实景三维技术与应用白皮书（2022）

1 指导专家 李德仁中国科学院院士、中国工程院院士刘先林中国工程院院士 郭仁忠中国工程院院士 主编 刘玉璋泰伯网创办人、董事长兼泰伯研究院院长 编委（按姓氏拼音字母排序） 陈品祥北京市测绘设计研究院原副院长、教授级高工邓非武汉天际航信息科技股份有限公司创始人 顾建祥上海测绘院首席专家 刘俊伟泰瑞数创科技（北京）股份有限公司创始人、董事长宋彬北京飞渡科技有限公司创始人、首席执行官 陶闯维智科技创始人、董事长 王珏北京博能科技股份有限公司董事长 吴秋华北京国遥新天地信息技术股份有限公司董事长、总经理谢刚生广东南方数码科技股份有限公司总经理 颜军珠海欧比特宇航科技股份有限公司董事长张志华青岛市勘察测绘研究院院长 目录 前言5 1、实景三维发展概述7 1.1.内涵7 1.2.政策9 1.3.市场13 1.4.相关标准15 1.5.应用情况16 2、实景三维技术体系18 2.1.技术架构18 2.2.关键技术20 2.2.1倾斜摄影三维建模20 2.2.2激光点云22 2.2.3卫星测绘23 2.2.4三维可视化24 2.2.5云服务和时空人工智能27 2.2.6应用赋能29 3、实景三维中国建设情况31 3.1建设进展概览31 3.2实景三维青岛建设情况33 3.3实景三维北京建设情况35 3.4实景三维上海建设情况39 3.5实景三维武汉建设情况42 3.6实景三维西安建设情况43 3.7实景三维宁夏建设情况45 3.8实景三维济南建设情况48 4、实景三维典型应用场景51 4.1.应用场景概览51 4.2实景三维与自然资源51 4.3实景三维与城市管理56 4.4实景三维与应急安全63 4.5实景三维与智慧文旅69 4.6实景三维与新基建71 5、趋势与建议77 5.1未来发展趋势77 5.2存在问题与建议78 前言 随着自然资源部发布《关于全面推进实景三维中国建设的通知》，正式吹响了实景三维中国建设的冲锋号，全国各地基础测绘十四五规划中，纷纷将实景三维建设列为重要建设任务之一。除了自然资源部批准的国家级试点城市之外，各地又选拔了一批省级、市级、县级实景三维试点城市来加快实景三维建设的步伐。目前已有部分城市完成了实景三维建设，比如实景三维青岛、实景三维上海、实景三维武汉等等。并且，实景三维作为数据底座，具备广阔的应用场景，在城市管理、元宇宙、自动驾驶、文旅等领域均有应用案例和开发潜力。 本白皮书的编写，从编写组织结构上，集合了泰伯智库和学界专家、业界专家共同的力量。不仅仅是泰伯智库作为研究机构单方面的研究输出，还结合了学术界最新的研究洞察和业界一线最真实的实践认知。 本白皮书总结了实景三维产业发展现状，梳理了实景三维技术体系与产业图谱，盘点了实景三维中国建设中具有代表性的试点城市建设情况和实景三维在自然资源、城市管理、应急安全、智慧文旅、新基建等行业的典型应用案例，预测了产业发展趋势，并提出了若干建议。 本白皮书为2022年2月自然资源部办公厅发布《关于全面推进实景三维中国建设的通知》以来，首个集合多方智慧、力量编写而成的白皮书，编写之初心为尽可能更真实更完整的展现实景三维行业面貌，提供给行业内主要参与者和拟入局者以参考，在国家重大战略目标（新型基础设施建设、双碳 减排等）和地方发展目标之下，结合实景三维数据针对性的开发应用并充分使用，助推国家和地方发展，服务百姓民生。 最后，本次白皮书能够顺利编写完成，离不开各位指导专家、编委及合 作单位的大力支持，特此致谢！泰伯研究院分析师陈焕、北京市测绘设计研 究院曾艳艳博士、上海市测绘院赵婧文、青岛市勘察测绘研究院王海银等作为白皮书主要撰稿人和素材整理，对白皮书编辑出刊贡献了主要力量。 泰伯智库 2022年7月 特别鸣谢：（按首字母排序）： 1、实景三维发展概述 1.1.内涵 1.1.1实景三维建设的意义 实景三维中国的建设，是以元宇宙、数字孪生城市等为代表的新时代社会经济发展对地理信息的新需求，也是测绘地理信息行业自身发展转型升级的新机遇，对于从当下到未来、从现实到虚拟世界，从服务自然资源数字化到社会经济发展均具有重要意义。 （1）传统测绘技术体系和生产体系正在发生变革，实景三维将是新型基础测绘数据建设的标准化产品。在实景三维中国建设的推动下，测绘数据的智能化采集、智能化处理、智能化管理、智能化应用、数据安全、数据标准等一系列行业体系将被重塑，以面向可视化应用为核心的能力和知识体系将被建立。 （2）自然资源信息化建设和数字化转型正在迎来深化建设阶段，实景三维中国建设将成为重要的催化剂和加速器。实景三维中国建成之后，可全方位、立体化呈现各类自然资源要素现状和空间分布情况，可高清、立体、可视化精准反映地形空间分布、地表纹理细节、地物形态特征，实现自然空间与数字空间的关联互动。 （3）实景三维作为真实、立体、持续化反应人类生产、生活和生态空间的时空信息，是国家重要的新型基础设施。实景三维建设为数字中国提供了统一空间定位框架和分析基础，是经济社会发展和各部门信息化与智能化的 空间基底，同时也是今后数字政府、数字经济发展中具有不可替代性的战略性数据资源和生产要素。 1.1.2实景三维的定义 实景三维（3DRealScene）是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间，是新型基础测绘标准化产品，是国家新型基础设施建设的重要组成部分，为经济社会发展和各部门信息化提供统一的空间基底。实景三维通过在三维地理场景上承载结构化、语义化、支持人机兼容理解和物联实时感知的地理实体进行构建。按照表达内容通常分为地形级、城市级和部件级。（来源：《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》） 1.1.3实景三维的内容 实景三维中国由空间数据体、物联感知数据和支撑环境三部分构成。 （1）空间数据体 包括地理场景和地理实体。地理场景包括数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）、数字正射影像（DOM）、真正射影像（TDOM）、倾斜摄影三维模型、激光点云等。地理实体包括基础地理实体、部件三维模型以及其他实体等。基础地理实体包括地物实体和地理单元，可通过二维、三维形式进行表达。部件三维模型包括建（构）筑物结构部件、建筑室内部件、道路设施部件、地下空间部件等。其他实体包括其他行业部门生产的专业类实体。 （2）物联感知数据 包括自然资源实时感知数据、城市物联网感知数据、互联网在线抓取数据等。自然资源实时感知数据包括通过自然资源管理业务获得的实时视频、图形图像，以及自动化监测设备实时信息等。城市物联网感知数据包括城市监控视频，车载导航、移动基站、手机信令等实时视频及图像等。互联网在线抓取数据包括在线获取的地理位置、文本表格等。 （3）支撑环境 包括数据获取处理、建库管理和应用服务系统，以及支撑上述系统运行的软硬件基础设施等。获取处理系统指对空间数据体和物联感知数据进行获取、处理、融合的各系统。建库管理系统指对数据集成建库和数据库管理的各系统。应用服务系统是面向应用的服务系统。软硬件基础设施指自主可控的网络、安全、存储、计算显示设备，以及支撑软件等。 （以上内容来自《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》） 1.2.政策 1.2.1国家部委政策 自然资源部于2022年2月24日发布《关于全面推进实景三维中国建设的通知》，通知中明确了： （1）建设目标 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，国家和省市县多级实景三维在线与离线相结合的服务系统初步建成，地级以上城市初步形成数字空间与现实空间实时关联互通能力，为数字中国、数字政府和数字经济提供三维空间定位框架和分析基础，50%以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成。 