三维实景范文

三维实景范文第1篇

关键词：实景三维；移动道路测量技术；可量测实景影像

中图分类号：P2文献标识码： A

一、引言

随着数字化城市进程的发展，各行业信息化建设也加紧步伐，地理信息系统（GIS）作为信息化的有力工具占据越来越重要的地位。然而，二维GIS本身也面临一些问题，数据太单一、抽象，只能实现宏观的、浓缩的、概略的统计和分析，对于细节则不能面面俱到；GIS系统太专业，需要具备专业知识的用户才可使用；二维地图并不能完全显示出地物和地形的纹理、形状和环境信息等；虚拟三维耗时长耗资大，实际作用并没有达到预期的效果。针对二维GIS的特点，以影像地图为基础的实景三维GIS，作为二维GIS技术的升级产品，成为GIS发展的新方向。

二、实景三维技术

实景三维GIS是在二维GIS的基础之上，增加了连续的地面可量测影像库作为新的数据源，并通过开放的软件与GIS无缝集成，从而给用户提供了具有丰富环境信息和立面信息的实景可视化环境，有效的支持了管理和决策等高级应用。

2.1移动测量系统（MMS：Mobile Mapping System）

移动道路测量技术作为一种陆基遥感系统，它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、CCD（成像系统）、INS/DR（惯性导航系统或航位推算系统）等传感器和设备，在车辆高速行进之中，快速采集道路及两旁地物的可量测实景影像序列（DMI），这些DMI具有地理参考，并根据各种应用需要进行各种要素特别是城市道路两旁要素的任意任时的按需测量。

2.2 DMI实景三维空间

可量测实景影像（Digital Measurable Image，简称DMI）是一种以地面近景摄影测量立体影像文件及其外方位元素构成的基础地理信息产品，通过可量测实景影像提供的开发包可直接对立体影像进行测量、信息提取并与其他基础地理信息产品集成，是我国基础地理信息数据库为适应按需测绘采集更新空间信息的一种基础地理信息产品。可量测实景影像可通过移动测量系统采集得到，并可以通过开发包与4D产品无缝集成，是对我国4D基础地理信息产品进行有效补充的一种重要产品。

可量测实景影像是一种地面近景可量测影像，主要按照人的视角提供详细的城市立面信息，包括：城市部件信息、建筑物外立面信息、道路及附属设施信息、POI信息、城市详细的环境信息、地形信息、自然景观信息以及反映城市现状的社会、经济乃至人文信息等。对于行业用户而言，既可从DMI中提取所需要的业务要素，又可进行数据的挖掘，更好满足管理与决策上的高级应用。对于公众而言，影像是客观世界的最直观和最真实的写照，也是无需专业知识判读，可直接回答公众有关城市空间信息方面的问题。

三、应用现状

应用实景三维技术，不仅可提供地物的抽象二维图，还有与二维图紧密相关的连续可量测影像，这种影像也可应用在城市管理的方方面面。由此，实景三维在城管、公路、公安、铁路等行业进行了深入而广泛的应用。

数字城管，以信息化手段和移动通信技术手段来处理、分析和管理整个城市的所有部件和事件信息，促进城市人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅与协调。基于MMS技术的城管系统提供有街景影像地图的“实景数字城管”，真实再现城市各种部件，满足城市管理在垂直方向上的需求，如 如路灯高度论证，广告牌的位置论证，投诉事件定位难等问题。同时，辅助城市管理者进行决策分析，如公共设施选址分析，应急预案模拟，从而提高城市管理的效率和质量：

实景化警用地理信息系统由于基于“可视、可量、可挖掘”的DMI近景影像数据技术，因而具有信息实景化、符号可视化、管理信息丰富等特征，能够帮助公安部门真正实现以房管人、以人查房、案件/事件查询、建筑物高度、通道高度/宽度、射击/通视距离等测量、实时监控（动、静结合）、接（处）警精确定位、警用车辆（人员）定位/跟踪、警戒路线等。

四、发展前景

1、民用街景导航

实景三维技术，不但可提供详细的二维地图，还可将街道全景真实的显示在导航地图上，道路情况、高架桥、信号灯等，都可以一览无余，真正实现环境式导航。而MMS系统采集数据全面、快速、信息量丰富，更能快速的更新导航地图，满足人们各种导航要求。

2、数字旅游

应用实景三维技术，结合虚拟三维手段，可弥补二维数字景区的不足，充分利用景区地理、环境、人文等各方面的资源，建立以实景影像为特色数据的数字景区公共服务平台，资源开放共享，将会进一步推进旅游的大力发展。

3、实景三维世界

物联网以互联网为信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现了互联互通，它的发展，使得电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各行业的物体紧密相连。在物联网的基础上，结合实景三维技术、3S技术和互联网，能实现实景化城市，实景化世界。足不出户，就可了解城市甚至地球的每一个地方，每一个特点，将是未来可见的光景。

4、其他行业

针对企事业单位和社会公众，可提供旅游品牌形象推广及个性化线路导航，房地产投资环境及选址，娱乐场所和商场等特色信息，交通线路、商店、医院和饭店等专题信息查询、定位和搜索等功能。采用MMS技术，可快速编制与更新导航电子地图, 为基于位置服务(LBS)、智能交通系统(ITS)等建设项目提供数据增值服务。

参考文献

[1] 郭长青,曹芳. 三维全景技术在旅游景区介绍中的应用[J]. 地理空间信息. 2009(01)

[2] 韦群,高丽,龚雪晶. 基于立方体全景图的虚拟场景浏览技术研究及实现[J]. 中国图象图形学报. 2003(09)

三维实景范文第2篇

关键词：农村地籍与房屋调查；三维实景模型；管理分析系统

农村地籍与房屋调查是对农村范围内每一宗土地的权属、位置、面积、用途、房屋建（构）筑物的基本情况进行调查，是当前改革完善农村宅基地制度的一项重要性、基础性工作[1]。目前，全国各个县市都在按照《农村地籍和房屋调查技术方案》开展农村地籍与房屋调查工作。随着该项工作的开展，如何实现对项目成果的管理、如何将成果应用于农村房地一体登记、宅基地、房屋流转等工作，将是政府工作和学术研究的重要方向。鉴于此，本文利用无人机倾斜摄影技术、3DGIS技术设计并实现了基于倾斜实景三维建模的农村地籍与房屋三维实景管理分析系统。以无人机倾斜摄影三维实景模型为底图，叠加农村地籍与房屋调查数据成果，实现了一张图三维成果展示、数据查询与分析、报表输出等功能，可满足农村地籍与房屋调查成果初步展示与管理、统计与分析等需求，以期为农村地籍与房屋调查成果的进一步应用提供参考[2]。

1系统建设目标

农村地籍与房屋三维实景管理分析系统主要用于项目成果的综合展示、管理与分析，因此其主要建设目标为：①实现基于三维实景的数据集成与展示，将无人机倾斜摄影实景三维模型成果叠加地籍与房屋信息、规划信息、基本农田信息等，实现一张图数据集成与展示；②实现多源数据的综合管理，建立关系型数据库与文件型数据管理相结合的数据管理体系，实现数据一体化管理；③实现一站式查询分析，针对农村房地一体登记发证的需求，实现一户多宅、一幢多户等查询分析功能，为登记发证提供参考；④实现一站式统计报表输出，实现房屋建筑年代、类型、共有情况等多样化统计报表功能，为摸清家底、政策制定等提供参考[3]。

