三維激光實景技術在智慧城市建設中的應用

閆　晨

(武漢海達數(shù)云技術有限公司，湖北 武漢 430023)

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三維激光實景技術在智慧城市建設中的應用

閆晨

(武漢海達數(shù)云技術有限公司，湖北 武漢 430023)

一、三維激光實景技術特點

中海達旗下子公司武漢海達數(shù)云技術有限公司致力于高精度三維激光測量系列產(chǎn)品的開發(fā)、應用服務與產(chǎn)業(yè)化，以完全自主知識產(chǎn)權的高精度三維激光測量技術為核心，以3S技術為依托，圍繞高精度三維激光掃描儀器及其集成系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售與行業(yè)應用，面向測繪地理信息、數(shù)字文化遺產(chǎn)、精密工業(yè)測量、智慧城市等領域提供完整的信息化解決方案與服務，為數(shù)字三維世界建設與應用提供技術支撐。

海達數(shù)云所使用的三維激光實景技術在二維地圖的基礎之上，增加了連續(xù)的360°實景三維影像，并通過專門的數(shù)據(jù)開發(fā)平臺與數(shù)字城市網(wǎng)格化管理平臺無縫集成，從而可為用戶提供了具有豐富環(huán)境信息和立面信息的實景三維可視化環(huán)境，真正滿足把整個城市的市容市貌裝進電腦的需求。它不但以真實的方式展現(xiàn)了城市的發(fā)展變遷，而且創(chuàng)造了一種嶄新的數(shù)據(jù)管理與服務方式，為智慧城市現(xiàn)代化業(yè)務提供可視化、可測量的應用，給用戶提供了良好的交互性。

二、三維激光實景技術在智慧城市建設中的應用

基于一體化移動測量系統(tǒng)技術采集的可量測的實景三維數(shù)據(jù)，以高清晰度、高分辨率全景影像的方式來直接反映地物要素及自然環(huán)境的原貌。它既包含了所要量測的目標地物信息，又包括了與之相關的各種自然和社會信息；而且作為一種新型地理信息數(shù)據(jù)源，可與天地圖或各類地理信息共享服務平臺無縫集成，為智慧城市建設各方面提供所需的實景化專題數(shù)據(jù)，如圖1所示。

對于智慧城市行業(yè)用戶而言，可以實現(xiàn)對城市道路交通設施可視化管理、城管部件可視化定位管理、城市綠化信息全過程跟蹤、城市公安應急指揮決策、城市地下管線可視化管理，以及城市危房信息實時監(jiān)控等提取所需的實景化的業(yè)務專題數(shù)據(jù)，更好地滿足管理與決策上的高層次應用；對于公眾而言，實景三維影像是客觀世界真實的寫照，也無需專業(yè)知識判讀，市民可通過實景影像反映身邊的城管問題和有效報案，打破“城管管城管”的模式，開創(chuàng)全民智慧城市新模式，如圖2所示。

圖1

圖2

以下是三維激光實景技術在智慧城市的各行業(yè)、各領域的一些應用方向：

1. 道路平整度檢測

基于高精度高密度點云數(shù)據(jù)，取斷面點云高程值，計算路面橫向凹凸偏差值，可快速便捷地檢測道路平整度。

2. 交通道路障礙物監(jiān)測應用

利用三維激光實景移動測量技術獲取的道路兩邊三維點云數(shù)據(jù)，可以快速測量道路兩邊的障礙物，如樹木樹冠樹枝是否對道路行車造成安全隱患，高壓線是否超過了規(guī)定最低高度值等。

3. 交通道路養(yǎng)護巡檢應用

公路養(yǎng)護的重要工作之一就是公路病害監(jiān)測，通過歷史點云實景數(shù)據(jù)的對比，可以快速識別公路坑道等病害，避免大量人工外業(yè)巡檢，提高了公路病害監(jiān)測的實時性、準確性、安全性。

4. 城市綠化信息可視化管理

利用數(shù)字園林信息業(yè)務管理平臺，用戶可以通過二維地圖或?qū)傩躁P鍵詞等對園林進行定位，并通過移動測量系統(tǒng)外業(yè)實地采集的園林實景影像，實現(xiàn)對園林實景、樹木類別、年限、數(shù)目等信息的可視化管理。

5. 城市綠化信息可視化歷史對比

通過獲取不同歷史時期的三維實景數(shù)據(jù)，實現(xiàn)按時間順序?qū)v史城市綠化信息三維實景數(shù)據(jù)進行查詢和管理，并提供數(shù)據(jù)對比和分析功能。通過上述提供的功能，管理部門可實時查看當前綠化的狀態(tài)，并與歷史數(shù)據(jù)進行比對，以直觀的方式了解并掌握城市綠化信息的狀態(tài)情況和變化趨勢，為城市綠化的綜合管理提供決策依據(jù)。

