打造智慧城市的空間信息服務平臺——全景真三維影像技術

黨的十八大報告中明確指出走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化的道路，促進我國經濟持續(xù)健康發(fā)展。其中走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路是實現(xiàn)經濟發(fā)展方式轉變的重點，智慧地解決城市發(fā)展面臨的問題并推動新型城鎮(zhèn)化發(fā)展已經成為當前國家的重要戰(zhàn)略。

在此戰(zhàn)略方針的指導下，智慧城市和數(shù)字城市成為真正貫徹推動新型城鎮(zhèn)化并以創(chuàng)新驅動發(fā)展的有效解決方案。截止到2012年年底，我國已經有300多個城市進行數(shù)字城市建設，69個城市進行智慧城市的建設，其建設成果已對城市產業(yè)、民生、環(huán)境、行政治理、資本配置產生積極作用。但是隨著行業(yè)應用的不斷深入升級，傳統(tǒng)地理信息作為智慧城市建設的基本元素其局限性也日益突出。

現(xiàn)有國內很多城市建設三維地理數(shù)據是基于已有的測繪成果數(shù)據，將采集來的地表和建筑物信息，通過電腦建成模型，最后生成城市的立體圖像。這種通過手工建模的三維數(shù)據建設周期長，真實性差，精度低，應用效果有很大的局限性并且極大地違背了智慧城市的空間信息服務平臺對三維地理數(shù)據精確性地要求從而阻礙了各職能部門決策的準確性以及實效性。以下問題屢見不鮮：

由于三維模型建筑庫中缺乏完整的城市現(xiàn)狀建筑，城市舊城改造中時無法及時、有效地對改造范圍內現(xiàn)有建筑、違法建筑的拆遷量進行準確評估，規(guī)劃主管部門很難利用現(xiàn)有數(shù)據進行科學決策；

由于傳統(tǒng)地理信息庫的建筑高程信息不精確，在消防滅火救援事件中，指揮中心只能在指揮平臺地圖上定位著火位置，無法獲取著火點的精確高度，從而快速進行消防部署；

傳統(tǒng)三維數(shù)據生產周期過長也是影響信息化進程的一個難題，據了解國內某城市進行三維數(shù)字城市建設時一年只能更新幾十平方公里，三到四年才能完成建成區(qū)范圍，其速度嚴重滯后于城市發(fā)展的需要。

隨著智慧城市行業(yè)應用的深入以及發(fā)展，相關職能部門越來越迫切要求更真實、更完整、高精度的三維空間數(shù)據作為智慧城市的空間載體。一方面能夠真實還原城市原貌，為用戶提供完整的空間信息。比如建筑、橋梁、道路、樹木等，從而使地理信息表現(xiàn)更加直觀、易于使用并且應用更加廣泛；另一方面能夠大大縮短了三維數(shù)據生產的周期，為智慧城市提供實時、有效的空間信息。

隨著智慧城市對高精真三維空間數(shù)據的需求加深以及業(yè)界技術的突飛猛進，近年來傾斜攝影技術和機載激光掃描技術等高新技術紛紛異軍突起，極大地促進了全景真三維技術的研究和發(fā)展。截止目前美國Pictometry公司、荷蘭Track Air公司，國內四維遠見公司和上海航遙等公司都先后推出了機載傾斜攝影設備，萊卡公司也宣布2013年將推出最新多角度傾斜相機RCD30相機，硬件設備的創(chuàng)新升級激發(fā)了業(yè)界對真三維空間數(shù)據可行性的研發(fā)與創(chuàng)新。在第二十二屆國際攝影測量與遙感大會中以多角度傾斜攝影為代表的全景真三維技術成為業(yè)界關注的焦點，全景真三維技術的突破已經成為三維地理信息系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。

全景真三維影像技術主要是通過航空攝影的手段快速獲取地面多源數(shù)據，利用三維場景快速構建技術，自動融合生成城市全景數(shù)據。與傳統(tǒng)三維地理數(shù)據大量依賴人工建模的方式不同，全景真三維影像數(shù)據有以下幾個顯著優(yōu)點：

1、真實性

全景真三維影像數(shù)據提供與真實世界高度一致、所見即所得的真三維場景，規(guī)避了傳統(tǒng)三維影像大量的城市信息失真和缺失。

2、完整性

全景真三維影像數(shù)據中所有物體都是真實完整的三維形態(tài)，包括建筑、樹木、立交橋、雕塑等。

3、高精度

真三維場景中的每一點都有真實的三維坐標，所有數(shù)據的平面、高程精度都完全符合大比例尺地形測繪的要求，可以直接為規(guī)劃審批、公安應急等多職能部門應用提供數(shù)據服務。

4、高效性

高效自動化的生產模式，大大縮短了產品的制作周期。100平方公里的真三維數(shù)據生產可在一個月內完成，相較傳統(tǒng)方式效率提高數(shù)十倍。

全景真三維數(shù)據作為智慧城市的空間載體，以其高度創(chuàng)新的數(shù)據展示方式帶動整個智慧城市空間信息服務平臺數(shù)據升級換代，以高精真的數(shù)據為城市建設與管理決策者提供有效的決策依據。并且全景真三維空間數(shù)據以點帶面，輻射包括數(shù)字城管，規(guī)劃，公安，環(huán)保等多行業(yè)應用，從而極大促進空間產業(yè)創(chuàng)新和各行業(yè)應用開發(fā)，從而為智慧城市找到一個有效的城市公共信息平臺載體，催化各決策部門信息整合與連接，從而為智慧城市整體概念的實現(xiàn)與應用提供了最佳空間載體。其應用范圍廣泛且發(fā)展空間無限：