2系统设计

2.1总体架构

系统采用先进成熟的GIS技术、数据库技术，遵循国家、行业标准和相关技术规范，基于MVC架构思想，总体架构采用数据层、服务层、应用层3层架构体系。数据层是系统的数据库访问层，作为系统的数据支撑，为服务层提供系统数据的访问、存储和管理等功能，主要包括存储于PostgreSQL关系型数据库中的农村地籍与房屋调查成果数据、部门专题数据以及以文件形式管理的Skyline三维软件的工程文件。服务层主要基于SkylineTerraExplorerPro提供的SDK开发包、系统业务逻辑实现各种业务引擎功能服务的封包、重构，包括二三维地图服务、空间查询分析服务、业务查询分析服务、报表服务等。应用层即表现层，是用户输入、输出操作的表现形式，提供交互式操作页面，是系统各功能的具体表现形式。

2.2数据集设计

系统数据集主要包括存储于PostgreSQL数据库的农村地籍与房屋调查成果数据和Skyline软件特有的以文件形式管理的工程文件。1）农村地籍与房屋调查成果数据包括空间数据和非空间数据。空间数据主要包括行政区划、基础地理信息（定位基础、地形要素）、土地利用（地类图斑、地类界线）、地籍分区、不动产单元（使用权宗地、房屋、其他定着物）等；非空间数据主要包括逻辑幢属性结构、层属性结构、户属性结构、建设用地使用权属性结构、宅基地使用权属性结构、房地产权（项目内多幢房屋）属性结构、房地产权（项目内多幢房屋）项目属性结构、房地产权（独幢、层、套、间房屋）属性结构、建筑物区分所有权业主共有部分数据属性结构、权利人属性结构等[4]。2）部门专题数据主要包括基本农田保护数据、生态保护红线数据、乡村规划数据等，主要为农村建房规划、审批等提供参考。3）倾斜实景三维模型（3DML格式）。不同的三维展示平台对三维模型的数据格式要求不一，3DML格式是Skyline软件特有的三维数据格式。本文主要利用SkylineTerraBuilder将倾斜摄影三维模型OSGB标准格式转换为3DML格式。4）三维地形模型（MPT格式）。融合数字高程模型与遥感影像的三维地形表现文件也是Skyline软件特有的数据格式，同样利用SkylineTerraBuilder制作生成。5）三维场景文件（FLY格式）。基于三维地形模型，叠加上述各类空间数据、倾斜实景三维模型，融合各种道路、地名、标注等三维场景，实现三维数据的可视化，是各类专题信息的统一表达与组织形式，也是Skyline软件特有的数据格式，利用SkylineTerra⁃ExplorerPro制作生成[5]。

2.3功能设计

结合农村地籍与房屋管理、登记发证等需求与特点，系统功能模块主要包括地图展示、查询、权籍分析、统计报表等模块[6]，如图2所示。1）查询模块。根据户名、宗地号等关键词进行模糊查询，查询后列出查询结果，并在地图上进行展示定位，实现图表联动。房屋详情查看可通过点击房屋模型查看房屋调查成果的详细信息。2）权籍分析模块主要包括基于行政村的权籍分析和空间图形的权籍分析两种方式，内容包括一户多宅、一幢多户、一宗多幢、一宗多户等。基于行政村的权籍分析以行政村为单位，对上述内容进行分析并输出结果；基于空间图形的权籍分析是系统实现的技术难点之一，主要通过地图查询的方式，基于用户绘制的点、面空间图形，根据空间关系进行一户多宅、一幢多户、一宗多幢、一宗多户等空间查询分析。3）统计报表模块可对土地房屋登记发证情况、国有集体土地权属情况、土地使用类型、房屋竣工年代、房屋共有人情况、房屋层数面积等信息进行多表联合查询统计，同时支持将查询结果输出为Excel文件。

3关键技术

3.1无人机倾斜摄影实景三维建模技术

无人机倾斜摄影技术是以无人机为飞行平台，在平台上搭载多台传感器，从一个垂直角度、4个倾斜角度同步曝光采集影像，获取真实地物地表影像信息；再通过专业三维建模软件构建实景三维模型。它是近年发展起来的测绘领域的一项高新技术，被广泛应用于智慧城市建设、农村地籍与房屋调查等领域中[7]。

3.2二三维一体化空间查询分析技术

不同的GIS软件平台对数据的定义描述有不同的要求，本文中Skyline软件通过sgworld.Creator.Geome⁃tryCreator接口创建点、线、面等空间图形，在Post⁃GIS数据库中以Geom字段存储点（POINT）、线（LIN⁃ESTRING）、多边形（POLYGON）等空间数据类型，并提供各类空间分析函数实现空间关系分析。为了实现权籍分析，必须将在Skyline软件中绘制的点、线、面空间信息输入到PostGIS数据库中，再利用空间分析函数进行查询分析，同时在Skyline软件中对Post⁃GIS返回的查询结果进行三维空间展示[8]。本文主要利用WKT文本标记语言实现三维平台与二维空间数据库引擎之间的矢量几何对象表示与转换。

3.3三维实景模型单体化技术

目前主流的倾斜摄影模型单体化技术为矢量切割单体化技术、矢量叠加单体化技术和单体化模型重建[9]。在矢量叠加单体化技术方面，国内的Super⁃Map、CityMaker等三维GIS应用软件相对较成熟，均提供了倾斜模型单体化表达功能；而Skyline软件尚未实现该功能[10]。本文主要探讨在Skyline软件中进行矢量叠加单体化的效果，利用房屋成果生成三维房屋矢量图形，并动态地把对应矢量面叠加到倾斜摄影模型上，该矢量面通过半透明颜色进行表达，在用户查询点击的过程中，通过点击三维房屋矢量图形触发事件，生成倾斜模型的包围盒，从视觉上实现倾斜单体模型套合、单个模型管理操作的效果。

4结语

本文基于Skyline软件，创新地以倾斜三维实景模型的方式实现了对农村地籍与房屋调查成果的综合集成与展示，同时面向农村房地一体登记、宅基地、房屋流转等部门工作管理需求，提供了一站式的数据管理、查询分析、统计报表等功能，是农村地籍与房屋调查成果应用的初步尝试，也是倾斜三维实景模型成果的创新应用。当然，系统建设研究还存在一些不足，如数据管理功能、倾斜三维实景模型的切割单体化和快速更新、系统与不动产登记管理发证系统的衔接等，都有待下一步进行深入研究。

三维实景范文第3篇

关键词：三维实景 摄影测量技术 路径优化设计

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0077-03

随着全数字航测技术在电力行业应用中的不断深入，基于航测技术展开的各项电力设计优化方案正在逐步被普及，架空输电线路优化选线设计便是其一。以航空、航天摄影测量技术为支撑，在实景三维模式下比选出输电线路的优化路径方案，准确反映出线路设计范围内的房屋、公路、水系等地表信息，最终实现精确架空输电线路平断面地形的获取及电力塔杆的合理排位。此项研究的开展能极大地削减了传统线路外业勘测作业的工作量，并将以往难以实现的线路多方案比选在真实的三维环境下变为了现实。总体而言，此研究能提升线路勘测设计的总体质量，缩短勘测设计的周期，减轻外业工作的工作强度，从而降低工程的整体造价。

1 全数字航测三维实景优化选线技术简介

全数字化航空摄影测量系统是借助卫星、飞机、GPS（全球定位系统）等高新测绘手段，通过专业的航测数据处理工作站系统，将多源影像资料（如航片、卫片、遥感片等）生产为二维平面数字化产品或三维数字化立体模型等多种衍生数字化产品。