6. 多種樹木類型標注管理

對多種樹木按照植物分科、生長年限、習性等多種自定義需求進行分類，在前端展示時，通過不同樣式的標準化圖標加以顯示；同時可加入三維標記、視頻、音頻介紹等多種標注元素，對樹木進行詳細、全方位的介紹，讓用戶能更直觀、更生動地了解園林的魅力，為城市綠化信息的各類統(tǒng)計分析和決策提供一定的基礎分類數(shù)據(jù)。

7. 城市綠化普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

結合園林業(yè)務數(shù)據(jù)，通過各類圖表方式展示數(shù)據(jù)分析成果，為管理決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)，如現(xiàn)有樹種統(tǒng)計、苗木存活率、綠化資金投入等。

8. 城管部件立體可視化管理

融合城管單位已有的地理數(shù)據(jù)(包括矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、部件數(shù)據(jù)等)，結合實景三維影像，可形成全面、現(xiàn)勢性強的可視化地理信息數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)對城管部件的可視化管理。

9. 門前五包可視化應用

傳統(tǒng)二維地圖方式難以與實地圖片對應，容易引發(fā)爭議。通過實景三維管理模式可以實現(xiàn)劃界與實地影像的一一對應，使責任更明確。

10. 城市標識標牌可視化管理

傳統(tǒng)的二維數(shù)據(jù)無法直觀地顯示和管理廣告牌、店面廣告等，通過實景三維方式可以將廣告牌的地理坐標、屬性數(shù)據(jù)和實際影像進行關聯(lián)，實現(xiàn)對合法廣告牌的科學管理與監(jiān)控，對非法廣告牌進行及時監(jiān)察與執(zhí)法。通過不同時間的實景影像對比、屬性數(shù)據(jù)查詢，可以直觀、方便地對廣告牌進行監(jiān)察，為執(zhí)法提供依據(jù)。

11. 違章建筑自動監(jiān)測

利用同一地區(qū)、不同時期的點云數(shù)據(jù)對比，可把高度超過規(guī)定的私自加蓋的違章房屋自動識別出來，實現(xiàn)違章建筑自動監(jiān)測。

12. 城市公安應急指揮決策

基于實景影像對沿途環(huán)境進行觀察和分析，如對樓層高度、道路、橋梁、涵洞、隧道、沿途制高點及路口信息進行分析，根據(jù)公安五要素信息對沿途人員居住環(huán)境、案事件歷史記錄等信息進行分析，以更好地部署警力，實現(xiàn)資源的配置。根據(jù)用戶的報警信息，進行調(diào)配資源到報警事件發(fā)生地之間的最優(yōu)路徑分析，提供出警路線，以爭取在最短的時間內(nèi)到達目的地。

13. 地下管線改擴建決策

依賴于激光點云數(shù)據(jù)和全景影像數(shù)據(jù)，可對城市管線的整體現(xiàn)狀和詳細信息進行瀏覽、分析和決策。可對現(xiàn)有管線進行長度和寬度的量測，確定其是否達到國家相關標準要求；通過瀏覽檢測管道現(xiàn)狀，檢查管線相關路面狀況是否良好，是否存在裂縫、車轍、坑槽等病害；對管線屬性進行查詢，檢驗管線類型、使用年限、責任權屬等；對管線周邊建筑或環(huán)境進行監(jiān)測，判斷其是否符合管線的安全管理標準，或符合改擴建的基礎要求；提供歷史數(shù)據(jù)對比，為管線的改擴建方案的制定提供數(shù)據(jù)支持。

三、結束語

智慧城市是真實城市環(huán)境與虛擬城市環(huán)境的融合與協(xié)同，海達數(shù)云公司的三維激光實景技術在其中發(fā)揮了重要的時空信息承載和紐帶作用，并提供了有力的可視化分析方法和支撐手段，正日益成為政府、企業(yè)和公眾不可或缺的科學的、定量與定性結合的、直觀方便的助手。

隨著組合導航與定位、高分辨率遙感和信息與通信技術的不斷發(fā)展，全景影像和三維點云，以及基于真實空間信息的三維模型等數(shù)據(jù)類型已經(jīng)成為智慧城市建設中新的數(shù)據(jù)內(nèi)容。與此同時，海達數(shù)云也在著力于室內(nèi)室外無縫導航與位置智能服務，以及與現(xiàn)實世界平行的虛擬三維模型地理環(huán)境建設，為智慧城市建設不斷豐富和完善提供新的發(fā)展動力。

(本專欄由中海達和本刊編輯部共同主辦)

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