近年來(lái)，實(shí)景三維成為測繪行業(yè)熱議話(huà)題。實(shí)景三維以真實(shí)直觀(guān)、高精度等特點(diǎn)在城市規劃、智慧旅游、應急救災等領(lǐng)域得到廣泛應用。據自然資源部印發(fā)的《關(guān)于全面推進(jìn)實(shí)景三維中國建設的通知》，到 2050 年，80% 以上的政府決策、生產(chǎn)調度和生活規劃可通過(guò)線(xiàn)上實(shí)景三維空間完成。
隨著(zhù)實(shí)景三維中國全面鋪開(kāi)建設，眾多優(yōu)質(zhì)項目如雨后春筍般出現。去年，由湖南省第一測繪院承擔的張家界實(shí)景三維項目引起廣泛關(guān)注，項目成功入選 2022 年數字湖南十大應用場(chǎng)景建設典型案例，堪稱(chēng)實(shí)景三維中國應用的典范
基于實(shí)景三維張家界模型的渲染效果
一起看看實(shí)景三維張家界項目應用了哪些新的航測技術(shù)及作業(yè)成果吧！
地形極其復雜，百日完成大規模實(shí)景三維建設
2022 年，首屆湖南旅游發(fā)展大會(huì )在張家界舉行。為科技賦能大會(huì )，測出真實(shí)、立體、掌上的張家界，湖南省第一測繪院受湖南省自然資源廳、張家界自然資源和規劃局委托，負責實(shí)施 “實(shí)景三維張家界”項目，建設數字孿生張家界城區、景區，充分挖掘實(shí)景三維數據價(jià)值。
張家界山地丘陵起伏，兼有山間盆地、河谷帶狀平原，全域地形地貌極其復雜，項目組需在三個(gè)月的短時(shí)間內，制作完成張家界全域 9516 平方公里地形級實(shí)景三維、270 平方公里城市級實(shí)景三維，采集 120 公里街景和 202 處全景數據，建設 48 處核心景區和場(chǎng)館超精細三維模型。
項目時(shí)間緊，任務(wù)重，要求高，項目組派出 102 名技術(shù)人員進(jìn)駐張家界，采用大疆經(jīng)緯 M300 RTK、精靈 4 RTK 等各類(lèi)型無(wú)人機 29 架，使用大疆智圖在內的數據處理軟件，開(kāi)展實(shí)景三維張家界項目作業(yè)。
項目組使用經(jīng)緯 M300 RTK 搭載 P1進(jìn)行航測作業(yè)
貼近攝影測量重建天門(mén)山，分辨率優(yōu)于 0.01 米
在實(shí)景三維張家界項目中，完成核心景區和場(chǎng)館超精細三維建模是一項重要任務(wù)。以張家界天門(mén)山森林公園為例，天門(mén)山山頂面積約 2 平方千米，其中天門(mén)洞門(mén)高 131.5 米，寬 57 米，深 60 米，高差巨大、信號遮擋、天氣多變，環(huán)境極端復雜，采用傳統的傾斜攝影測量方式無(wú)法完成精細化重建的任務(wù)。
綜合考慮多種因素，湖南省第一測繪院聯(lián)合武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院貼近攝影測量課題組和武漢多普云科技有限公司，決定在天門(mén)山等地采用貼近攝影測量技術(shù)，獲取高精度地理信息數據。
貼近攝影測量是武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院張祖勛院士團隊針對無(wú)人機精細化測量需求提出的全新攝影測量技術(shù)，它以“目標”為攝影對象，利用無(wú)人機靈活的云臺擺動(dòng)貼近攝影獲取超高分辨率影像，進(jìn)行精細化地理信息提取，因此可高度還原地表和物體的精細結構。從數據上看，貼近攝影測量能夠達到亞厘米甚至毫米級的精度。
天門(mén)洞高差大，雨霧天氣多的環(huán)境給作業(yè)帶來(lái)挑戰
天門(mén)山超大的立面結構增加作業(yè)難度
項目采用 “由粗到細”影像采集策略。首先進(jìn)行粗模采集，獲取被攝目標的結構信息，通過(guò)使用精靈 4 RTK 對測區進(jìn)行粗模正射影像數據采集，將數據導入大疆智圖軟件三維重建，生成粗模點(diǎn)云數據成果。
