实景三维技术与应用白皮书（2023版）

SOUTHiS 挖指地理信息价 量·款件-腔务 南方数码 南方数码实景三维技术与应用白皮书 (2023版) 广东南方数码科技股份有限公司 SOUTHDIGITALTECHNOLOGYCO..LTD 2023年4月 扫码加入 实景三维沟通交流群 业务咨询 吴龙祥18613116166何斌18676836150吴宝佑18602008795 南方数码实景三维技术与应用白皮书 目录 第一立背景与思路 1.1建设背女 1.2建设目 1.3建设挑战. 1.4建设思路 第二章实景三维建设工程服务 2.1咨询研究服务 2.1.1工作方案编制 2.1.2标准规范编制 2.1.3关键技术研究 2.2多源地理场景数据融合 2.2.1地理场景生产关键问题 2.2.2“空天地一体化”数据获取 2.2.3多源异构全息数据融合 2.3二三维地理实体构建 2.3.1地理实体数据生产关键问题， 2.3.2地理实体生产技术思路 2.3.3存量数据实体化改造 2.3.4全息地理场景构建地理实体 2.3.5独创“DLG+结构线”构建三维地理实体 2.4南方数码实景三维建设亮点 第三章实景三维软件产品服务1S 3.1生产建库软15 3.1.1智能化全息采集地理实体生产16 3.1.2自主式数据库结构配16 3.1.3高效能存量数据实体化改造17 3.1.4批量式三维单体化模型 南方数码实景三维技术与应用白皮书 3.2质量检查软件19 3.2.1可视化质检方案设 3.2.2多种自动化质检模式19 3.2.3分布式云计算质检 3.2.4标准化质检报告输出20 3.3数据库管理系统 3.3.1二三维数据一体化管理，21 3.3.2主动式数据动态更新 3.3.3精准化数据统计分析 3.3.4灵活式数据按需组装 3.4共享服务平台24 3.4.1实景三维股务统一共享 3.4.2实景三维信息智能识别.. 3.4.3实景三维应用智慧决策 第四章窦例经验。27 4.1标准建设案例。 4.2生产建设案例.27 4.2.1武汉试点， 4.2.2山东试点..28 4.2.3株洲试点 4.2.4北京试点，28 4.2.5其他试点28 4.3行业应用案例29 4.3.1自然资源领域 4.3.2智慧住建领域39 4.3.3城乡管理领域49 第五年应同展型57 南方数码实景三维技术与应用白皮书 第一章背景与思路 1.1建设背景 实景三维作为真实、立体、持续化反映人类生产、生活和生态空间的时空信息，是国家重要的新型基础设施。近几年来，实景三维中国建设热度持续提升，多方因素不断推进实景三维建设，实景三维已成为自然资源领域的重要工作内容。 在政策发展方面，自然资源部近两年陆续发布实景三维相关技术文件及通知，从顶层着手规划，持续推动实景三维建设。在技术发展方面，人工智能、云计算等新一代技术为实景三维建设创造了新的条件。在现实需求方面，各行各业对空间信息的需求从传统的二维向三维转变，精细度要求也越来越高。 实景三维建设是全国自上而下的统一行动，是测绘地理信息行业的重大战略方向，带动地理信息行业实现从二维到三维的全面转型，实现行业的自我革命和再发展。实景三维中国建设为社会民生、环境治理、设施保障等提供空问信息决策支撑服务，是数字政府、数字经济重要的战略性数据资源和生产要素。 整体而言，开展实景三维建设对测绘地理信息行业具有划时代的意义，能够充分发挥测绘地理信息的基础支撑作用，更好地服务生态文明建设和社会经济发展。 1.2建设目标 开展实景三维建设是一项系统性工程，需要紧密结合国家政策要求和地方实际展开筹划，依据国家制定的目标进行规划，具体围绕以下四个方面的目标展开。 构建一套标准熟范体系，保障实景三羅多皱统一。以国家相关标准规范为依据，补充完善地方生产管理规范，省市县以一套标准规范体系为指导，确保实现实景三维多级统一和同步管理。 建设一套费据产品体系，满足多种场景应用管求。