云進行建筑物頂點聚類、屋頂平面擬合、屋頂邊界及拓撲關系分析等處理,獲得屋頂結構面;從已有的DLG上提取建筑物矢量數據為基礎,結合點云數據拉伸建筑物高度、獲取屋頂結構面,自動批量構建建筑物白模;通過傾斜影像與三維模型體的自動匹配,利用傾斜影像對建筑物模型紋理進行自動生成。

? ?在三維激光技術的助力下,使得新型基礎測繪成果跟以前有很大的不同,產品形態更加接近物理世界,通過實體化賦予了屬性語義,對分析統計、大數據融合就方便了很多,其產品價值跟原來完全不是一回事,不僅僅是“圖”的概念,而是“信息”的概念、大數據的概念。目前,在已開展新型基礎測繪試點項目中,都已用到了三維激光技術。在這些單位的成功試點應用經驗的帶動下,三維激光技術還會更多、更深入地助力各地新型基礎測繪建設與應用。

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