三維數字城市建設成信息化研究基礎課題

　　近日，在四川省某地，隸屬于天津市勘察院的天津市星際空間地理信息工程有限公司(簡稱“星際空間公司”)的技術人員正在有序實施機載激光雷達航攝作業。

　　“機載激光雷達航攝可以采集到人工和其他航攝工具無法比擬的信息數據。”該公司航測事業部總經理劉永強說。據劉永強介紹，機載激光雷達航攝可以實現有人機、無人機、地面基站技術相互融合。項目完成后可提供高精度的三維基礎地理信息，為該區域內三維數字城市建設、規劃、國土等領域提供堅實的數據支撐。

　　“機載激光雷達航攝技術只是該公司的核心技術之一。”天津市勘察院副院長田春來告訴《中國科學報》記者，近年來星際空間公司立足于國際前沿研究技術，對三維空間數據獲取、處理、建模、存貯、集成等關鍵技術展開研究，成功突破了特大城市三維數字城市快速構建關鍵技術瓶頸，為建設智慧城市提供了有力的空間支撐。

　　已成基礎性課題

　　智慧城市是數字城市與物聯網相結合的產物，是在城市全面數字化基礎之上建立的可視化和可量測的智能化城市管理和運營，包括城市的信息、數據基礎設施以及在此基礎上建立網絡化的城市信息管理平臺與綜合決策支撐平臺。

　　“智慧城市的空間支撐是數字城市，數字城市與智慧城市具有承前啟后的緊密聯系。”天津市勘察院副總工程師、星際空間公司總經理黃恩興說。

　　黃恩興進一步指出，“三維數字城市”是在“二維數字城市”概念的基礎上發展起來的，是三維地理信息技術、虛擬現實技術和計算機技術等技術手段的綜合應用，實現了用三維數字場景來表現真實空間地理要素的目的，具有直觀、可視、精細表達三維空間的優點，同時，也是城市信息化的基礎，以及政府提升城市管理水平的手段。

　　“三維數字城市建設已成為當今城市信息化研究和應用中的一個基礎性課題。”黃恩興說。

　　據黃恩興介紹，國內較發達的大中型城市，如上海、深圳、廣州、武漢、重慶等，在城市規劃管理、規劃展示、城市建設等領域均積極推行三維數字化城市建設技術，并逐步得到了一定應用。國際上，美國、歐洲、日本等發達國家也已展開相關研究，其整體研究水平和應用狀況目前同國內發達地區相當。

　　需求難滿足

　　據記者了解，由于三維數字城市建設是一項周期長、投資大、技術難度很高的應用性課題，同時，三維數據制作效率低、精度低、老化快，數據更新和系統維護困難，后續投資不足，因此，難以滿足我國城市建設快速發展的需要。

　　“一些三維數字城市建設存在內容單調、區域較小、功能較少、投資不足和重復投資等問題，難以適應現代城市建設和管理對多元信息的需求，大大限制了三維數字城市功能、作用和效益的發揮。”星際空間公司技術總監江貽芳坦言。

　　在江貽芳看來，受現有軟硬件環境限制，目前三維數字城市的應用主要存在以下方面的困難：首先，大城市特別是特大城市海量高精細三維數據組織應用困難，難以實現多元信息集成應用，制約了三維數字城市的實用價值;其次，海量三維空間數據的動態維護管理問題沒有得到有效解決;最后，三維數字城市主要應用在虛擬展示和輔助規劃管理方面，應用廣度和深度則比較有限。

　　如何突破

　　那么，上述應用難題應如何突破?

　　星際空間公司航測事業部總工程師王國飛告訴記者，機載激光雷達測量主要采用基于單體建筑物和單向道路的設備檢校方案。由于檢校飛行過程中誤差模型的復雜性，現有設備檢校方案存在參數的檢校效果不佳、不能有效檢核檢校成果的可靠性等一系列局限性。

　　針對這一問題，星際空間公司提出了融合檢核功能的機載激光雷達測量設備檢校方法，通過檢校場特征地物的選取和內業數據處理方法的改進，提高了設備檢校精度和可靠性，并加強了測區航測數據成果的質量控制能力。

　　目前，該公司在技術方面的努力已經取得了收獲。據了解，該公司承擔了天津市三維數字城市建設，累計完成11919平方公里的三維數字地形模型、數字正射影像、數字高程模型及1400平方公里建筑物三維數字體框模型、近500平方公里三維數字精細模型的制作，同時，還開發了具有自主知識產權的三維數字城市GIS管理平臺，并實現了三維數字規劃方案輔助審批、二三維一體化的城市規劃管理。

　　“目前該項技術已經廣泛應用于規劃、國土、應急、交通、經濟、城市建設、數字測繪等領域。”黃恩興說。