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实景三维数据建设和应用——以青岛市为例

2024-07-184

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#实景三维 #山东

实景三维数据建设和应用——以青岛市为例

王维王晨阳王海银

推进实景三维中国建设是贯彻落实《数字中国建设整体布局规划》的重要举措。2023年3月，自然资源部印发《实景三维中国建设总体实施方案（2023—2025年）》，提出到2025年，5米格网的地形级实景三维实现对全国陆地及主要岛屿覆盖，5厘米分辨率的城市级实景三维初步实现对地级以上城市覆盖。2023年8月，自然资源部印发《关于加快测绘地理信息事业转型升级更好支撑高质量发展的意见》，再次对实景三维中国建设任务进行细化部署。从二维到三维，地理信息数据的供给和应用正在发生全方位的变化，掌握实景三维数据最新应用趋势，对于测绘地理信息领域的政策制定、生产组织和技术创新都是十分重要的。

目前，山东省青岛市作为实景三维建设的先行城市，在三维数据获取与应用方面进行了诸多有益的探索。为此，笔者针对青岛市实景三维数据建设和应用情况进行了调研和分析。

青岛啤酒博物馆实景三维图

青岛市实景三维建设主要成果

2021年青岛市启动实景三维青岛建设，构建了国内首个“山、海、城、岛、湾”一体、海陆统筹、全域覆盖的高精度实景三维城市和以超大规模城市实景三维数据为主体的时空算力中心与时空大数据平台，为智慧青岛提供了统一、权威的时空基底，完成了青岛全域1.1万平方千米多类型、多尺度的实景三维全覆盖，实现了基础地理信息由二维向三维的跨越升级。

统一陆海时空基准。构建了陆海一体北斗导航基准站网，高精度的高程基准与深度基准转换格网模型，以及全域陆海无缝衔接的空间基准框架，为实景三维建设提供了统一的时空基准。

统一陆海数据标准。创新建立陆海地理实体分类体系，重点统一了陆海数据分类、格式等标准，搭建起全空间基础地理实体数据库，实现了陆域实景三维和水下地形三维的一体化融合。

统一数字空间底图。完成了15厘米地形级和3厘米城市级实景三维数据建设。其中，采用15厘米分辨率倾斜摄影生产的实景三维数据真实还原全市地形地势和建设现状，采用3厘米分辨率倾斜摄影生产的重点区域实景三维数据，对建筑、道路、部件设施进行精细化、单体化处理，成果高精度复刻青岛城市建设现状。

青岛市实景三维数据供给与应用

（一）数据和服务供给情况

“在线+离线”的数据服务模式。一方面，通过统一的网络平台和标准化的系统接口对外提供服务，满足二次开发用户的在线调用服务需求。另一方面，通过专线或者“离线”拷贝数据或瓦片包的方式，满足需要独立使用实景三维数据的用户需求。

“云端+智能终端”的系统服务模式。将数据储存在云端，依托自然资源专网、政务外网等不同的网络环境，为互联网化的智能终端提供二三维数据基底和分析功能，借助用户端设备的可视化技术，实现行业业务与实景三维的充分融合应用，形成真正的数字孪生空间底座，从而推动整个产业的发展。

截至2023年12月底，已为青岛市大数据局、市统计局、市住建局、市审批局等40余个部门的城市信息模型基础平台建设、灾害风险普查、城市更新、城市云脑一体化指挥等64个系统平台提供基于政务内网的服务，为市政府总值班室、市一体化应急指挥中心、城市更新指挥部、城市管理局、消防救援支队等7个部门提供专线服务。

青岛胶澳总督府旧址实景三维图

（二）典型应用场景

实景三维数据成果在支撑自然资源立体化管理、赋能政府管理决策、助力数字经济发展和服务百姓美好生活等多个方面发挥着不可替代的重要作用。这里仅举几个具有代表性的青岛市创新应用案例。

——智慧港口。建立了青岛港高精度实景三维港口信息模型，融合地上地下、室内室外、陆地海域、动态静态全空间全要素数据；建设了港区2700余公里地下管线三维模型，实现整个港区地下空间通透可视，为港区工程建设、管线维护、应急处置提供了重要支撑；构建了港区资产全生命周期可视化管理系统，实现实物资产在三维地理场景中的数字孪生，从资产新增、变动、维护到资产处置、停用，资产动态一目了然；将规划设计方案在实景三维系统中呈现，结合周边现状与时空分析，进行全方位辅助论证。

过去，港口工程项目前期规划、后期审计都需要现场实地测量，工作人员拿着尺子，扛着设备，顶着烈日在现场丈量。现在只需打开实景三维港口信息模型，不到1分钟就能完成精确测量。基于实景三维港口信息模型，青岛港百余里输油管线、千万平方米原油罐区、百万吨粮食筒仓等各类设备设施，每一个细节都跃然指尖，可以更好地服务于港口规划、管理、运维、建设等。李华军院士等专家高度评价系统建设成果：“实景三维港口信息模型是一个数字孪生工具，将感知、云计算、大数据等技术与港口业务融合，提高了生产效率和管理水平，青岛港在这方面走在了行业前列。”《大众日报》《中国水运报》等媒体纷纷报道：“青岛港构建的全球首个港口信息模型，将港口空间实施仿真虚拟，实现所有实体资源数据化、可视化，填补了工业互联网时代港口信息模型的空白。”

