基于三維模型可視化的國土資源綜合監管平臺研究

倪湘江 新疆維吾爾自治區自然資源信息中心(新疆維吾爾自治區自然資源檔案館)

一、國土資源綜合監管平臺國內外研究現狀簡要分析

國土資源是人們賴以生存的物質基礎，其對于社會經濟的發展有著很大的促進作用。而對于國土資源的管理而言，其過程十分復雜，主要是由于國土資源范圍廣泛，同時還需要承擔繁重的任務，因而對于國土資源監管平臺等的研究十分重要。對于國土資源綜合監管平臺的建設而言，我國很早便開始使用遙感影響資料進行全國土地核查工作，同時在后續的發展過程中又對西部地區土地利用的現狀進行了調查研究，1999年我國啟動了長達12年的土地利用狀況遙感監測工程，對于人口數量比較大的城市每年都會進行遙感監測，由此能夠清晰地掌握城市建設用地的規劃布局。此外，在當前的發展過程中我國在國土資源檢測方面也取得了巨大的成就，主要體現在國土資源網絡管理系統的建立以及礦產資源等全國大型數據庫的建立等。當前我國致力于三維可視化建模方法的研究，但由于起步較晚，該方面的研究仍然存在著很大的問題。就目前而言，國土資源綜合監管平臺三維建模與可視化的研究過程中所存在的問題主要包含以下幾點，首先是三維模型的空間分析功能還未滿足實際應用的需求，此外，模型數據的可操作性也比較差，這就導致紙質圖紙資料的整合比較困難。本文即在三維建模方法的基礎上，根據三維數據獲取的方法來建立相應的方案，以此來構建國土資源數據庫，同時還對三維模型數據的管理進行分析，以此來促進國土資源綜合管理的進一步發展。

二、國土資源綜合監管平臺三維模型可視化關鍵技術研究分析

(一)三維模型數據的獲取方法簡要分析

本文中所采取的三維模型數據獲取主要是通過對遙感影像所獲取的圖像進行研究分析而建立的，在此過程中主要需要對圖像進行諸多方面的處理工作，例如正射校正、調色處理等，其中正射校正主要指的是根據全色影響的地形特點，在影像上來選擇適合多項式糾正所需要的多個控制點，同時還需要對全射波段影像數據進行糾正操作，糾正過程中需要嚴格的依據所選取的控制點進行，在完成了所有的糾正操作后，便需要檢測影像數據應用的精度，確保檢查點的差值不大于控制點誤差的2倍。影像融合則是指生成新的合成圖像的過程，在新的合成圖圖像生成之前，主要是利用空間分布率來進行有效的復合變化，同時借助多光譜的影響對空間分布率進行研究，以此來幫助生產變化后的新合成圖像。在此過程中能夠最大化的提高融合影響的空間分布率，同時也能保持其原始的信息，以此為后續的操作提供便利。調色及鑲嵌則是對光波段進行有效組合的過程，一般的，主要是對紅外、紅光等進行組合，在此過程中需要對融合之后的影響進行彩色調整，并做好相鄰影響的鑲嵌處理工作。本文中所研究的城市區域為低空航攝遙感影響，在此過程中需要做好相應的正射校正，以此更好地展現出城市區域的基本模型。當前進行三維建模的過程中，由于技術方面的不完備，導致該工作主要是人工操作進行的，因而實際操作過程中會耗費大量的人力物力，因而對此做出改進，需要將影響做成垂直投影的真正攝影像圖，之后再將影像圖合理的進行投射，由此建筑物模型三維建模便有效地完成了。對于城市三維景觀而言，可以通過航空影像進行處理，一般的，城市的地形以及建筑物等都可以借此也得到有效的表達，而航空影響也能夠有效的得到這類實體對象的相關紋理，幫助后續操作的進行。同時能夠直接看到的墻面就直接利用航空影像進行獲取，而對于無法直接觀察到的則可以實地拍攝或是利用其他方面的技術進行獲取，并借助于相應的軟件來進行建筑物模型的粘貼，如圖1所示為建筑物模型圖片，這是經過紋理粘貼后所展示出的基本圖像。此外，對于一些大面積的真實場景而言，其三維建模技術的可視化領域研究也是極為重要的，一般的，其獲取的方式主要是通過人工測量高程、利用遙感衛星星載設備獲取地形高程數據以及利用數字攝影來測量等。當前在城市大規模對地物進行三維模型構建也廣泛地采用DEM進行。

