实景三维的建模方法及发展前景

随着数字中国建设的不断推进，全社会数字化转型升级对更加精细更高精度的基础地理信息需求在加速增长，对高精度、高分辨率、多模态的数字高程模型和三维地理空间实体模型数据及其智能分析应用的需求日益迫切，从分散的4D产品到融为一体的实景三维模型势在必行。

与此同时，实景三维概念的内涵也在不断发展，根据2022年自然资源主管部门发布的《新型基础测绘与实景三维中国建设技术文件名词解释》文件，实景三维作为专用名词术语，其定义为 “实景三维是对一定范围内人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字空间，是新型基础测绘的标准化产品，是国家重要的新型基础设施，为经济社会发展和各部门信息化提供统一的空间基底”。2023年8月，国家出台了《实景三维中国建设总体设计方案》，明确了实景三维中国是对我国国土空间进行实体化、立体化、自动化动态描述和表达的新型时空信息基础设施，是新一代国家基础地理信息系统。

当前主流建模方法：

（1）倾斜摄影

倾斜摄影是实景三维建模的主要手段，也是现在大场景建模最具性价比的建模方式。这种方式经济、高效，但模型的形变较大，尤其是低层建筑，且模型中各种地物相连，缺少语义信息。  

（2）激光扫描

相比较于倾斜摄影，激光雷达的稳定性与点云质量更好，但是成本也比倾斜摄影更高。激光雷达通过揭示地面细微的高程变化来展示地貌。优势在于高速采样，激光雷达每秒从空中向地面发出数十万甚至上百万个脉冲，正是这种密集的点云使我们能够获取真实地貌。

（3）手工建模

目前，手工建模仍然是一种非常重要的建模手段。看看各种数字孪生的项目，其中的模型基本都是手工建模。手工模型由人工控制，可以对模型结构和材质进行更加精致的控制，配合游戏引擎强大的渲染能力，往往能表现出非常好的视觉效果。当然，手工建模最大的问题是成本和速度，这也是为什么手工建模多应用在小场景的原因。

（4）快速建模

受限于城市级实景三维精细建模费用高、生产周期长、数据量大等因素制约，急需利用全新技术、数据源，开展城市三维模型快速构建。主要是针对城市建筑物和部分构筑物开展单体三维模型数据生产LOD1.3单体模型。可以通过现有的数字线划图、激光点云、倾斜Mesh模型等实现自动或半自动化建模，赋予近似的材质库纹理，制作形成单体化模型成果。

当前，飞燕航空遥感技术有限公司（以下简称“飞燕遥感”）运用了以上四种建模方法，通过专有软件对获取的倾斜影像和点云数据进行处理，通过点云数据构建形状信息，倾斜影像提供纹理图像，快速自动构建三维模型。不同的是，多数情况下机载激光和倾斜影像是分别获取的，需要人工对获取的两套数据进行配准，无论是获取或是后期处理的成本均较高；飞燕遥感采用自主研发的AIMS多模态航摄仪，一次飞行可以同时获取高分辨率的倾斜影像、点云数据和高光谱等其他数据。一套多模异构、时相统一、成像条件基本一致的航空遥感数据，可以实现地物全要素精细感知，既节约数据获取成本，又能利用多模态数据协同提升处理、解译和应用的自动化、智能化水平，形成特征丰富、关联性强的系列数据产品，高效助力实景三维建设。同时，允许用户根据自身需求定制特定的服务和数据产品以及数据共享和开发应用，支撑城市规划、建筑设计、智慧交通、环境保护、旅游推广等多个领域。

这些实景三维智慧平台有利于促进社会发展，提升决策水平、优化资源配置、推动智慧城市建设和推动科学研究和创新，实景三维发展对于实现可持续发展和构建美好社会具有重要意义。