初始點(diǎn)云數據導入課題組自研的貼近攝影測量軟件 DPGO（電腦端） 進(jìn)行精細化貼近航線(xiàn)規劃，將天門(mén)山按照結構信息分為多個(gè)規則面，設置航線(xiàn)飛行高度、重疊度等參數，設置拍攝視角包括“正視+左右交向+上下交向”，保證目標物體的各個(gè)視角均被采集到，規劃飛行范圍，自動(dòng)生成飛行航線(xiàn)。飛行航線(xiàn)導入 DPGO （手機端），通過(guò)使用性能強勁的大疆經(jīng)緯 M300 RTK 搭載全畫(huà)幅測繪相機 DJI P1 執行貼近航線(xiàn)任務(wù)。
使用 DPGO 基于粗模進(jìn)行航線(xiàn)規劃
最終，張家界天門(mén)山國家森林公園完成貼近原始影像采集 15630 張，數據量 229GB ，分辨率優(yōu)于 0.01 米，高度還原地表和景區精細結構，精準地記錄了天門(mén)山原始的真實(shí)三維信息。
采集的數據導入大疆智圖集群版做三維重建，大疆智圖針對貼近攝影測量方式采集的數據做了特殊優(yōu)化，確保生成高質(zhì)量的數據成果。大疆智圖每 1G 內存可處理 6000 張影像，采用 10 節點(diǎn)集群配置[1]，僅 38 小時(shí)便完成天門(mén)山的高精度模型重建，真實(shí)還原景區的地形地貌。
實(shí)景三維模型將天門(mén)山景區的一草一木數字孿生到虛擬世界。2022 年 11 月首屆湖南旅游發(fā)展大會(huì )召開(kāi)，游客只需通過(guò)手機或電腦，即可 720 度一覽景區三維 VR 地圖。群峰競秀、萬(wàn)石崢嶸，地圖復刻了天門(mén)山自然地貌和人文景觀(guān)精華。
云上天門(mén)山三維 VR 地圖
值得一提的是，基于高精度貼近攝影測量的實(shí)景三維模型，項目組識別出 10 處存在失穩傾倒或墜落風(fēng)險的危巖體。為此，由張祖勛院士牽頭，聯(lián)合多個(gè)單位向張家界市人民政府提出《關(guān)于加強天門(mén)洞危巖識別與加固的建議》，建議對天門(mén)洞地質(zhì)狀況與安全風(fēng)險進(jìn)行勘察和評估，得到市政府的高度重視并付諸行動(dòng)。
48 處核心景區和場(chǎng)館，采用貼近攝影測量技術(shù)進(jìn)行建模
在實(shí)景三維張家界項目中，還有百龍天梯等 48 處核心景區和場(chǎng)館超精細三維模型均使用了貼近攝影測量技術(shù)進(jìn)行建模。
百龍天梯貼近航線(xiàn)規劃
百龍天梯垂直高差 335 米，山體地質(zhì)環(huán)境復雜，整個(gè)天梯全天不定時(shí)高頻率運行，建模紋理細節挑戰大。項目組實(shí)地核算飛行區域面積因素，劃分 10 個(gè)面，分別對頂部、巖壁側面、天梯正面等重點(diǎn)規劃航線(xiàn)任務(wù)，利用大疆經(jīng)緯 M300 RTK+ DJI P1 自動(dòng)飛行，共采集數據 14076 張，大疆智圖集群建模耗時(shí) 25 小時(shí)[1]。
大疆行業(yè)應用，為實(shí)景三維中國建設持續發(fā)力
實(shí)景三維張家界項目成果豐碩。“云上張家界 VR 地圖”產(chǎn)品集成 378 幅空中全景、26 處三維實(shí)景、3 處 VR 實(shí)景等多種數據，提供張家界智慧文旅重要數據底座，將科技和旅游完美結合，不僅能帶游客“云”游張家界，還能提供“吃住行游購娛”服務(wù)。
云上張家界三維 VR 地圖
實(shí)景三維的蝶變還將繼續。按照項目制定的“近期服務(wù)旅發(fā)大會(huì )、中期夯實(shí)基礎設施、長(cháng)遠服務(wù)自然資源管理和社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展”三期目標，實(shí)景三維張家界將為數字政府建設、人居環(huán)境改善、國土空間規劃、耕地保護等提供更科學(xué)、精準的測繪地理信息服務(wù)。
以大疆行業(yè)無(wú)人機、航測負載、建模軟件組成的大疆航測解決方案作為新型基礎測繪手段，覆蓋實(shí)景三維中國地形級、城市級、部件級各類(lèi)場(chǎng)景，將進(jìn)一步推動(dòng)航測技術(shù)的發(fā)展與應用，為實(shí)景三維中國提供強大的技術(shù)基礎。