1、基于北斗導航位置服務方面的應用

在北斗導航位置服務應用中，基于全景真三維場景可以對“兩客一?！敝攸c車輛實時監(jiān)控，并隨時可以精細掌握某一車輛當前地理位置及周邊真實環(huán)境。當出現(xiàn)車輛告警或突發(fā)事件時，指揮中心在第一時間獲取到報警車輛的位置以及真實周邊環(huán)境，并做出快速的反應。以北斗導航位置服務平臺為依托，基于全景真三維影像的空間服務平臺將極大提高交通、公安、城管等部門管理的信息化水平。

2、平安城市方面的應用

隨著創(chuàng)建和諧社會的逐漸深入，平安城市的建設也取得了顯著成效，特別是城市公共區(qū)域視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設有效地滿足了治安管理、城市管理、交通管理、應急指揮等需求。在全景真三維環(huán)境中能夠充分整合和利用已有視頻監(jiān)控資源，最大限度發(fā)揮視頻監(jiān)控的作用。比如在真三維場景中可以根據視頻監(jiān)控探頭的位置、角度和方位，方便地做到視頻監(jiān)控信息和真三維場景的融合，當某一突發(fā)事件發(fā)生時，可以在三維場景中快速定位到最近的視頻監(jiān)控信息，同時又可以在真三維場景中查看視頻監(jiān)控覆蓋不到的范圍，做到“動靜結合”。

3、城市拆遷改造方面的應用

隨著城市現(xiàn)代化進程的加快，城中村改造、危舊校區(qū)改造等拆遷改造工程將非常普遍。在全景真三維平臺中不僅完整展現(xiàn)了城市現(xiàn)有建筑的分布情況，而且能夠對拆遷范圍內的現(xiàn)有建筑、包括永久和臨時建筑的拆遷統(tǒng)計指標具體包括用地面積、建筑總面積等關鍵指標進行準確評估，為政府科學決策及時提供精確的第一手資料。

4、城市精細化管理方面的應用

目前全國200多個城市都開展了數(shù)字城管的應用，網格化精細管理已經推廣到社會管理的范疇。由于全景真三維影像數(shù)據中每一棟建筑上的點都可以包含準確X ,Y,Z坐標，因此在網格化管理平臺中，能夠真正做到建筑樓層信息和重點人口、企業(yè)等社會信息的無縫關聯(lián)。比如真三維場景中上點擊某一實體樓房，不但可以多角度呈現(xiàn)建筑本身，還能進一步定位到某樓層內企業(yè)、樓層房間分布、每戶室內的人員信息，人房關聯(lián)，管理更加直觀、有效。另外在房產管理中也可以將房產樓盤圖、樓層戶型圖和房屋產權信息統(tǒng)一管理起來，做到以圖管房，以房管人。

5、記載城市歷史變遷的進程

除了以上典型行業(yè)應用，全景真三維影像還具有不可低估的歷史意義，每個時段的全景真三維影像都真實記錄了城市發(fā)展變遷的歷程，可以為城市建筑風貌變遷、城市發(fā)展規(guī)劃等提供重要的空間資料，具有重要的歷史和社會價值。

綜上所述，全景真三維影像技術的應用將極大程度的改變人們的工作和生活，應用到智慧城市的方方面面。以后，政府領導可以在完全真實的可視化城市環(huán)境中了解到城市自然、經濟、社會等多種信息，并對城市重大事項進行決策；規(guī)劃建設部門工作人員足不出戶就能對規(guī)劃方案進行綜合評審；環(huán)保部門可對所管轄地區(qū)受污染區(qū)域的范圍和程度一目了然，及時評估污染危害程度；公眾在出行旅游前可以對旅游城市或景點信息做全面了解?；谡嫒S技術的智慧城市建設，在提高人們的工作和生活質量、提升城市信息化應用服務水平、推動我國地球空間信息及應用服務產業(yè)的發(fā)展等方面，將發(fā)揮不可替代的作用、創(chuàng)造不可估量的價值。

而作為全球全景真三維影像技術的引領者，武漢華正空間軟件技術有限公司歷經五年不懈努力，自主研發(fā)全球第一套基于機載多角度傾斜影像的全景真三維影像快速構建平臺3DRealWorld，建立了全球第一套三維機載傾斜影像內外一體化生產線。可實現(xiàn)真三維影像獲取、快速處理、展示和應用平臺等全產業(yè)鏈領先服務，徹底顛覆了傳統(tǒng)三維數(shù)據生產的技術路線、生產方式和最終成果，取得全球技術領先的革命性的突破。華正公司的全景真三維技術已經受到業(yè)界的廣泛關注和重視并成為領域內全球技術領先企業(yè)。其真三維數(shù)據在山西晉中市、河南鄭東新區(qū)、河南洛陽市、福建泉州市和武漢高新區(qū)等地區(qū)多平臺的推廣應用，成為智慧城市空間信息服務平臺解決方案的閃爍亮點。

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