「實(shí)景三維中國將取代傳統(tǒng)4D產(chǎn)品，成為新型基礎(chǔ)測繪的標(biāo)準(zhǔn)化成果」這是自然資源部國土測繪司司長武文忠在上周舉辦的中國地理信息產(chǎn)業(yè)大會(huì)上為實(shí)景三維中國給出的最新定義。
未來，新型基礎(chǔ)測繪的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用將全面圍繞實(shí)景三維來展開，已逐漸成為行業(yè)共識。李德仁院士此前在接受泰伯網(wǎng)采訪時(shí)就坦言，目前實(shí)景三維產(chǎn)業(yè)已具備充分的技術(shù)條件，且市場需求強(qiáng)烈，符合技術(shù)發(fā)展整體趨勢，應(yīng)當(dāng)盡早立項(xiàng)落地。
到2020年底，針對“經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)等普適性服務(wù)以及自然資源管理”需求，完成10米格網(wǎng)DEM全國更新和優(yōu)化。
可以看到，在國家基礎(chǔ)測繪工作全面轉(zhuǎn)型升級的節(jié)點(diǎn)，實(shí)景三維中國建設(shè)已「漸入佳境」。
說回到城市級三維，其實(shí)是源自于「實(shí)景三維中國」三個(gè)層級劃分（城市級、地形級、部件級）中的一項(xiàng)內(nèi)容，其主要目標(biāo)是對全國地級以上城市完成實(shí)景三維模型的構(gòu)建。并且根據(jù)實(shí)景三維中國建設(shè)的「兩步走戰(zhàn)略」，這項(xiàng)工作要在「十四五」期間完成。
相較于地形級三維來說，城市級三維建設(shè)要求的精度更高、展示內(nèi)容更豐富、總體工作量也要更大。此外，有賴于智慧城市建設(shè)的不斷加速，社會(huì)對城市級三維的需求和重視也將要遠(yuǎn)大于地形級三維。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前雖然有超過600個(gè)地區(qū)已經(jīng)開展了不同程度的實(shí)景三維建設(shè)，但其中針對于城市城區(qū)進(jìn)行大范圍實(shí)景三維建模的并不多。泰伯網(wǎng)認(rèn)為，造成這種情況的原因，一是由于城市級三維的數(shù)據(jù)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未明確，仍處在試點(diǎn)階段。其次是城市級三維的實(shí)施難度較大，相關(guān)企業(yè)正在探索最優(yōu)的技術(shù)路徑和產(chǎn)品方案。
今年10月，剛剛完成昆明城區(qū)實(shí)景三維無人機(jī)航測項(xiàng)目的常雨（化名）告訴泰伯網(wǎng)，目前絕大多數(shù)的測繪企業(yè)，其實(shí)都缺乏這種大規(guī)模城市級實(shí)景三維建設(shè)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。任務(wù)面積大、工期緊、安全性要求高、有高層建筑物以及電磁干擾強(qiáng)，這都是城市級三維數(shù)據(jù)采集中常見的幾個(gè)問題。從常規(guī)實(shí)景三維項(xiàng)目中積累下的工作流程和產(chǎn)品方案，往往在城市級三維中就行不通。
而巨大的挑戰(zhàn)同樣意味著巨大的機(jī)遇，誰能夠先搞清楚城市級實(shí)景三維，誰也就在新時(shí)代中掌握了主動(dòng)權(quán)。
目前開展實(shí)景三維中國建設(shè)，主要是依靠無人機(jī)航測、激光雷達(dá)、傾斜攝影及移動(dòng)測量等數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為支撐。常雨告訴泰伯網(wǎng)，通過在幾個(gè)城市級實(shí)景三維項(xiàng)目中積累下的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，他們已經(jīng)對如何選擇無人機(jī)、如何高效完成城區(qū)三維數(shù)據(jù)采集任務(wù)有了全新的理解。