开展地形级、城市级、部件级实景三维建设，形成完整数据产品体系，为不同场景应用提供对应产品，满足多种场景应用需求。 建立一个成果管理体系，实现多类数据动管垂。结合数据产品内容构建实 景三维数据库，并建设数据库管理系统支撑实景三维数据动态管理，保障实景三 南方数码实景三维技术与应用白皮书 维基础数据现势性。 搭建一套共享廉务体系，发舞三维数据应用价值。依托数据服务平台建设共享服务体系，实现实景三维的统一共享，为数字政府、数字经济和数字社会建设提供统一数字空间底座，充分发挥实景三维数据价值， 1.3建设挑战 实景三维建设对各行业发展具有重要支撑作用，但其具有涉及面广、覆益范围全、建设成本高、现势性要求高等特点，整体对测绘生产体系和技术体系提出了更高的要求。实际开展实景三维建设会面临一定的困难和挑战。 在标准规范方面，国家相关技术文件具有宏观指导性，但各地测绘基础现状 和地理地貌环境存在差异，需结合地方实际对标准做进一步补充，以适应地方生 产和管理需求。 在数据生产方面，需要重点考虑三个问题：一是如何高效将已有测绘成果改造成地理实体数据：二是如何集成多种数据生产方式以实现一体化生产：三是如何实现低成本三维建模。 在数据管理方面，一是二三维数据一体化管理和动态更新：二是基于应用需求实现成果按需组装。 在共享服务方面，一是要建立统一的实景三维数据标准服务；二是要实现海量实景三维数据可视化，三是要实现多源数据融合与展示。 1.4建设思路 面对实景三维建设的困难和挑战，以建设目标为指引，对与实景三维生产全周期相关联的技术、标准、数据、软件、设备等内容进行探索和实践，重点研究形成实景三维建设技术路线。在此基础上，以实景三维低成本建设和高效率生产、高性能建库管理、主动式智能更新、多场景共享应用为驱动力，以解决实景三维建设重点难题为重任，构建一套集生产工具、管理系统、服务平台于一体的软件产品，形成完善高效的实景三维建设全过程服务方案，全面实现实景三维标准规范、数据产品、成果管理、共享服务四大体系建设目标。 结合实景三维建设要求和上述思路，南方数码对实景三维建设过程及相关支 南方数码实景三维技术与应用白皮书 撑软件系统进行研究和设计，形成如下技术路线。 数据妆集与处理 图1实景三维建设技术路线 实景三维建设以相关标准规范体系和安全保障体系为前提，结合“继承式发展、突破式创新”理念，按照存量数据实体化改造和全息数据采集两种模式开展地理实体生产，基于生产建库软件实现数据生产与建库，依托地理场景成果和地理实体成果融合形成实景三维产品，通过数据库管理系统实现成果管理和更新，实景三维成果统一汇入共享服务平台以支撑各行业应用。 南方数码实景三维技术与应用白皮书 第二章实景三维建设工程服务 围绕实景三维建设目标，以各地实景三维建设需求为导向，开展工作方案编制、标准规范编制、关键技术研究等咨询研究工作。并在此基础上，开展实景三维致握建设。 实景三维由空间数据体、物联感知数据和支撑环境三部分构成，空问间数据体 是实景三维最核心的数据成果，而地理场景及二三维基础地理实体又是空间数据体的最关键内容。 2.1咨询研究服务 南方数码在多个试点建设中，主导或参与了多项咨询研究工作，积累了丰富经验，形成了系统的研究方法，能够为各地实景三维建设提供服务支撑。 2.1.1工作方策编制 以“分析现状需求、明确工作内容、规划总体架构、实现产品设计、完成系统搭建、支撑应用服务”为思路，以“省市协同”为基本原则，研究和编制实景三维建设相关方案，推进实景三维建设，确保各级数据共享融合，避免重复建设。 南方数码在多个地区参与了实景三维建设相关方案编制工作（如参与山东试点实施方案编制），对建设内容、工作组织等有深入的理解，可助力地方方案编 制。2.1.2标准规范编制 以国家有关标准规范为基础，结合地方实际情况进行调整，构建覆益数据生产、成果质检、建库管理与更新、共享服务全过程的标准规范体系，规范实景三维全流程建设，保障实景三维建设成果统一共享和标准化服务。 