实景三维武汉试点实践

P1实景三维武汉试点实践1234P2关键技术应用实践项目背景建设思路项目背景P3P31实景三维实景三维：3DRS（3DReal

Scene），是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间。—《实景三维中国建设技术大纲》武商广场P4需求牵引实景三维建设是国家现代化治理体系和治理能力建设的重要基础，习近平总书记指出“城市管理应该像绣花一样精细”（2017.03.05，于北京）、“努力探索超大城市现代化治理新路子”（2020.03.10，于武汉），在高质量发展过程中，规划建设、城市更新、综合应急、环境保护、自然资源管理、智慧城市建设等方面，均需要三维的基座和底版支撑。汉江大道20192018P5需求牵引自然资源立体表达和三维化管理需求《自然资源部信息化建设总体方案》（自然资发〔2019〕170号）：充分利用基础测绘成果，以遥感影像为背景，集成整合地下空间、地表基质、地表覆盖、业务管理等各类自然资源和国土空间数据，按照统一的标准，构建自然资源三维立体“一张图”。《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》（自然资办发〔2021〕21号）：建设自然资源三维立体时空数据库和数据库管理系统，实现自然资源调查监测数据成果在中央一级的立体化统一管理，形成自然资源调查监测一张底版、一套数据。P6P7能力驱动随着空天地一体化采集、云计算、人工智能、大数据、物联网等技术的成熟发展，以及软硬件设备算力的不断攀升、算子的不断丰富，驱动了实景三维建设能力的不断提升。P8目标使然《实景三维中国建设技术大纲》提出的建设目标：“分级分步开展实景三维中国建设，‘十四五’期间完成全国和省区范围的地形级实景三维建设，基本完成全国地级以上城市的城市级实景三维建设，积极拓展部件级实景三维建设，形成‘分布式存储、逻辑式集中、共享式应用、动态式更新’的实景三维中国数据库，构建具备法定性、唯一性、权威性特征的时空基底。”建设思路P9P92建设思路P10国家层面-

总体谋划，

顶层设计总体规划、科学部署、顶层设计实景三维中国建设，组织研制相关标准规范、制度办法等，指导省市开展实景三维建设。省区层面-

统筹协调，

组织实施组织编制省区层面的实景三维建设方案，并进行地形级、城市级模型生产、建库管理，统筹协调市县开展建设。市县层面-

具体建设，

搭建体系编制城市实景三维建设方案，开展城市级实景三维的生产、更新、数据管理，向省级汇交公益性成果。社会层面-

广泛参与，

共享应用开展单体级实景三维建设，开展面向行业的应用倾斜三维仿真三维视频三维P11王家墩中央商务区香海园实景三维基于倾斜摄影测量技术生产的倾斜三维模型数据，3cm影像分辨率基于设计图纸和竣工测量数据，采用手工建模方式建设的模型基于移动测量设备采集的视频三维，分辨率可达8K以上实景三维包括倾斜三维、仿真三维、视频三维、体块三维、激光LiDAR等多种表现方式，都是对现实世界进行建模、表达模型形态实景TIN实景TIN实景模型白模三维点云手工模型P12关系与对比

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城市模型三维与实景三维模型三维P13实景三维万松小区关系与对比

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城市模型三维与实景三维模型三维实景三维中山大道-民生路P14分类分级