首先，常雨認(rèn)為，城市級實(shí)景三維需要滿足在光照條件緩慢變化過程中，連續(xù)采集最多的數(shù)據(jù)。同時(shí)測區(qū)分塊范圍越大越好，可以有效的降低縫合處的重疊數(shù)據(jù)。因此超長航時(shí)的無人機(jī)平臺會(huì)更具競爭力，而且是飛行時(shí)間越長越好。城市級實(shí)景三維項(xiàng)目的項(xiàng)目周期緊、城區(qū)環(huán)境復(fù)雜，如果無法提高單架次的作業(yè)面積，那么將大大降低整體的作業(yè)效率。面對動(dòng)輒上百平方公里的作業(yè)任務(wù)，多旋翼無人機(jī)往往有些力不從心，相比之下大型的垂直起降固定翼無人機(jī)則顯得更加實(shí)用和高效。
其次，相比于油動(dòng)無人機(jī)，純電動(dòng)無人機(jī)應(yīng)該更適用于城區(qū)環(huán)境。眾所周知，油動(dòng)無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間長、巡航速度快。但是城區(qū)的人口密集，地面建筑物和車輛集中，由于油動(dòng)無人機(jī)本身攜帶汽油，萬一出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，那么可能造成的人身財(cái)產(chǎn)損失將是不可預(yù)計(jì)的。此外，純電動(dòng)無人機(jī)低噪音、免保養(yǎng)的特性，也決定了它更適用于城區(qū)環(huán)境。
最后，城市級實(shí)景三維項(xiàng)目對無人機(jī)在穩(wěn)定性上有著更高的要求。常雨表示，因?yàn)槌菂^(qū)林立密集的超高層建筑物，改變了地表狀況，所以對該地及周圍地區(qū)、低空飛行范圍的風(fēng)場結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響，同時(shí)城市還是各種電磁干擾的聚集地。如果無人機(jī)無法克服這些問題，外業(yè)數(shù)據(jù)采集將難以為繼。
昆明市城市級實(shí)景三維建模效果
常雨告訴泰伯網(wǎng)，在昆明城區(qū)項(xiàng)目中他們采用的是沃飛長空傲勢XC-25無人機(jī)，它除了是一款能夠續(xù)航6小時(shí)的長航時(shí)純電無人機(jī)以外，還是一架多余度無人機(jī)，即全機(jī)多個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)額外有一套備用系統(tǒng)，如電源、GNSS、IMU、磁羅盤、舵機(jī)等）采用多余度設(shè)計(jì)，有效降低了系統(tǒng)失效概率，降低飛行風(fēng)險(xiǎn)。假設(shè)單余度系統(tǒng)的失效概率為0.1%（千分之一），那么雙余度設(shè)計(jì)就將系統(tǒng)的失效概率由千分之一降低到了百萬分之一。
在常雨眼中，長續(xù)航、純電動(dòng)、多余度已經(jīng)成為他未來考量一款無人機(jī)是否適合城市級實(shí)景三維任務(wù)的三個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)。
沃飛長空傲勢XC-25雙龍頭無人機(jī)
此前，就有業(yè)內(nèi)專家表示，單從目前的數(shù)據(jù)采集技術(shù)而言，無論是無人機(jī)航測還是傾斜攝影，都已經(jīng)相當(dāng)成熟。如今只是需要大家認(rèn)識到，城市級三維與傳統(tǒng)小型地塊三維建模之間，無論是在項(xiàng)目體量、城區(qū)作業(yè)環(huán)境，甚至于如何選擇合適的無人機(jī)產(chǎn)品上，都存在著不小的差異。
當(dāng)然，除了數(shù)據(jù)采集，城市級實(shí)景三維建設(shè)也必然會(huì)對數(shù)據(jù)處理、三維成果應(yīng)用等方面產(chǎn)生新的變化。
從二維到三維，從鄉(xiāng)村到城市，已經(jīng)是全球科技發(fā)展和智慧地球建設(shè)的必然趨勢。隨著試點(diǎn)工作的逐步完成，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃的制定，實(shí)景三維將會(huì)對地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，也將幫助國家基礎(chǔ)測繪工作完成轉(zhuǎn)型升級。
沃飛長空“城市級三維實(shí)景建模”解決方案，已于10月28日-30日的第十屆中國測繪地理信息技術(shù)裝備博覽會(huì)現(xiàn)場首次發(fā)布。歡迎前往沃飛長空展位：T33 了解全新解決方案，共同智“繪”未來。
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