——智慧住建。为更好地建设中国—上海合作组织地方经贸合作示范区，青岛市以高精度三维数据为底座，融合自然资源和规划、建筑信息模型、地下空间、物联感知等专题数据，搭建国土空间规划“一张图”，构建了“地上地下一体、二维三维一体、室内室外一体”的上合示范区城市信息模型基础平台。通过实景三维与建筑信息模型的深度融合，平台实现了规划方案的科学决策、建设工程的精细管理、园区运行的实时监测，成功打造了能示范、可推广的城市信息模型基础平台“青岛方案”。

——透明城市。在青岛城市地质调查项目中，充分利用实景三维技术，建设了三维地质模型和地质信息辅助决策系统、地质信息公共服务系统，实现了地上地下二三维一体化展示和分析，为全市地下空间规划与利用、海绵城市规划建设、地下水资源开发与保护、重大工程选址规划建设、海水入侵监测、海岸带资源开发与保护、地质环境监测预警等提供基础支撑。

——矿山修复治理。在青岛市西海岸新区矿山修复治理工作中，改变传统的通过报表审查的方式，基于定期获取的治理现场无人机遥感数据，制作实景三维模型，通过前后模型的变化对比、量测和分析，计算填挖土石方量，为工程监管、决算和项目验收管理提供精准数据。

实景三维数据供给和应用趋势分析

一是实景三维数据不断创造新的城市应用场景，全方位赋能城市发展。实景三维数据作为传统基础地理信息成果的重要升级，为城市建设提供权威、统一的时空基底，有力地推动了城市地上、地下，陆地、海洋一体化三维“一张图”集成展示、管理与应用，并凭借其对特定地理区域和地物的精细化表达和能够开展时空分析的优势，成为城市精细化管理的重要手段，代表着数字城市和智慧城市的建设方向。以青岛市为例，实景三维数据应用场景逐步拓展至市政交通规划、建设项目选址规划、地矿核查和修复、城市设计和更新、城市景观展示分析、突发事件应对、数字政府建设、土壤普查、灾害风险普查、以地控税等多个工作领域。来自应急管理、农业农村、财政等部门的30多封应用证明和感谢信，均对实景三维数据的应用效果给予充分肯定。青岛市实景三维数据应用范围之广，效果评价之高，直接印证了实景三维数据的各类创新性应用已经成为城市建设和管理工作中不可缺少的重要支撑。

二是数据在线融合服务成为数据服务的主要形式。据统计，青岛市近两年实景三维数据的调用需求，有三分之二是通过线上服务的形式提供的。实景三维青岛时空大数据平台，既是实景三维建设成果的应用窗口，也是横向贯通智慧城市时空大数据平台、国土空间基础平台、城市信息模型基础平台的“三位一体”的新型智慧城市基础支撑平台。另据相关全国性调研成果，通过平台系统标准化的服务接口对相关数据进行二次开发和应用，已经成为实景三维数据的主要应用模式。这一应用模式基于“二维三维、水上水下、地上地下、室内室外”多源、多类型地理信息的集成管理与发布能力，并通过轻量化技术实现海量地理场景的快速加载浏览，支持多类型政务专题数据的发布共享。在这个过程中，大数据、物联网、人工智能等高新技术的综合应用对实现地理信息数据和其他视频、文字数据及各行业领域专题信的集成融合也发挥了重要支撑作用。

三是实景三维数据的应用拓展将推动数据供给和配置方式的创新。在实现厘米级城市级实景三维成果对于城市区域的全覆盖后，后期部件级实景三维的单体化和整体三维数据成果的维护更新成本将较前期更高，而精准性、动态性正是实景三维数据的根本优势，因此这种情况将极大地限制实景三维数据的持续供给和广泛应用。目前，实景三维数据供给基本都基于政府主导的公益性项目，虽然主要用户群体也是政府部门和相关的企事业单位，但从日益增长的社会化应用需求出发，这种供需平衡必然会被打破。因此，急需出台相关政策鼓励企业参与实景三维建设，加强实景三维数据的市场化供给和配置，并通过数据产权制度的建立和完善，保证数据生产者的合法权益，在数据应用场景不断拓展的情况下，保障实景三维数据的供需平衡。

（作者单位：自然资源部测绘发展研究中心、青岛市勘察测绘研究院）

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来源：《中国测绘》2024年第4期

新媒体编辑：姜懿轩

初审：王瑜婷王玉玲

审核：陈兰芹

审签：夏俊

转自：资源中国公众号（点击文末“阅读原文”）

编辑：李娟

审核：余青

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