三维实景优化选线技术最早来源于美国军方海拉瓦（HALAVA）系统[1]。此优化选线设计方式能辅助线路工程的勘测设计，不仅能做到线（路径）位（塔位）结合，使路径方案得到优化，达到塔杆的优化排位和方案的比选，进而形成有足够深度的施工图资料及概算资料，为提高工程质量，降低工程投资、缩短工程建设周期提供了技术支持。该技术的应用，可全面实现勘测设计一体化，达到输电线路设计的安全可靠、经济合理、资源节约、环境友好。

2 三维实景输电线路优化设计应用

三维实景架空线路优化设计研究是在数字航测技术构建的三维立体地表模型基础上实现的。参与设计的各专业人员在真实三维环境下开展线路设计，能够直观、准确地观看到当前地表的真实信息，使路径方案建立在“全局化、立体三维化、数字化”的决策基础上，得到设计优化、路径合理的架空线路设计方案。具体而言，整个实景线路设计平台分为三维立体模型构建-线路方案优化设计-成果校验提交三个大板块（见图1）。

2.1 三维立体模型构建

（1）收集航飞数据。

按照线路设计可研及初步设计阶段的设计依据，在1∶50000地形图上布设出线路的航飞航带，依据地形图中标注出航带中心线起止经纬度。依照1∶10000比例尺沿线路路径走向进行带状航空摄影，航片带宽在2～3 km范围间。

（2）像控点布设及外业调绘。

一般情况下，像控点的布设原则为每景影像4～9个点。当采用沿路径两侧方法时，每景影像不少于6个点。像控点布设需均匀，相邻的点间距以1.5 km为宜，并且相邻航带间不得少于两个公共像控点。

（3）空三加密及三维立体模型构建。

结合航拍公司提供的航空相机信息，专业技术人员采用裸眼3D的观测方式，实现外业像控点坐标信息向航空影像上的准确转点，从而得到构建三维立体实景模型所须的内方位三参数、外方位七参数。随后，在全数字航测工作站系统上构建航带测区、添加航带间的连接点，引入空三加密内外方位信息，将所有航空影像恢复到在地球地理空间中的真实坐标方位[2]。最终，进行影像间的相对定向与绝对定向，创建出地理坐标真实的三维实景立体模型。空三加密示意图见图2。

2.2 架空线路方案优化设计

（1）初期路径方案三维实景比选。

在科研及设计的初期阶段，线路、电气、地质专业三方人员与航测专业人员相配合下，在全数字航测工作站上进行路径大方案的三维实景比选。选线时，勘测设计人员戴上专业的三维立体眼镜，可以在全数字航测工作站屏幕上看到真实的现场立体模型，视野范围广阔。实景立体模型不仅可以显示出地面上任意点的真实地理坐标、高程值，还能获取点与点之间的真实距离、坎与坎之间的相对高差等实地信息。选线过程中，设计人员通过观察线路沿线的实地状况，按照路径长短、地质情况稳定、跨越点最佳、交通方便四大因素，结合收资和协议情况，合理地避让线路设计沿线的城乡开发区、自然风景保护区，采矿场以及军事和民用重要设施（如飞机场、导航台、无线电发射台[3]。最终，各专业人员结合多方面综合因素，在三维实景环境下比选出最为优化的初期输电线路路径大方案。初期路径大方案比选示意图详见图3。

此外，专业人员还可以通过全数字航测工作站对立体模型进行高程值内插运算处理，从而快速地得到一个航带范围内的大场景数字地表概略模型。导入路径大方案所确定的转角塔坐标信息，全数字航测工作站能够自动从大场景地表模型中提取出线路沿线的概略地形断面图。此概略断面图能够大致地显示出设计线路沿线地形地貌的整体走向，为送电线路的电线选择、杆塔规划和工程概算提供基础资料。电气专业人员在此概略断面图上进行预排塔，可以提供出符合实际情况的材料量和工程量，为工程决策和招投标服务创造有利的技术条件。

（2）全数字航测系统精化平断面测绘。

此项工作由航测专业人员佩戴专业立体观测眼镜在全数字航测工作站上完成。通过中期的现场勘测，线路人员将精确的转角塔坐标信息反馈给航测内业作业员。航测人员利用手轮、脚盘等外部测图设备，根据现场实勘获取的转角塔坐标信息，在三维实景立体模型上精确地提取出线路中线、左右边线、风偏线所在位置的精确地形信息及高程数据。线路平断面立体测量实景图见图4。

平断面地形图的测绘，大大减少了人工的野外劳动强度，同时也尽可能地降低了线路行进方向上植被的砍伐[4]。此地形剖面数据交接于电气专业人员后，可用于线路定线时的准确塔杆排位。在提取断面信息的同时，航测人员会相应地勾画出线路范围内所涉及的河流水系、房屋城镇、农田林场等地物要素，便于进行进一步更为合理的局部改线调整，使得线路的走向尽可能地回避村庄、规划区、采石场、自然保护区等重点地物类型，减少线路沿线房屋拆迁转移的工作量，有效地保护线路沿线的生态环境。

（3）基于精化平断面地形数据的塔杆排位。

在完成了线路精化平断面地形数据的量测后，航测人员会将成果数据与电气、线路专业人员进行交接。电气、线路专业人员获取此精化路径平断面数据后，可以在其上进行电力杆塔的优化排位，使杆塔的布设位置更加经济、更加合理。依据此精化平断面地形数据，线路设计人员在进行塔杆排位时就更为准确直观、有理可循。结合前一步获取的线路沿线地物要素信息（房屋、公路、自然保护区等），线路设计人员能够对沿线的微地形、微气候、相对高差进行判断，准确获取线路至沿线房屋的距离、交叉跨越角度等信息，合理划分冰区，最终在较大范围内达到电力塔杆布设方案的优选，做到“瞻前顾后、左顾右盼”，从而达到“线（路径）中有位（塔位）、以位正线”的线路设计原则[5]。塔杆优化排位示意图详见图5。

（4）线路全线三维实景漫游。

通过全数字航测工作站对三维实景立体模型进一步编辑，能够得到每一景立体模型的衍生数字化成果产品：数字高程地表模型（DEM）、数字正摄影像（DOM）。航测人员将每一景立体模型的数字高程地表模型、数字正摄影像进行分幅拼接，获得架空输电线路全线的大场景数字高程地表模型、数字正摄影像图数据。将二者配准、叠加，最终创建线路全线大场景立体实景模型。三维漫游模型实景图详见图6。

基于全数字航测工作站的三维线路实景漫游平台，将大场景立体模型于线路全线坐标数据进行叠合，产生三维实景架空线路漫游模型。在三维实景架空线路漫游模型中，线路上的各个铁塔被建模，以实物的形象架设在大场景地理模型上。设计人员可以通过调整视线角度、视角高度等参数，360°地观看每个铁搭在三维实景环境中的真实架设情况。此外，三维线路实景漫游平台提供线路实景漫游功能。通过设置漫游的飞行高度和相机视线角度，漫游平台会自动按线路路径逐塔位的漫游飞行，使线路设计人员对全线路的塔杆整体排位、架设情况进行一次可视化、近距离的实景观看。三维实景漫游功能将线路设计成果由二维的平面图纸变为了三维的实景观看，使得设计成果更为直观具体。设计人员结合三维漫游中的实景观看情况，可以对线路的最终设计成果进行整体的感知。如遇到与设计初衷不一致的塔杆塔位，可以进行进一步的细部改线微调。

