「實景三維中國將取代傳統4D產品,成為新型基礎測繪的標準化成果」這是自然資源部國土測繪司司長武文忠在上周舉辦的中國地理信息產業大會上為實景三維中國給出的最新定義。
未來,新型基礎測繪的技術發展和應用將全面圍繞實景三維來展開,已逐漸成為行業共識。李德仁院士此前在接受泰伯網採訪時就坦言,目前實景三維產業已具備充分的技術條件,且市場需求強烈,符合技術發展整體趨勢,應當儘早立項落地。
到2020年底,針對「經濟建設、國防建設、社會發展和生態保護等普適性服務以及自然資源管理」需求,完成10米格網DEM全國更新和優化。
可以看到,在國家基礎測繪工作全面轉型升級的節點,實景三維中國建設已「漸入佳境」。
說回到城市級三維,其實是源自於「實景三維中國」三個層級劃分(城市級、地形級、部件級)中的一項內容,其主要目標是對全國地級以上城市完成實景三維模型的構建。並且根據實景三維中國建設的「兩步走戰略」,這項工作要在「十四五」期間完成。
相較於地形級三維來說,城市級三維建設要求的精度更高、展示內容更豐富、總體工作量也要更大。此外,有賴於智慧城市建設的不斷加速,社會對城市級三維的需求和重視也將要遠大於地形級三維。
據統計,目前雖然有超過600個地區已經開展了不同程度的實景三維建設,但其中針對於城市城區進行大範圍實景三維建模的並不多。泰伯網認為,造成這種情況的原因,一是由於城市級三維的數據規範和相關標準尚未明確,仍處在試點階段。其次是城市級三維的實施難度較大,相關企業正在探索最優的技術路徑和產品方案。
今年10月,剛剛完成昆明城區實景三維無人機航測項目的常雨(化名)告訴泰伯網,目前絕大多數的測繪企業,其實都缺乏這種大規模城市級實景三維建設的項目經驗。任務面積大、工期緊、安全性要求高、有高層建築物以及電磁幹擾強,這都是城市級三維數據採集中常見的幾個問題。從常規實景三維項目中積累下的工作流程和產品方案,往往在城市級三維中就行不通。
而巨大的挑戰同樣意味著巨大的機遇,誰能夠先搞清楚城市級實景三維,誰也就在新時代中掌握了主動權。
目前開展實景三維中國建設,主要是依靠無人機航測、雷射雷達、傾斜攝影及移動測量等數據採集技術作為支撐。常雨告訴泰伯網,通過在幾個城市級實景三維項目中積累下的實施經驗,他們已經對如何選擇無人機、如何高效完成城區三維數據採集任務有了全新的理解。
首先,常雨認為,城市級實景三維需要滿足在光照條件緩慢變化過程中,連續採集最多的數據。同時測區分塊範圍越大越好,可以有效的降低縫合處的重疊數據。因此超長航時的無人機平臺會更具競爭力,而且是飛行時間越長越好。城市級實景三維項目的項目周期緊、城區環境複雜,如果無法提高單架次的作業面積,那麼將大大降低整體的作業效率。面對動輒上百平方公裡的作業任務,多旋翼無人機往往有些力不從心,相比之下大型的垂直起降固定翼無人機則顯得更加實用和高效。
其次,相比於油動無人機,純電動無人機應該更適用於城區環境。眾所周知,油動無人機的續航時間長、巡航速度快。但是城區的人口密集,地面建築物和車輛集中,由於油動無人機本身攜帶汽油,萬一出現危險情況,那麼可能造成的人身財產損失將是不可預計的。此外,純電動無人機低噪音、免保養的特性,也決定了它更適用於城區環境。
最後,城市級實景三維項目對無人機在穩定性上有著更高的要求。常雨表示,因為城區林立密集的超高層建築物,改變了地表狀況,所以對該地及周圍地區、低空飛行範圍的風場結構產生了強烈的影響,同時城市還是各種電磁幹擾的聚集地。如果無人機無法克服這些問題,外業數據採集將難以為繼。
昆明市城市級實景三維建模效果常雨告訴泰伯網,在昆明城區項目中他們採用的是沃飛長空傲勢XC-25無人機,它除了是一款能夠續航6小時的長航時純電無人機以外,還是一架多餘度無人機,即全機多個關鍵系統額外有一套備用系統,如電源、GNSS、IMU、磁羅盤、舵機等)採用多餘度設計,有效降低了系統失效概率,降低飛行風險。假設單餘度系統的失效概率為0.1%(千分之一),那麼雙餘度設計就將系統的失效概率由千分之一降低到了百萬分之一。
在常雨眼中,長續航、純電動、多餘度已經成為他未來考量一款無人機是否適合城市級實景三維任務的三個核心標準。
沃飛長空傲勢XC-25雙龍頭無人機此前,就有業內專家表示,單從目前的數據採集技術而言,無論是無人機航測還是傾斜攝影,都已經相當成熟。如今只是需要大家認識到,城市級三維與傳統小型地塊三維建模之間,無論是在項目體量、城區作業環境,甚至於如何選擇合適的無人機產品上,都存在著不小的差異。
當然,除了數據採集,城市級實景三維建設也必然會對數據處理、三維成果應用等方面產生新的變化。
從二維到三維,從鄉村到城市,已經是全球科技發展和智慧地球建設的必然趨勢。隨著試點工作的逐步完成,相關標準和規劃的制定,實景三維將會對地理信息產業產生巨大的推動作用,也將幫助國家基礎測繪工作完成轉型升級。
沃飛長空「城市級三維實景建模」解決方案,已於10月28日-30日的第十屆中國測繪地理信息技術裝備博覽會現場首次發布。歡迎前往沃飛長空展位:T33 了解全新解決方案,共同智「繪」未來。