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實(shí)景三維的建模方法及發(fā)展前景

發(fā)布日期:2023-12-25 10:48 瀏覽量:4447

隨著(zhù)數字中國建設的不斷推進(jìn),全社會(huì )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(cháng),對高精度、高分辨率、多模態(tài)的數字高程模型三維地理空間實(shí)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(chǎn)品到融為一體的實(shí)景三維模型勢在必行。

與此同時(shí),實(shí)景三維概念的內涵也在不斷發(fā)展,根據2022年自然資源主管部門(mén)發(fā)布的《新型基礎測繪與實(shí)景三維中國建設技術(shù)文件名詞解釋》文件,實(shí)景三維作為專(zhuān)用名詞術(shù)語(yǔ),其定義 實(shí)景三維是對一定范圍內人類(lèi)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間進(jìn)行真實(shí)、立體、時(shí)序化反映和表達的數字空間,是新型基礎測繪的標準化產(chǎn)品,是國家重要的新型基礎設施,為經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展和各部門(mén)信息化提供統一的空間基底。20238月,國家出臺了《實(shí)景三維中國建設總體設計方案》,明確了實(shí)景三維中國對我國國土空間進(jìn)行實(shí)體化、立體化、自動(dòng)化動(dòng)態(tài)描述和表達的新型時(shí)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

傾斜攝影實(shí)景三維建模的主要手段,也是現在大場(chǎng)景建模最具性?xún)r(jià)比的建模方式。這種方式經(jīng)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(yǔ)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(diǎn)云質(zhì)量更好,但是成本也比傾斜攝影更高。激光雷達通過(guò)揭示地面細微的高程變化來(lái)展示地貌。優(yōu)勢在于高速采樣,激光雷達每秒從空中向地面發(fā)出數十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)個(gè)脈沖,正是這種密集的點(diǎn)云使我們能夠獲取真實(shí)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(zhì)進(jìn)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(jué)效果。當然,手工建模最大的問(wèn)題是成本和速度,這也是為什么手工建模多應用在小場(chǎng)景的原因。

(4)快速建模

受限于城市級實(shí)景三維精細建模費用高、生產(chǎn)周期長(cháng)、數據量大等因素制約,急需利用全新技術(shù)、數據源,開(kāi)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(kāi)展單體三維模型數據生產(chǎn)LOD1.3單體模型??梢酝ㄟ^(guò)現有的數字線(xiàn)劃圖、激光點(diǎn)云、傾斜Mesh模型等實(shí)現自動(dòng)或半自動(dòng)化建模,賦予近似的材質(zhì)庫紋理,制作形成單體化模型成果。

當前,飛燕航空遙感技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“飛燕遙感”)運用了以上四種建模方法,通過(guò)專(zhuān)有軟件對獲取的傾斜影像和點(diǎn)云數據進(jìn)行處理,通過(guò)點(diǎn)云數據構建形狀信息,傾斜影像提供紋理圖像,快速自動(dòng)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(jìn)行配準,無(wú)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(fā)的AIMS多模態(tài)航攝儀,一次飛行可以同時(shí)獲取高分辨率的傾斜影像、點(diǎn)云數據高光譜等其他數據。一套多模異構、時(shí)相統一、成像條件基本一致的航空遙感數據,可以實(shí)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(tài)數據協(xié)同提升處理、解譯和應用的自動(dòng)化、智能化水平,形成特征豐富、關(guān)聯(lián)性強的系列數據產(chǎn)品,高效助力實(shí)景三維建設。同時(shí),允許用戶(hù)根據自身需求定制特定的服務(wù)和數據產(chǎn)品以及數據共享和開(kāi)發(fā)應用,支撐城市規劃、建筑設計、智慧交通、環(huán)境保護、旅游推廣等多個(gè)領(lǐng)域。



這些實(shí)景三維智慧平臺有利于促進(jìn)社會(huì )發(fā)展,提升決策水平、優(yōu)化資源配置、推動(dòng)智慧城市建設和推動(dòng)科學(xué)研究和創(chuàng )新,實(shí)景三維發(fā)展對于實(shí)現可持續發(fā)展和構建美好社會(huì )具有重要意義。

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