3 成果校验及产品提交

通过采用三维实景架空线路优化选线平台，全阶段能够获得的数字化成果产品如下：

（1）三维实景立体模型及数字化地表模型；（2）航空影像路径方案图；（3）1∶5000、1∶10000正摄影像线路路径图；（4）优化路径平面图及转角塔基三维坐标；（5）线路精化平断面图；（6）房屋分布图、跨越房屋统计表及房屋航空影像截图；（7）线路沿线大场景立体实景模型；（8）三维实景架空线路漫游模型。

4 结论

应用三维实景架空线路设计平台进行线路的全周期设计，能辅助架空输电线路的优化设计，研究的具体效益如下：

（1）合理缩短路径全线长度，配合优化排位，可减少杆塔的使用数量，进而减少钢材量，降低工程的整体投资。

（2）线路勘测设计模式由室内全数字航测工作站替代了传统的室外实地选线，降低了勘测设计人员的劳动强度。通过路径的三维实景比选，路径方案切实可行，达到缩短工期、提高工效的目的。

（3）选择路径时能够直接观察到线路沿线的真实地形及森林覆盖情况，采取必要的跨域、避让方案，减少了林木的砍伐，有效地保护了生态环境。有效地避让房屋，减少了房屋的拆迁量。

（4）成果资料可为数字化线路提供基础数据，也可为线路后续的施工改造及运行维护（如，冰区改造、故障抢修等提供快捷的服务）。

综上所述，全数字化航空摄影测量系统是对航天摄影、GPS全球卫星定位系统等多种现代化新兴测绘手段的高度集成，形成了一套适用于输电线路设计的完整生产作业流程，在线路设计路径优化、精化平断面测绘等方面较之传统的勘测手段有显著提高。这一技术在电力设计行业内的逐渐普及，将彻底解决传统线路勘测中常见的资料时效性过差、测量作业工期漫长、大跨越高海拔地区数据采集困难、线路沿线环境保护不力等问题，对提高勘测设计质量，最终达到安全可靠、经济合理、资源节约型、环境友好型电力工程，具有显著的社会经济效益。

参考文献

[1] 黎智，龚学海.海拉瓦技术在输电线路优化设计中的应用[C].贵州省电机工程学会2009年优秀论文集，2009（11）.

[2] 黄群，王锦超，徐忠明.VirtuoZo-AAT空三加密中的应用技巧[J].电力勘察设计，2010（3）.

[3] 汤坚.特高压架空输电线路二三维交互优化选线技术的研究与系统设计[J].电网技术，2012（24）.

三维实景范文第4篇

关键字：实景三维技术；警用；地理信息系统

中图分类号：TP273+.5文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)07-1628-02

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达空间地理数据的计算机系统。自20世纪60年代产生后，随着计算机技术的快速发展，地理信息技术日趋成熟，应用到公安行业后，出现了警用地理信息系统(Police Geographic Information System，简称PGIS)。警用地理信息系统是“金盾工程”的重要组成部分，它充分利用地理信息技术，以电子地图为基础，以公安专用网络为依托，以信息共享和综合利用为目标，将各类警务信息空间化、可视化，实现公安业务信息基于电子地图的可视化查询和分析，旨在提高指挥决策、快速反映、反恐等方面的综合能力，为治安管理、警力部署、安全警卫等公安业务提供行之有效的管理手段。但在复杂多变的环境下，传统的基于二维的警用地理信息系统因为其自身的局限性，已经越来越不能适应现代警用的需求。因此采用实景三维技术将是未来PGIS的发展趋势，本文就此问题展开讨论，并给出解决思路。

1 二维PGIS的存在问题

公安部门使用的数据绝大多数都与地理位置有关，地理数据对于警用地理信息系统具有极高的重要性。对于警用地理信息系统而言，无论上层的应用设计是否完善，起决定性作用的仍然是底层的地理信息数据的质量。在传统的警用地理信息系统中，使用的地理数据主要是二维矢量图，然后这一符号化的系统却存在许多先天不足。具体如下：

1）信息量严重不足，需要后期大量补充采集

目前，大多数公安部门的警用地理信息都来源于地方勘测部门，这些部门制作的二维地图及数据库均按照国家基础测绘规范制作，根据公安部颁布的《城市警用地理信息数据分层及命名规则》来衡量，这些地方勘测部门制作的地理数据信息，仅占警用地理信息总量的20%（图1）。因此，其他80%的警用公共地理信息和警用业务专用地理信息都需要后期大量补充采集，工作量巨大，影响了公安干警的正常工作。

2）数据表现平面化，不能提供立面数据

二维地图只支持平面上的测量，而在警戒路线、反恐应急等很多情形下，需要完成对进行区域的测量、通道尺寸计算、楼的高度、射击通视距离等，这些需求在二维地图下都无法完成。这就造成了在很多情况下无法获取足够的数据支持，影响预判效果，对公安干警执行任务造成一定的障碍。

3）缺乏环境数据，不能有效支持应急指挥

传统的二维电子地图，只能显示有限的方位信息和地物属性信息，不能提供预案制作和快速反应所需的环境信息，如：建筑物的形态、通道大小、桥梁高度等城市地形特征。这种地理数据上的缺陷严重影响了应急指挥的工作效率，一旦突发事件发生，决策者无法从简约的二维地图上获知事发地点的环境信息，这种情况下往往会给公安应急反应带来被动，甚至会给公安干警的生命造成威胁。

4）城市建设日新月异，数据更新不能做到准确及时

勘测部门提供的二维地图是一种专业的测绘产品，需要具备一定的专业技能才能对其进行修改更新。此外，出于保密的考虑，勘测部门往往会对地图坐标系进行变形处理，这就造成基础底图的更新必须以来勘测部门才能完成。但在实际应用中，勘测部门在资源上无法保证警用基础地理信息的更新。因此，根据调查，目前绝大多数公安系统使用的地理数据都有现势性差的问题，这对于目前正在大力推行的PGIS来说无疑是一个非常棘手的问题。

2 利用实景三维技术的警用地理信息系统解决方案

近年来，随着移动测量技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，上述制约二维警用地理信息系统的一系列瓶颈问题已经有了很好的解决方案，即“影像地图”。“影像地图”是一种以地面近景影像直接反映制图物体的地图，它既包含二维线划图，同时也包括了与二维线划图有着地理相关的可量测实景影像。影像地图是以一种完全真实的方式来展现空间，在影像表达的世界里，包含大量地理的、环境的、社会的、经济的、人文的信息以及可供挖掘的知识。这种影像地图的GIS应用即是实景三维地理信息系统。

2.1 二维警用地理信息系统和实景三维警用地理信息系统的对比

实景三维警用地理信息系统不但提供了细致入微的实景数据，还帮助警务人员实现了对目标的实景可视化查询和按需测量。实景三维警用地理信息系统相比传统的二维警用信息系统有着无法比拟的优势，详见表1。

2.2 实景三维警用地理信息系统的实现

由于目前警用地理信息系统基本都采用二维地图方式，如果要全部抛弃二维系统，用三维系统来替代，不仅耗费巨大，也会影响到公安部门正常的工作开展。因此，实景三维警用地理信息系统的实现应该是在二维系统的基础上进行集成开发，既能实现实景三维警用地理信息系统的升级，又可以充分利用原有的二维系统数据，并且对正常工作没有影响。本文设计的实现方案如下：

1）利用公安系统原有的二维警用信息地理系统地图进行现场勘察，制定作业规划。

2）利用移动采集技术进行实景采集，同时采用最新航片或卫片以及少量的人工补绘完成房屋层的制作，建立更完善的警用地理信息数据库和影像地图。

3）与警用地理信息系统的开发商合作，将三维地理信息数据库和影像地图集成至系统中，取代原有的二维地图数据。

4）在系统中开放数据接口，并在软件中设计用户数据更新的程序，允许操作人员自主完成对数据的更新。

以上4个步骤，可以在原有二维警用地理信息系统应用不受影响的情况下，将系统底图替换成三维实景地图，同时也提供了科学的数据更新方法，从而保证了警用地理数据的现势性，为长期困扰公安系统的地理信息问题提供了有效的解决方案。

3 结束语

三维实景警用地理信息系统可实现地理信息数据的可视、可读、可写、可画、可量、可链接、可挖掘等一系列功能，在公安五要素管理、突发事件决策指挥、交通、消防等各方面都有着二维系统不可比拟的优势。当前，在欧美日等发达国家，三维实景地图作为二维地图的升级产品正日益成为GIS数据应用的热点。我们因此也可以预见到，实景三维警用地理信息系统将逐渐取代传统的二维警用地理信息系统，成为日后警用地理信息系统的发展方向。

参考文献：

[1] 陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,1999.