圖1 粘貼側面紋理之后的建筑物模型

(二)三維模型建模方法的簡要分析

一般的，可以將建模方法分為三類，分別為模擬建模方法、版模擬建模方法以及測量建模方法。而測量建模中常用的方法有依圖而建、數字攝影測量等，本文中所介紹的為依圖而建的測量方法，所謂依圖而建，主要指的是根據往年的資料進行建模，在此過程中，諸如地形圖、建筑立面圖等都可以作為建模的基本資料。該方法的應用能夠有效地利用各種形式的資料，并將其紙質內容較好地轉化為模型的技術路線，因而很大程度上提供了便捷，減少了人工操作的難度。該測量建模方法在當前的應用中也比較常見，其建模思想經過多年來的發展已經較為成熟，應用實例也比較多，但相較于其他的人工操作而言，也是比較復雜的，操作工序較多也是其缺陷之一。在經濟方面對于相關人員的技術水平要求不高，因而該方法的成本比較低。

三、基于三維模型可視化的平臺設計簡要分析

(一)國土資源綜合平臺設計的目的簡要分析

當前我國三維建模技術的發展也是尤為迅速，該技術的快速發展很大程度上促進了對于仿真三維模型質量檢查等技術的發展，同時對于綜合監管平臺的建設也有著很大的幫助。目前我國國土資源綜合管理平臺的建設過程中，其最為根本的目的便是以三維可視化的形式來有效地展現出城市景觀的基本面貌。具體而言，便是有效的利用遙感影像技術來對城市的某些資料進行獲取，并在得到后將之導入數據庫，據此有效的建立起國土資源管理體系，幫助對國土資源進行有效的監理管控，同時也能夠幫助國土資源監管部門更好地進行相應的監管以及執法操作。總體而言，對于當前城市三維可視化的分析十分重要，實現國土資源綜合監管三維可是化也是當前研究的重要內容。

(二)基于三維模型可視化國土資源監管平臺的需求簡要分析

基于三維可視化國土資源監管平臺的建立十分有必要，國家對于該方面的發展也投入了更多的精力，在此過程中，監管平臺主要在數據以及功能等方面有著嚴格的要求。一般的，國土資源監管平臺需要遙感影像以及地形圖等作為研究對象，并通過紋理映射技術來有效的提高三維可視化效果，幫助更好地進行國土資源的監理。此外，在地形圖的制作過程中，需要相應的高程數據作為支撐，這也是當前基于三維模型可視化國土資源監管平臺建立的重要內容，最后在專題圖方面的要求也是不可或缺的，為了進一步提高綜合監管的范圍，需要使用到專題圖件數據，在此過程中，例如耕地保護、土地利用數據、地質環境等專題圖數據都是必要的，這也是模型建立的重要部分，在國土資源綜合監管及服務的建立過程中，專題圖也很大程度上有利于相關決策者做出正確的判斷。在性能方面的需求主要是保障平臺能夠順利的進行運行，在此過程中，平臺的二次開發需要滿足平臺所具備的擴展要求，以此方便進行維護，同時也能夠按照要求來調整應用功能。該平臺搭建過程中包含數據導入、三維建模以及監管指標等模塊，都需要進行分層模塊管理。

(三)平臺總體設計簡要分析

一張圖綜合監管平臺搭建過程中，其基礎空間數據采用比例地形圖，由此能夠使模型的尺寸以及效果更加的接近真實的場景。城市三維模型的建立有著十分重要的意義，其基本的模型數據如圖2所示。在此過程中，利用現有的數字測圖能夠更好地提取幾何數據，同時有的建筑物的側面也是可以有航片直接得到的，遮擋的部位則利用相機實地拍攝即可完成，之后還需要利用相關軟件對圖像進行處理，以此來最大化地還原三維場景。

圖2 三維模型數據的內容

四、結語

本文中就基于三維模型可視化的國土資源監管平臺的建立進行了深入的分析研究，在此過程中重點分析了三維模型建立的數據來源以及具體的平臺建立目的等，由此來方便國土部門決策者做出更好的判斷。