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表现形式倾斜三维仿真三维视频三维P15分类分级

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表现形式倾斜三维仿真三维视频三维P16分类分级

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表现形式倾斜三维仿真三维视频三维P17分类分级

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场景尺度分级建设内容 地形级城市级（框架级）部件级（单体级）地理场景DOM/TDOM最高分辨率1m，最高平面精///DEM/DSM倾斜摄影三维模型度5m~7.5m。最高格网尺寸5m，最高高程精度1m~10m。/分辨率优于1m，平面精度优于5m~7.5m。格网尺寸优于5m，高程精度不低于0.5m~10m。//分辨率不低于0.2m，城市建成区及其他重点区域分辨率不低于0.05m。分辨率不低0.03m。地理实体基础地理实体重要河流、湖泊、海域；主要交通干道、铁路、乡道及以上等级道路；更新时点：每年12月底。河流、湖泊、海域以及附属设施；支线及以上街道、轨道交通、铁路居民地、构（建）筑物及场地设施；各类管线的主干管道；各实体地名地址；行政区划、自然地理单元和农林用地及土质单元。更新时点：每年12月底。城市主次干道、桥梁、河流、湖泊、公园、主要建筑等；建（构）筑物及其附属设施、城市绿地、公共场地、其他附属设施等。可细化至不动产登记单元；各类管线、综合管廊及其附属设施；院落；各实体地名地址；行政区划、自然地理单元和农林用地及土质单元，农林用地细化至自然资源登记和不动产登记单元。三维形式根据需求建立LOD模型（含地下、水下）。更新时点：总体每年12月底，重点区域按需。/部件三维模型///建（构）筑物结构部件、建筑室内部件、道路设施部件、地下空间部件等。更新时点：动态更新。数据P18共享其他行业部门生产的专业类实体。省级重点区域或重大自然资自然资源管理涉及的自然资源实时感知数据。部件管理涉及的室内或部件物联感知数据。其他实体物 自然资源实时联 感知数据感知 城市物联网感知数据国家级重点区域或重大自然资源管理工程涉及的自然资源实时感知数据。/源管理工程涉及的自然资源实时感知数据。/互联网在线抓取数据//城市经济社会建设涉及的城市物联网感知数据。互联网在线抓取数据。地形级面向宏观尺度，将数字高程模型（DEM）/数字表面模型（DSM）融合数字正射影像（DOM）/真正射影像（TDOM），或倾斜摄影三维模型，叠加以二维形式表达的基础地理实体，组装生成地形级实景三维产品。DEM+DOM黄陂木兰山P19城市级（框架级）1、简模（白模）面向中观尺度，以DEM+DOM为基础，结合房屋基底进行拉伸或者获取建筑物真实高度，生成框架级实景三维产品。成本低，技术简单，生产效率高，可以快速解决城市立体场景需求。P20城市级（框架级）框架级-汉江两岸P21城市级（框架级）2、中低精度三维模型面向中观尺度，生产倾斜摄影三维模型或仿真三维模型，并进行实体化、语义化处理。仿真三维倾斜三维P22部件级（单体级）1、激光LiDAR基于高精度的激光LiDAR（机载、车载、架站、背包）数据，构建或转换生成单体级实景三维产品。点云语义分割P23部件级（单体级）2、倾斜实景三维运用倾斜摄影测量技术，通过对多镜头采集的影像进行三维重建，生产倾斜三维，生成单体级实景三维产品。P24部件级（单体级）3、仿真模型三维采用3DMax、SketchUp等软件，多采用UE（UNREALENGINE）、UNITY等可视化平台，对精细化建模的三维进行可视化渲染和管理。P25P26地理信息档案大楼室内实体查询新世界国贸室内外一体单体级实景三维新世界国贸语义查询地质地信三维融合地上地下管线三维融合地下空间轨道交通三维

实景三维建设6个一体化 P27技术对比序号建模方法原始数据成果数据优势劣势1体块白模建模房屋DLG，DOM+DEM白模三维成本低，技术简单，生产效率高无纹理，细部结构缺失，抽象、精度较低2激光点云建模多源激光点云（车载、机载、架站、手持）、影像点云三维、模型三维识别/几何精度高、采集条件要求低，采集效率高、细节突出多源点云融合/建模/分类处理难度大，海量数据3仿真三维建模DLG、纹理贴图仿真三维技术/应用成熟、精度可控、易地上下室内外一体化、单体化生产/更新效率较低、抽象表达4视频三维建模分镜头视频、定位轨迹、POS等视频三维成本低，效率高，实景，高清晰度海量数据，实体化程度不高，应用少5倾斜三维重建序列倾斜影像、POS、相控等倾斜三维生产效率高，精度高，真实现实海量数据、轻量化难、仅上帝视角真实（地面视角变形大）政策支撑《“

十四五”

全国基础测绘规划》“

按照‘

需求牵引、集约节约、分步实施、边建边用’