三维实景范文第5篇

关键词:自然保护区;实景三维地理信息系统;倾斜摄影测量;仙人洞自然保护区

0引言

自然保护区是对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布区、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水体或者海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。地理信息系统在自然保护区自然资源及社会经济管理、自然保护区野生动植物管理、保护区环境评价与动态监测、保护区规划与可持续发展等方面有广泛的应用。长白山、梅花山、神农架、卧龙、佛坪、盐城、西双版纳、武夷山等自然保护区已经使用自然保护区地理信息系统。本文设计了以实景三维为基础数据的实景三维自然保护区地理信息系统并给出实践案例，首先，说明了我国自然保护区的现状及分布;然后，给出了实景三维自然保护区地理信息系统的设计，介绍了具体的实践案例;最后，基于应用实践给出了建议。

1我国自然保护区分类及分布

2014年我国共有自然保护区2729个，面积共约14696ha。按照保护区级别，可以分为部级、省级、市级和县级4类;按照保护区主管部门，可以分为国土、海洋、环保、林业、农业、水利、住建和其他8类;按照保护区所属类型，可以分为草原草甸、地质遗迹、古生物遗迹、海洋海岸、荒漠生态、内陆湿地、森林生态、野生动物和野生植物9类。按照保护区级别统计，我国共有部级自然保护区428个(占总个数16%)，面积共计9649万ha(占总面积的66%)，部级自然保护区平均面积为23万ha;省级自然保护区858个(占总个数31%)，面积共计3778万ha(占总面积的26%)，省级自然保护区平均面积为4万ha;市级自然保护区414个(占总个数的15%)，面积共计473万ha(占总面积的3%)，市级自然保护区平均面积为1万ha;县级自然保护区1029个(占总个数的38%)，面积共计796万ha(占总面积的5%)，县级自然保护区平均面积为0．8万ha。分布情况如图1A1和图1A2所示。从以上数据可以看出，部级自然保护区个数少，面积最大，总面积占总自然保护区面积的66%，平均单个面积是省级的5．8倍、市级的23倍、县级的28．8倍;部级与市级自然保护区个数相当(两者之和约占30%)，省级与县级自然保护区个数相当(两者之和约占70%)，县级自然保护区个数最多;随着级别的降低，部级、省级、市级、县级自然保护区总面积迅速递减，市级和县级自然保护区面积总和占比仅为8%，如图2A所示。

按照主管部门统计，国土部门主管73个自然保护区(占总个数的3%)，面积共计131万ha(占总面积的0．9%)，平均面积为1．8万ha;海洋部门主管93个自然保护区(占总个数的3%)，面积共计87万ha(占总面积的0．6%)，平均面积为0．9万ha;环保部门主管235个自然保护区(占总个数9%)，面积共计2057万ha(占总面积的14%)，平均面积为8．8万ha;林业部门主管2049个自然保护区(占总个数的75%)，面积共计11691万ha(占总面积的79．6%)，平均面积为5．7万ha;农业部门主管116个自然保护区(占总个数的4%)，面积共计503万ha(占总面积的3．4%)，平均面积为4．3万ha;水利部门主管38个自然保护区(占总个数的0．8%)，面积共计122万ha(占总面积的1%)，平均面积为3．2万ha;住建部门主管13个自然保护区(占总个数的1%)，面积共计8．9万公顷(占总面积的0．1%)，平均面积为0．7万ha;其他部门主管112个自然保护区(占总个数的4%)，面积共计96万ha(占总面积的0．07%)，平均面积为0．9万ha。分布情况如图1B1和图1B2所示。从以上数据可以看出，林业部门主管的自然保护区个数最多(占总个数的75%)，面积最大(占总面积的79．6%)。环保部门主管的自然保护区个数及面积次之(个数占9%，面积占14%)。单个保护区面积前三位分别是环保(8．8万ha)、林业(5．7万ha)和农业(4．3万ha)，如图2B所示。按照所属类型统计，草原草甸自然保护区41个(占总个数的1．5%)，面积共计165万ha(占总面积的1．1%)，平均面积为4万ha;地质遗迹自然保护区83个(占总个数的3%)，面积共计99万ha(占总面积的0．7%)，平均面积为1万ha;古生物遗迹自然保护区32个(占总个数的1．2%)，面积共计54万ha(占总面积的0．4%)，平均面积为2万ha;海洋海岸自然保护区68个(占总个数的2．5%)，面积共计71万ha(占总面积的0．5%)，平均面积为1万ha;荒漠生态自然保护区31个(占总个数的1．1%)，面积共计4025万ha(占总面积的27．4%)，平均面积为130万ha;内陆湿地自然保护区378个(占总个数的13．9%)，面积共计3052万ha(占总面积的20．8%)，平均面积为8万ha;森林生态自然保护区1425个(占总个数的52．2%)，面积共计3165万ha(占总面积的21．5%)，平均面积为2万ha;野生动物自然保护区520个(占总个数的19．1%)，面积共计3885万ha(占总面积的26．4%)，平均面积为7万ha;野生植物自然保护区151个(占总个数的5．5%)，面积共计178万ha(占总面积的1．2%)，平均面积为1万ha。从以上数据可以看出，森林生态自然保护区、野生动物自然保护区、内陆湿地自然保护区无论是数量上还是面积上都较大;森林生态自然保护区个数绝对占优(占52%)，但总面积(占22%)次于荒漠生态和野生动物，平均面积排名第五;荒漠生态自然保护区面积最大(占27%);荒漠生态、野生动物、森林生态和内陆湿地四类自然保护区面积占比均超过20%，总面积占比达到96%;荒漠生态自然保护区平均面积最大(达到130万ha)，是第二名内陆生态自然保护区平均面积的16倍;荒漠生态自然保护区数量最少，总面积及平均面积最大。

2实景三维自然保护区地理信息系统设计

本文所指的实景三维是指通过倾斜摄影测量技术而生成的真三维模型及应用。倾斜摄影技术生成实景三维数据具有效率高、纹理清晰、内容全面精细等特点，构建实景三维自然保护区地理信息系统，可实现对自然保护区内自然资源、管护设施、动植物资源及其栖息地等的可视化展示、查询、管理和应用，为开展保护区的精细化管理，维持保护区内生态平衡，实现保护区可持续发展提

数据层包括实景三维数据、正射影像数据、数字高程模型数据、路网数据等的基础地理数据和自然资源、管护设施等业务数据两部分。通过倾斜摄影测量技术，可以近乎自动生成实景三维数据、真正射影像数据和数字表面模型数据，从而为保证数据的实时准确性提供了坚实的技术基础。应用层包括公共基础工具和业务功能应用两部分。公共基础工具包括实景三维展示工具、实景三维分析工具、实景三维查询工具和实景三维管理工具等。业务功能应用包括空间威胁分析、保护区简介、自然资源管理、管护设施管理、珍惜动物分布、珍惜植物分布等。用户层包括保护区管理部门的部门用户，管理系统的管理员用户，查询及反馈信息的社会大众用户和与保护区管理部门对接的外部系统用户等。