南方数码拥有国际级、国家级及地方标准规范编制经验，并多次参与国家级 标准规范审核讨论，在地方上主要参与武汉、北京、山东、株洲等地的实景三维相关标准规范编制工作。丰富的经验为南方数码支撑地方标准规范建设打下了坚实的基础。 南方数码实景三维技术与应用白皮书2.1.3关键技术研究 聚焦实景三维建设关键技术，对实录三维建设过程进行分解，探索形成实量三维智能高效生产、一体化管理、动态化更新、实时共享服务技术体系，打通实量三维建设从数据生产、成果管理到共享服务的建设路径，全面提速实景三维建 设。 在关键技术研究方面，南方数码主导或参与了多项国家级单位组织的技术研 究工作，也多次在地方上主导了实景三维数据生产、管理、更新、共享方面的技术研究和实践工作，取得了良好的成效，解决了实景三维建设的重点问题。2.2多源地理场景数据融合 2.2.1地理场景生产关键间题 传统单一的地理信息数据已不能满足应用需求，全息测绘成为地理场录数据生产的新思路。而生产能满足需求的地上地下一体、室内室外一体、二三维一体的地理场景数据需要解决两个关键问题：一是如何快速获取全息全空间的原始数 据，生产“空天地一体化”数据成果：二是如何将不同平台、不传感器、不同 维度、不同精度的多源异构数据有效融合，实现室内外、地上下城市空间信息的 高精度融合。 南方数码地理场景数据生产方案重点围绕解决这两个问题展开设计。2.2.2“空天地一体化”数握获取 “空天地一体化”的数据获取能力主要取决于采集设备、计算算力、技术能 力等。 1.“空天地一体化”激报采集设备 南方数码拥有无人机航摄设备、天宝MX9移动测量系统、FAROFocus350 Plus3D扫描仪、NavVisM3手推扫描车、GeoSLAM背包等多平台全空间激光点 云数据采集设备，可根据应用场景选用合适的设备和处理技术，获取丰富完整的全息地理场景数据。 0 南方数码实景三维技术与应用白皮书 ±模M300,_C-15达 专业A8,630+ 图2采集设备 2.充足录据算力资源 实景三维建设数据量巨大，需要大量的高性能电脑组成计算集群。南方数码专门配置了数百台高性能计算机组成算力集群，拥有每天生产30平方公里2厘 维模型的算力，完全满足一般城市的实景三维建设需求。 3.扎实的技术能力 南方数码具有丰富的激光点云数据获取经验，对数据采集参数设置进行了全面经验总结，可根据不同的测区环境和生产场景设置参数。已形成一套点云精度控制和点云优化处理方法，对室内三维空间、城市道路路面形态、地下市政设施结构、城市部件分布等多场景下的点云数据获取精度提供汇总分析及评价总结，为多场景、多模态下的点云数据获取提供有效指导。 2.2.3多源异构全思数据醛合 数据获取后，需对多源异构全数据进行处理，以实现地上下，室内外，全 空间的全息数据融合，生产全空间场景下的实景三维成果。1数据酷合流程 多种激光扫描系统结合无人机倾斜航测获取多源异构全息数据，并通过一系 列生产处理形成实景三维场景数据，具体流程如图3所示。 南方数码实景三维技术与应用白皮书 无人机就激光雷达 车载欢光雷达 手持式SLAM扫猫仪义 推车式SLAM扫描义 架站式激光猫仪 机联点 车款点云 手持式SLAM点示 推车式SLAM点云 架站式点云 点云解原、坐标转换 点云配准、融合 全息点云数据融合 质量检查 全息融合点运成果 图3多源全息数据融合生产流程 2.据酸合例及效果 以天宝MX9获取的室外车载点云数据为基础，融合GeoSLAM背包获取的 室外点云数据和室内点云数据、大疆M300RTK搭载塞尔102S获取的倾斜摄影 影像经密集匹配生成的点云数据，融合效果见图4。融合数据为后期地理实体生产和三维模型制作提供数据基础。 2.3二三维地理实体构建 （左为融合前点云，右为融合后点云） 图4多源全息数据融合示例 2.3.1地理实体数据生产关键问题 从表现形式