原则，

系统性完成实景三维中国建设顶层设计，

按照地形级、城市级、部件级，

通过专项建设方式分步实施，

统筹推进实景三维中国建设”《新型基础测绘体系建设试点技术大纲》“

在国家、省区、市县三级自然资源主管部门‘

统筹规划、分级投入、分步实施’

支撑下，

共同推进基础地理实体数据库建设，

支撑‘

实景三维城市’

、‘

实景三维省区’

和‘

实景三维区域’

建设，最终形成’

实景三维中国‘

”《实景三维中国建设技术大纲》“

准确把握测绘工作“

两服务、两支撑”

的根本定位，

充分利用各级自然资源主管部门和社会各界力量，

分级分步开展实景三维中国建设”

，

“

形成“

分布式存储、逻辑式集中、共享式应用、动态式更新”

的实景三维中国数据库，

构建具备法定性、唯一性、权威性特征的时空基底。”P28标准支撑P29基础型、公共性描述，

使标准化涉及的各方在一定时间和空间范围内，

达到相对一致的理解，

促进实景三维数据、产品、信息的融合、共享和使用。满足特定要求，

对实景三维生产所采用技术方法、途径等需要协调的事项进行规范统一，

以满足连续、重复使用要求的通用性标准。实景三维产品生产、使用和维护中需遵守的技术准则、要求方面的专用标准。实景三维服务对象定义与描述、技术要求与流程、服务运行等方面进行规范的专用标准。验证实景三维生产、产品和服务是否满足确定准则，

对产品、仪器设备、系统环境进行检查和验收的通用或专用标准。保障实景三维建设工作的协调运行、安全监管和顺利实施，

以实景三维管理领域共性因素为对象所制定的通用标准。质量服务产品技术基础管理关键技术P30P303实景三维生产、管理、应用中存在的客观问题P31生产中的最大难题：采集能力强，建模处理能力待提升1、采集：采集平台和倾斜摄影装备多样，采集速度快，效率高，分辨率和精度高，数据量大；2、建模：建模软件能力、建模质量有待提升；实体化、单体化方法（重建单体？标签单体？）；3、存储：原始数据、过程数据、成果数据、临时空间（解压）以及处理软硬件对存储的需求，从TB级到PB级；4、管理：云化？分布式？多尺度多源异构三维数据融合（点云、倾斜、仿真模型）、平台系统调度5、应用：可视化、真三维空间分析功能.......P32倾斜三维（原片）倾斜视角1正射视角倾斜视角4倾斜视角3倾斜视角2模型形态（实景格网）P33模型形态（实景格网）P34激光点云按高程渲染按回波强度渲染按地物分类DEMDSMP35白模生成DLG二维地图体块白模P36P38规模化实景三维生产的关键技术1、算法技术：通过摄影测量、计算机视觉、人工智能等技术，以及面向融合传感器的一体化处理等技术的广泛应用，在三维重建、数据融合建模、实体提取识别处理等方面，提升生产效率。2、算力能力：分布式集群、CPU与GPU高效混合计算、云调度能力长江左岸P39规模化实景三维生产的关键技术3、融合建模：多源异构数据融合建模、交互编辑建模4D产品和机载LiDAR融合建模P40规模化实景三维生产的关键技术4、质量提升：纹理优化、构网优化道路纹理优化水面修补场地修补优化P41实体化处理与分析应用技术1、单体化：物理单体、逻辑单体物理单体逻辑单体P42实体化处理与分析应用技术2、语义化：基于人工智能的图元（实体）类别提取，属性挂接与编码、三维模型语义分解P43实体化处理与分析应用技术3、实体化分析：淹没分析、拆迁量统计、区域规划指标分析运算4、实体化应用：三维地理实体数据库建设、三维实体数据的业务化定制拆迁量计算汇水与淹没分析P44海量数据管理与轻量终端服务1、标准规范：数据规范、接口规范2、存储管理：数据分布式存储、服务调度管理3、泛在服务：物联网传感器融合、互联网大数据同步4、轻量化应用：移动端应用、云渲染应用实践P45P454实景三维为自然资源管理、国土空间规划提供时空基底多尺度、分辨率的DEM、DOM融合产品三维可视化表达双评价分析坡度、坡向、高度分析