3辽宁仙人洞部级自然保护区应用实践

3．1仙人洞自然保护区简介

仙人洞部级自然保护区位于辽宁省庄河市境内，面积3575ha，始建于1981年9月，1992年10月经国务院批准晋升为部级自然保护区。主要保护对象为赤松林、栎林及自然景观，是森林生态系统和野生动植物类型的综合性自然保护区。区内形成了湿地面积4km2，是大连市城市用水的源头。生物资源十分丰富，分布维管束植物108科399属831种，苔藓植物140种，真菌类植物67种，地衣植物66种。在植物中，有国家重点保护植物16种。区内有脊椎动物375种，无脊椎动物1500余种。在动物中，有国家一级重点保护动物4种(紫貂、金雕、白尾海雕和大鸨);国家二级重点保护动物33种;国家三级重点保护动物226种;辽宁省重点保护动物58种。

3．2系统主要功能

辽宁仙人洞保护区实景三维地理信息系统主要基于实景三维模型数据，提供保护区展示、保护区简介、自然资源管理、管护设施管理、信息查询和统计等功能。

1)保护区展示保护区展示功能主要提供放大、缩小、指北、光影、拍照、全景、图层控制、定点环绕、椭圆环绕、弧形环绕、线性环绕、距离量测、面积量测、剖面分析、坡度分析、空间威胁分析、视域分析、通视分析演示方案等功能。

2)保护区简介保护区简介包含综合情况介绍、人口情况介绍、社区经济情况介绍、保护区古地理情况介绍、地理位置情况介绍、土壤情况介绍、地质地貌情况介绍、水文水质情况介绍、气候情况介绍、旅游资源分布情况介绍、森林消防大队情况介绍、森林资源情况介绍、植物资源情况介绍、植被分布情况介绍、植物区系及种类情况介绍、植被类型情况介绍、植被演替阶段情况介绍、珍稀濒危植物情况介绍、动物种类及分布情况介绍、动物栖息地情况介绍、珍稀濒危动物况介绍。

3)自然资源、管护设施管理可添加自然资源、管护设施，填写新增自然资源信息、管护设施信息，使用鼠标确定位置，即可添加新记录。对整个自然资源、管护设施单个图层进行模糊查询，返回自然资源或管护设施列表。

4)信息查询与统计实现在三维地图上对地名、自然资源、管护设施等进行查询，并在地图上标记查询结果的位置以及查看相应的详细信息。可以进行点击查询、地名查询、属性查询、护林中队查询、监控塔查询、通量塔查询、检查站查询、场所设施查询、动物查询、植被查询、巡护路线查询、避雷塔查询和监控查询等。

5)统计功能实现对保护区相关数据进行统计分析，以汇总统计表或者统计图的形式显示数据随空间或者时间的变化特征;显示新增、删除、编辑统计。以汇总统计表或统计图形式显示数据随空间或时间的变化特征，为保护区管理者提供相应的决策支持，并能将统计结果以图片或者Ex-cel表格的形式导出，便于利用。

4结束

语实景三维地理信息系统已经在辽宁仙人洞自然保护区发挥了重大作用，随着地理信息、北斗导航定位、遥感、通信及计算机技术的进步，实景三维地理信息系统在自然保护区应用的趋势不可改变。从应用角度讲，目前存在以下问题:1)实景三维数据采集费用高，尤其自然保护区平均面积均较大，而且使用目的较为单一，从而导致单项成本很高，限制了应用的开展。建议与旅游等应用相结合，一套系统多种应用，并产生持续的收入保持系统的可持续运行。2)使用的用户量不多，应用主要限制在局域网内。除部分涉及直接管理人员外，其他人员几乎无法获得相关信息资源，造成了数据的浪费，也不利于自然保护区的宣传与推广。建议与科研院校建立联系，形成良性的产学研合作，扩大数据使用面。另外，开放部分数据给民众，使群众了解、认识、参与到自然保护区的建设与管理。3)系统更新频度低，数据的滞后使系统逐步不便使用。建议管理部门应每年确定经费用于数据的定期更新与维护，以便系统更好地发挥效用。

参考文献:

［1］丁雪，刘丙万．达赉湖自然保护区地理信息系统应用与管理［J］．现代农业科技，2010(8):324－328．

［2］吴焰玉，汪家社，金昌善，等．武夷山自然保护区基础地理信息系统介绍［J］．武夷科学，2000(16):177－180.

［3］阮英琴，赵纳勋，刘红彩．基于地理信息系统技术的自然保护区信息化管理的实现———以佛坪部级自然保护区为例［J］．西华师范大学学报:自然科学版，2008，29(3):302－306．

［4］中华人民共和国环境保护部．2014年全国自然保护区名录［EB/OL］．

［5］朱庆，徐冠宇，杜志强，等．倾斜摄影测量技术综述［EB/OL］．

三维实景范文第6篇

[关键词]：三维实景；虚拟现实；防灾；现代化；智能

[Abstract]: The paper introduces the applications of three-dimensional real management platform, prepared in a modern office building disaster safety, highlighting the application space of three-dimensional simulation technology, virtual reality technology in their daily lives.Key words: three-dimensional real; virtual reality; disaster prevention; modernization; smart

中图分类号：TU243文献标识码：A文章编号：

众所周知，人类生存的环境是由自然环境和人造环境共同组成的。在科技飞速发展的今天，传统的建筑已经无法满足人们日益增多的需求。如何让我们的生存环境更智能，如何让我们的生存环境更便捷、如何让我们的生存环境更安全成为了越来越多人关心的问题，也是亟待解决的问题。

生活中存在各种各样的灾害，地震、火灾、水灾等无一不威胁着人们的生命财产安全，而水、电、供暖、通风等各种系统也需要智能化的统一管理。所以建设一个三维实景管理平台是十分理想也十分必要的。这个系统能够在办公大楼建筑施工阶段就能针对建筑进行三维虚拟现实展示，在办公大楼建筑运营阶段能够建立系统基础数据库以便对建筑各种软环境进行智能统一管理并在灾害来临时智能应对将损失降到最低。这不仅能够能够给员工和客户带来更加优化的生活服务，也为大家生活质量的提高和人身财产安全带来有力保障。

1、三维实景管理平台的建设目标

1.1系统基础数据库

建立系统基础数据库。数据库分为三层：第一层是包含办公大楼施工图、建筑图、结构图的基础信息库；第二层是由给水排水工程图、采暖通风工程图、建筑电气施工图等组成的建筑设施信息库；第三层是包括周边建筑群的GIS相关信息在内的各种属性信息库。

系统基础数据库是系统其他功能的基础和保障，在强大的基础数据库支撑下，系统能够实现三维虚拟现实展示、为用户提供智能决策、帮助用户应急指挥等一系列实用功能。

1.2三维虚拟现实展示系统

在建筑建设初期，建立三维虚拟现实展示系统，便于设计、建造、施工等各方面的沟通。

系统运用虚拟现实技术，将建筑图纸收录到数据库中，用户可以运用鼠标、键盘直观对即将建成的建筑进行三维漫游观察，仿佛身临其境。

通过该系统可以把未成形的建筑变成电脑里可观可感的虚拟建筑，使用户只需凭借鼠标、键盘的简单操作就能及时发现可能存在的问题和隐患并及时解决。

在操作界面中，用户可以放大细部、改变视角、切换空间、三维漫游，可以统观全景也可查看局部，该系统能够最大程度地满足用户精确、细致、美观的要求。

特别值得一提的是该系统提供自动演示功能，即使用户不进行任何操作，系统也会自动带领用户进行三维漫游，方便快捷。

同时由于数据库中包含了给水排水工程图、采暖通风工程图、建筑电气施工图等建筑设施图纸，用户在三维漫游时，也可以很方便地查看相关设施并及时发现有待完善之处从而及时沟通修正。