到2035年，优于2米格网的地形级实景三维实现对全国陆地及主要岛屿 必要覆盖，优于5厘米分辨率的城市级实景三维实现对地级以上城市和有条件的县级城市覆盖，国家和省市县多级实景三维在线系统实现泛在服务，地级以上城市和有条件的县级城市实现数字空间与现实空间实时关联互通，服务数字中国、数字政府和数字经济的能力进一步增强，80%以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成。 （2）建设任务 ①地形级实景三维建设 国家层面完成：10米和5米格网数字高程模型（DEM）、数字表面模型 （DSM）制作，覆盖全国陆地及主要岛屿，并以3年为周期进行时序化采集与表达；2米和优于1米分辨率数字正射影像（DOM）制作，覆盖全国陆地及主要岛屿，并以季度和年度为周期进行时序化采集与表达；基于上述工作及已有成果完成基础地理实体数据制作，覆盖全国陆地及主要岛屿。 地方层面完成：优于2米格网DEM、DSM制作，覆盖省级行政区域，并以3年为周期进行时序化采集与表达；优于0.5米分辨率DOM制作，覆盖重点区域，按需进行时序化采集与表达；基于上述工作及已有成果完成基础地 理实体数据制作，覆盖省级行政区域；近岸海域10米以浅DEM制作，覆盖沿海省份。 ②城市级实景三维建设 国家层面完成：整合省级行政区域基础地理实体数据，形成全国基础地理实体数据，覆盖全国陆地及主要岛屿。 地方层面完成：获取优于5厘米分辨率的倾斜摄影影像、激光点云等数据，基于上述工作及已有成果完成基础地理实体数据制作，覆盖省级行政区域，根据地方实际确定周期进行时序化采集与表达。 ③部件级实景三维建设 鼓励社会力量积极参与，通过需求牵引、多元投入、市场化运作的方式，开展部件级实景三维建设。 ④物联感知数据接入与融合 国家和地方层面完成：物联感知数据接入与融合能力建设，支撑物联感知数据实时接入及空间化，采用空间身份编码等方式实现其与基础地理实体数据的语义信息关联。 ⑤在线系统与支撑环境建设 全国构建统一的基于云架构、兼顾结构化和非结构化数据特征、分版运行的国家和省市县实景三维数据库，实现“分布存储、逻辑集中、互联互通”。 国家和省市县分级、分节点构建适用本级需求的管理系统，并依托不同网络环境（互联网、政务网和涉密网等），为智慧城市时空大数据平台、地 1.2.2地方政府规划 由下表可见，各省在基础测绘“十四五”规划中，大多都将实景三维作 为重点建设任务。另外，部分地方重点发布了推动实景三维建设的专项规划，如山东省自然资源厅发布《关于全面推进实景三维山东建设的通知》、黑龙江测绘地理信息局印发《关于全面推进实景三维龙江建设的通知》等。 表1地方政府规划文件 理信息公共服务平台及国土空间基础信息平台等提供适用版本的实景三维数据支撑，并为数字孪生、城市信息模型（CIM）等应用提供统一的数字空间底座，实现实景三维中国泛在服务。 序号 省 建设规划 目标摘要 1 湖北 《湖北省基础测绘“十四五”规划》 2025年实现实景三维全省覆盖 2 甘肃 《甘肃省“十四五”基础测绘规划》 开展实景三维甘肃建设工程 3 湖南 《湖南省“十四五”基础测绘规划》 2025年基本建成实景三维湖南 4 广东 广东省基础测绘“十四五”规划 打造实景三维智慧城市典范 5 贵州 《贵州省“十四五”测绘地理信息发展规划》 构建现代化测绘地理信息服务，保障新格局。 6 陕西 《陕西省“十四五”基础测绘发展规划》 为黄河流域生态保护和高质量，发展提供测绘保障。 7 安徽 《安徽省“十四五”测绘地理信息规划》 协同沪苏浙，服务长三角一体化建设。 8 新疆 《新疆基础测绘“十四五”规划》 七大工程推动新型基础测绘体系建设。 9 广西 《广西基础测绘“十四五”规划》 全方位提升基础测绘自主创新能力 10 河北 《河北省基础测绘“十四五” 推进新型基础测绘体系和实景 规划》 三维河北建设步伐。 11 山西 《山西省基础测绘“十四五”规划》 以推动实景三维山西建设为方 向 12 辽宁 《辽宁省基础测绘“十四五”规划》 助力数字辽宁、智造强省建设 13 吉林 《吉林省基础测绘“十四五”规