實景三維的建模方法及發展前景

隨著數字中國建設的不斷推進，全社會數字化轉型升級對更加精細更高精度的基礎地理信息需求在加速增長，對高精度、高分辨率、多模態的數字高程模型和三維地理空間實體模型數據及其智能分析應用的需求日益迫切，從分散的4D產品到融為一體的實景三維模型勢在必行。

與此同時，實景三維概念的內涵也在不斷發展，根據2022年自然資源主管部門發布的《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，實景三維作為專用名詞術語，其定義為 “實景三維是對一定范圍內人類生產、生活和生態空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數字空間，是新型基礎測繪的標準化產品，是國家重要的新型基礎設施，為經濟社會發展和各部門信息化提供統一的空間基底”。2023年8月，國家出臺了《實景三維中國建設總體設計方案》，明確了實景三維中國是對我國國土空間進行實體化、立體化、自動化動態描述和表達的新型時空信息基礎設施，是新一代國家基礎地理信息系統。

當前主流建模方法：

（1）傾斜攝影

傾斜攝影是實景三維建模的主要手段，也是現在大場景建模最具性價比的建模方式。這種方式經濟、高效，但模型的形變較大，尤其是低層建筑，且模型中各種地物相連，缺少語義信息。  

（2）激光掃描

相比較于傾斜攝影，激光雷達的穩定性與點云質量更好，但是成本也比傾斜攝影更高。激光雷達通過揭示地面細微的高程變化來展示地貌。優勢在于高速采樣，激光雷達每秒從空中向地面發出數十萬甚至上百萬個脈沖，正是這種密集的點云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建模手段?？纯锤鞣N數字孿生的項目，其中的模型基本都是手工建模。手工模型由人工控制，可以對模型結構和材質進行更加精致的控制，配合游戲引擎強大的渲染能力，往往能表現出非常好的視覺效果。當然，手工建模最大的問題是成本和速度，這也是為什么手工建模多應用在小場景的原因。

（4）快速建模

受限于城市級實景三維精細建模費用高、生產周期長、數據量大等因素制約，急需利用全新技術、數據源，開展城市三維模型快速構建。主要是針對城市建筑物和部分構筑物開展單體三維模型數據生產LOD1.3單體模型?？梢酝ㄟ^現有的數字線劃圖、激光點云、傾斜Mesh模型等實現自動或半自動化建模，賦予近似的材質庫紋理，制作形成單體化模型成果。

當前，飛燕航空遙感技術有限公司（以下簡稱“飛燕遙感”）運用了以上四種建模方法，通過專有軟件對獲取的傾斜影像和點云數據進行處理，通過點云數據構建形狀信息，傾斜影像提供紋理圖像，快速自動構建三維模型。不同的是，多數情況下機載激光和傾斜影像是分別獲取的，需要人工對獲取的兩套數據進行配準，無論是獲取或是后期處理的成本均較高；飛燕遙感采用自主研發的AIMS多模態航攝儀，一次飛行可以同時獲取高分辨率的傾斜影像、點云數據和高光譜等其他數據。一套多模異構、時相統一、成像條件基本一致的航空遙感數據，可以實現地物全要素精細感知，既節約數據獲取成本，又能利用多模態數據協同提升處理、解譯和應用的自動化、智能化水平，形成特征豐富、關聯性強的系列數據產品，高效助力實景三維建設。同時，允許用戶根據自身需求定制特定的服務和數據產品以及數據共享和開發應用，支撐城市規劃、建筑設計、智慧交通、環境保護、旅游推廣等多個領域。

這些實景三維智慧平臺有利于促進社會發展，提升決策水平、優化資源配置、推動智慧城市建設和推動科學研究和創新，實景三維發展對于實現可持續發展和構建美好社會具有重要意義。