1.3多系统结合

系统具备预留开发接口，可以与监控系统、物业管理系统等系统相结合。由于系统具有三维可视化漫游的优势，传统那种平面、抽象、复杂的监控系统和物业管理系统等建筑控制系统就可以通过与其结合产生质的飞跃，让管理者能够更直观更准确地进行监控，从而提高工作效率和质量，切实保证办公大楼的安全。

1. 4功能强大的扩展应用

在完备的基础数据库和三维实景的基础上，开发出应急预案模拟系统、新进职员培训系统、维修管理系统等功能更具体更强大、市场更广阔的子系统是本系统的后期开发目标。

应急预案模拟系统

应急预案模拟系统可以模拟面对突发事件如重特大事故、环境公害及人为破坏的应急管理、指挥、救援计划等。它建立在三维可视化平台上。其几大重要子系统为：完善的应急组织管理指挥系统；强有力的应急工程救援保障体系；综合协调、应对自如的相互支持系统；充分备灾的保障供应体系；体现综合救援的应急队伍等。

新进职员培训系统

该系统能够十分生动地向新进职员展示大楼的结构、办公设施、应急通道、周边信息、工作范围等一系列复杂的信息，同时根据职员的不同部门进行不同侧重点的展示，让新进职员能够最快地熟悉环境以便进入好的工作状态。

维修管理系统

建筑物维修管理系统是在三维实景管理平台系统的基础上，针对维修管理的特殊需求开发出的拓展功能系统，该系统同样以三维可视化建筑模型为平台，对建筑的外部、内部、管网、空调网络等一系列维修进行直观、细致的管理，能够给建筑的维修管理带来极大的方便。

2、项目优势

在建筑初期建立三维虚拟现实展示系统，方便建设、施工方面的沟通，即使发现问题、解决问题；

三维实景展示给用户以极强的临场感，能够有效地调动起观赏者的兴趣、注意力、参与度，帮助管理者对建筑进行全方位控制；

将办公大楼相关信息（施工图、建筑图、结构图的基础信息库，各种通风、供排水路、强弱电电路图，周边和建筑群的GIS相关信息，各种属性信息等）收录到强大而全面的数据库中，便于将来对根据新的要求对建筑进行升级；

具备二次开发功能，系统可与其他系统（如监控系统、物业管理系统等）相结合，满足用户更多方面的需求；

多种多样的具体应用（如应急预案模拟系统、新进职员培训系统、维修管理系统）让办公大楼真正实现全面智能。

3、项目实施方案

项目分两步完成：

当期： 1、建立三维虚拟现实展示系统，方便建设、施工方面的沟通；

2、建立系统基础数据库（施工图、建筑图、结构图的基础信息库，各种通风、供排水路、强弱电电路图，周边和建筑群的GIS相关信息，各种属性信息）；

未来： 1、和监控系统相结合、物业管理系统相结合、具备相关开发接口

2、开发各种扩展应用（应急预案模拟系统、新进职员培训系统、维修管理系统）

4、项目应用举例

虚拟环境下的人员搜救和应急指挥

在火灾发生时，根据已有数据库和现场状况，可以确定出最佳逃生路线，及时通知楼内人员；同时用已有技术对被困人员进行定位，结合三维实景管理系统让消防人员更直观地了解到被困人员的方位，以便其更迅速更有效地进行搜救工作；此外，对消防人员进行定位，结合系统，可以让救援指挥者更清楚地观察消防员所在位置，以便其做出更科学的指挥。在三维实景管理系统的支持下，我们能够有效地使救援更迅速地进行，为人们的生命财产安全提供有力保障。

作者简介：

张航，女，1988-，助理工程师，2010年毕业于武汉大学测绘学院，现就职于沈阳市勘察测绘研究院，主要从事地理信息编辑工作。

三维实景范文第7篇

【关键词】智能巡检机器人 三维实景 变电站

【Abateact】The application of intelligent robot on real three-dimensional platform for substation was proposed in this paper，the technology of virtual reality （VR） and intelligent substation inspection robot system was highly integrated，which wassupplemented by integration of existing auxiliary monitoring system and SCADA system.A well interactive， immersive， multi perspective substation real three-dimensional intelligent robot platform was built.The efficiency of substation monitoring can be reduced and personnel burden based on application of the system，also overcoming the various systems of data fragmentation and the drawbacks associated with artificial load，which meet the requirements of the State Grid Corporation.

【Key words】Intelligent robot，real three-dimensional，substation

1 引言

变电站智能机器人巡检系统是为适应智能化变电站以及无人值守变电站发展需求，全面提高变电站智能化水平发展而来。它以智能巡检机器人为核心，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、导航定位技术以及物联网技术等，能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控[1]。

在变电站运行中，单一智能机器人巡检系统的应用确实给变电站巡检工作带来了一些实际便利，同时也存在一些缺陷和不足， 主要表现在：系统相对孤立、难以实现全覆盖、极端环境适应能力不强、难以开展较复杂工作[2]。

本文提出了一种基于智能机器人的变电站三维实景巡检系统，通过3D实景监控平台融合智能机器人巡检系统，消除机器人巡检系统孤立运行的历史，可实现与安防视频、火灾报警、PMIS系统等实现数据关联和共享，实现多系统的异常联动的功能[3]，如图1。

2 技术方案

2.1硬件构成

基于机器人的变电站三维实景巡检系统为网络分布式架构，整体分为三层，分别为集控层、基站层和终端层。集控层可以对多个变电站的三维实景机器人巡检系统实现远程监控，包括三维实景监控平台；基站层由机器人后台、智能管理机、控制和分析软件系统组成；终端层包括智能巡检机器人、固定点热红外摄像机、固定点可见光摄像机、在线监测设备、红外传感器等。

2.2 系统策略

通过3D平台还原变电站现场的真实场景，将机器人巡检的路径在三维平台系统中真实展示并进行标注；在3D场景中实时展示机器人巡检位置移动，实现对机器人现场巡检情况的直观真实反映。

智能机器人结合3D实景平台针对重点巡检点设定巡检预置位，确定巡检预置位与3D实景电气设备对应关系。

针对机器人无法巡检到的区域，借助于3D平台融合的其他系统如SCADA系统、辅助监控系统等进行填补。

设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息，系统自动生成巡检路径，巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检，当进入已设定的巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成远程综合分析巡检结果记录，如图2。

3 应用范围

针对500kV变电站，越来越多的综合监控、监测系统带来地运行新课题，提出的了基于VR（虚拟现实）技术，构建交互性好、沉浸式、多视野的统一监控平台，可以无缝融合智能机器人巡检系统、SCADA、视频图像监控系统、各种在线监测系统等等，从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发，实现变电运行设备数据准确及时的采集，电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态以及历史运行记录、历史变化趋势等进行直观、立体、逼真的集中再现，形成真正的良好交互性的沉浸式统一智能监控平台，提高监控效率，减轻监控人员的监控负担，克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端，完全契合国网公司“大运行、大检修”的体系建设理念。

