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城市新型基础测绘建设,三维激光不可或缺

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  • 发布时间:2021-07-23 19:43
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【概要描述】从2018年起,国家陆续批复同意了上海、武汉作为国家新型基础测绘建设试点城市。特别是武汉是自然资源部挂牌以来,首个发文支持的新型基础测绘建设城市。三维激光技术作为一种新型测绘技术,已成为上海、武汉新型基础测绘建设试点项目建设中必不可少的采集技术及数据成果源。

城市新型基础测绘建设,三维激光不可或缺

【概要描述】从2018年起,国家陆续批复同意了上海、武汉作为国家新型基础测绘建设试点城市。特别是武汉是自然资源部挂牌以来,首个发文支持的新型基础测绘建设城市。三维激光技术作为一种新型测绘技术,已成为上海、武汉新型基础测绘建设试点项目建设中必不可少的采集技术及数据成果源。

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  2015年6月,国务院批复同意的《全国基础测绘中长期规划纲要(2015-2030年)》中,首次提出了“加快发展基础测绘,形成新型基础测绘体系”的要求。

  2019年1月,陆昊部长在全国自然资源工作会议讲话中明确提出:“加快基础测绘转型升级,增强测绘地理信息公共服务能力,促进地理信息产业高质量发展”。

  从2018年起,国家陆续批复同意了上海、武汉作为国家新型基础测绘建设试点城市。特别是武汉是自然资源部挂牌以来,首个发文支持的新型基础测绘建设城市。

  从目前上海、武汉新型基础测绘建设试点项目进展与成果来看,三维激光技术作为一种新型测绘技术,已成为试点项目建设中必不可少的采集技术及数据成果源

新型基础测绘建设

  新型基础测绘,其核心点就是围绕地理实体的构建体系来展开,拓展采集的地理要素及其属性,打破统一比例尺框框,实现一个实体只高精度采集一次,并在空间上实现“地上地下一体化”、“水域陆地一体化”和“室内室外一体化”的目标,满足自然资源管理“两统一”职责需求。

  在新型基础测绘体系下的产品,按用途可分为地理场景产品和地理实体产品两大类。武汉市通过试点建立了“211”新型基础测绘产品体系,即地理实体、地理场景2类数据,含视频流全景地图、实景三维产品、4D+等在内的1类标准产品,以及含自然资源管理底图、国土空间规划管理现状底图、城市基础设施资源底图等在内的1类应用产品。

 

激光点云地理场景

 

  为满足地理场景与地理实体智能化全息测绘需求,特别是在城市复杂环境下,需综合利用多种采集技术获取多源地理空间信息数据,以保证城市全息数据的完整采集。

  除了传统的测量采集方式外,三维激光(包括机载、车载、地面架站和便携3D SLAM)和倾斜摄影测量技术等较为高效的新型测绘技术已成为新型基础测绘主要的采集技术手段。

  通过这些多种采集技术综合利用,可实现城市全息地理要素覆盖,基础地理信息要素年度更新,重要要素实现动态更新。因此,三维激光作为其中必不可少的新型测绘技术,在新型基础测绘建设过程中,可助力采集方法更加高效、采集内容更加丰富、数据精度更高、应用成果更多样。

 

助力地理场景建设

 

  地理场景主要是作为“可视化底图”使用,由于传统测绘产品无法提供城市真实三维环境信息,为满足未来全空间、全息多维、多样应用的需求,其场景产品除了连成一定区域片的4D以及DSM等传统测绘产品外,还新增了实景三维模型、可量测全景影像与视频、激光点云场景等新型测绘地理场景产品。

  三维激光技术,又称实景复制技术,具有大面积、高分辨率、高精度、高效率、主动非接触等特性,可快速获取城市场景三维空间信息。因此,在地理场景建设中主要用于助力激光点云地理场景、可量测全景影像与视频地理场景的构建。

  天-空-地激光点云地理场景,机载激光可大范围高效获取城市全区域几乎所有地物的激光点云数据信息,车载激光补充获取城市道路以及道路两侧立面激光点云数据

  对于地下空间和室内空间,可使用地面架站和3D SLAM激光进行采集。通过将上述不同平台、不同视角、不同时相获取的多源数据进行融合处理,可形成地上地下、室内室外全空间激光点云地理场景成果。对于不同来源、不同精度、不同时相的激光点云场景数据,可利用精度高的场景数据为基础,结合其与周围相关的特征进行配准纠正,转换到统一地理场景中,实现不同精度多源异构地理数据的高精度融合。

 

全景影像与视频地理场景

 

  可量测全景影像与视频地理场景,通过车载三维激光移动测量系统可采集整个城市道路的全景影像、全景视频及与相应采集点坐标信息,构建出整体城市的可量测全景影像与视频地理场景。

  全景影像与视频地理场景跟传统测绘地图相比,给用户提供了更加丰富的三维实景可视化环境和立面信息,正满足了把城市装进“电脑”的需求。其不但以真实的方式展现了三维空间,而且创造了一种崭新的数据成果形式,给用户提供了多样式的地理场景成果。

 

助力地理实体建设

 

  基于多样式多源地理场景数据,利用智能处理技术可实现全要素的地理实体智能提取与生产,构建类型丰富的基于地理实体的无尺度时空数据库,形成“实体化、三维化、语义化”的新型基础测绘成果。因此,在地理实体建设中通过三维激光技术采集获得的高精度高精细数据,可助力城市建筑、基础设施、道路及部件等地物要素的智能实体化与语义化的实现。

  城市全空间全要素地理实体,对于城市道路及附属设施、城市部件及室内空间等地理实体数据,因倾斜航测获取手段不便采集到,可通过车载三维激光移动测量系统及便携SLAM激光采集系统获取城市道路、周边立面及室内多源三维点云和全景数据,并利用要素结构语义化AI智能提取技术,快速实现三维地物要素语义识别发现及分类,城市道路及附属设施(道路边线、车道线、斑马线、道路标识、行树、路灯、电杆、花圃等)、桥梁建筑、城市部件、室内分层分户等地物要素的地理实体化几何位置、纹理及属性信息的提取,形成城市全要素地理实体数据成果。

 

城市全空间全要素地理实体

 

  城市建筑单体模型地理实体,对于城市建筑1、2级单体化模型自动批量构建,可采用“机载激光+倾斜摄影+DLG”联合处理技术,将获取的机载激光点云数据经预处理和分类后,提取建筑物点云数据;对建筑物点云进行建筑物顶点聚类、屋顶平面拟合、屋顶边界及拓扑关系分析等处理,获得屋顶结构面;从已有的DLG上提取建筑物矢量数据为基础,结合点云数据拉伸建筑物高度、获取屋顶结构面,自动批量构建建筑物白模;通过倾斜影像与三维模型体的自动匹配,利用倾斜影像对建筑物模型纹理进行自动生成。

  在三维激光技术的助力下,使得新型基础测绘成果跟以前有很大的不同,产品形态更加接近物理世界,通过实体化赋予了属性语义,对分析统计、大数据融合就方便了很多,其产品价值跟原来完全不是一回事,不仅仅是“图”的概念,而是“信息”的概念、大数据的概念。目前,在已开展新型基础测绘试点项目中,都已用到了三维激光技术。在这些单位的成功试点应用经验的带动下,三维激光技术还会更多、更深入地助力各地新型基础测绘建设与应用。

 

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