该平台提出了全新的巡视方法，优化了电力现有巡检方法，通过优化目前传统的现场巡检模式，通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容，巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检，当进入巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成综合分析结果记录，能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测，减少现场巡检频次，形成和现场巡检的高度互补、统一。

3.1 远程巡检

设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息，系统自动生成巡检路径，巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检，当进入已设定的巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成远程综合分析巡检结果记录。

（1）按照规划路线，设定巡视的兴趣点设备、兴趣点内容，进行远程自动巡视。

（2）采集在线巡检系统中的每次巡检数据，然后将数据和设备模型绑定，方便检索和规范巡检作业记录，并且可以将自己关注的设备信息设置成常用巡检点进行自动巡检。

（3）自动巡检，规划路线，选择要巡检的设备，如主变、PT、开关，设置设备停留时间。

（4）场景内手动平视巡检。

（5）通过场景中的设备，直观检索在线巡检系统中的历次巡检数据。

3.2 智能机器人室外巡检

智能巡检机器人主要应用于室外设备巡检，巡检内容包括主变、开关、刀闸、母线、PT、CT、避雷器、电抗器、电容器、站用变等一次设备及其附件的外观检测；仪表数据读取；主变、高抗等设备声音采集；所有电压及电流致热型设备的红外精确测温等。

在变电站运行中，智能机器人的应用确实给变电站巡检工作带来了一些实际便利，同时也存在一些缺陷和不足， 主要表现在：系统相对孤立、难以实现全覆盖、极端环境适应能力不强、难以开展较复杂工作。

本次项目通过3D实景监控平台融合智能机器人巡检系统，消除机器人巡检系统孤立运行的历史，可实现与安防视频、火灾报警、PMIS系统等实现数据关联和共享，实现多系统的异常联动的功能。

具体功能实现如下：

（1）通过3D平台还原变电站现场的真实场景，将机器人巡检的路径在三维平台系统中真实展示并进行标注；

（2）在3D场景中实时展示机器人巡检位置移动，实现对机器人现场巡检情况的直观真实反映，如图3；

（3）在3D实景平台中反应机器人的自主巡检工作计划，实时反馈报警信息，并将巡检的结果进行分类保存，方便后续查询，如图4；

（4）在3D实景平台中嵌入机器人行走系统和检测系统等的控制权，通过3D实景平台上的操作来远程遥控机器人对特定设备进行特检；

（5）针对机器人无法巡检到的区域，借助于3D平台融合的其他系统如SCADA系统、辅助监控系统等进行填补。

3.3开关柜内等隐蔽区域巡检

针对日常巡检工作，可能无法掌握开关柜、环网柜内、电缆沟内等隐蔽区域的具体情况，通过在变电站内各个重要柜体内、电缆沟内部署集成红外传感器、LED灯的智能小巧网络摄像机，传感器来弥补这方面的不足。

作为工作人员现场巡检、机器人现场巡检无法巡检到的隐蔽区域，我们通过在3D实景平台巡检功能设置将这些日常很难巡检到的兴趣点加入到巡检计划当中，最终达到对变电站进行全方位的巡检的目的。

3.4智能告警

在整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成红色告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障；

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及4 结语

本平台提出了全新的运行、监控方法和思路，提高了运行人员的业务水平和运检效率，促进了安全生产运行管理工作，保障设备健康运行，提高供电可靠性，为智能电力的电力智能物联网奠定坚实的平台基础。

参考文献：

[1]孙国凯，韩刚.《变电站巡检方式对比及其智能巡检机器人的研究与设计》.《电气时代》，2008年07期.

[2]谢伟杰.《智能巡检系统在变电站中的应用》.《黑龙江科技信息》，2014年25期.

[3]张.《500kV变电站实行无人值守运行管理模式》.《通讯世界》，2014年17期.

作者简介：

三维实景范文第8篇

而我国导航电子地图市场在经过几年的二维时代之后,已经有四维图新、高德软件、易图通、瑞图万方四家图商将三维技术应用于地图制作。而易图通动态三维实景导航电子地图可以算是个中翘楚。

易图通动态三维实景导航电子地图的制作过程极其复杂,需多名外业采集人员在复杂道路进行360度拍摄,再通过自创的三维引擎驱动,实现道路的三维模型动态显示,对三维模型进行任意的平移、放大、缩小、旋转等变换;根据实地采集的实景资料,对色彩、材质、灯光等细节进行处理,逼真地在导航仪上动态地再现三维道路实景,实现高仿真三维虚拟实景动态的行车诱导。

记者在体验的过程中发现,由于动态三维实景导航电子地图行车诱导是根据真实场景绘制,所以在导航过程中,画面中行车场景和真实的驾驶场景一模一样,而动态三维实景导航画面出现的时间长短也根据驾驶习惯做了科学的处理。例如,当记者驾车路过北京西直门立交桥时,导航画面马上切换为动态三维实景导航模式,使复杂的西直门立交桥不再难走。同时,动态三维实景导航电子地图配以丰富的语音诱导信息,使复杂的行车道路变得简单明了,大大提高了驾驶的安全性。

把二维导航模式逼进死角的另一原因是3G的兴起。2009年被称为中国3G元年。苹果的iPhone已经将带静态三维实景的导航电子地图植入手机,将其变为手持导航设备。众多手机品牌也紧跟其后,加紧研发携带三维实景导航电子地图的3G手机。这也将是3G与GPS市场的有效结合。

三维实景范文第9篇

【关键词】3DMAX；三维GIS建模；应用与研究

随着计算机多媒体技术、空间技术、可视化技术、数字测绘技术、计算机图形技术等的飞速发展，“数字地球”的概念深入人心，GIS技术日趋成熟，运用三维GIS技术实现虚拟可视化场景已经成为现实。

一、三维GIS的研究内容

1.研究与发展

GIS经过三十多年的发展，理论和技术日趋成熟，应用己深入到测绘、土地、环境、电力、交通等诸多领域。但是目前的GIS主要局限于2维或2.5维空间数据的表达和处理，难以真实再现人们所生存的现实的三维客观世界，不能满足人们对三维地物的查询分析要求。在应用需求和计算机技术、图像图形处理技术等相关技术发展的多重推动下，GIS从二维进步到三维成为其发展的必然。

但是三维GIS的理论和技术远比二维GIS复杂，其研究还处于探索阶段，很多实际问题有待解决。由于三维GIS的巨大的应用潜力，众多科研机构、高等院校、公司积极投身于三维GIS的开发研究之中。

2.研究内容

三维GIS的研究对象可以归纳为4类，即点、线、面、体。其中的线不仅包括二维GIS中的平面曲线，还包括三维有的空间曲线，面不仅包括二维平面，还有三维中的空间曲面，而体则是三维有的研究对象。

由于二维GIS中缺乏三维实体操作以及处理三维几何和拓扑的能力，因此无法完整地描述三维地理现象，也无法实现三维的查询和空间分析。为了描述三维地理现象，三维GIS需要解决一系列的问题，如如何获取三维GIS的数据信息、三维实体模型中三维拓扑数据的描述等。而这些问题基本都是围绕三维数据模型而展开的。

对于三维空间数据模型的研究，首先由于GIS中需要处理的地理数据在几何特征、几何结构以及分辨率等方面的复杂性使得现有的模型和方法难以应用地质、海洋和大气等方面的模型构造中，这些应用方面的数据难以用简单的单元或函数进行模型化，其需要空间理论的扩展；其次是目前数据获取技术的不断发展对于三维数据模型的构造也提出了更高的要求，如何使用三维数据获取立体重建以及多种数据源的有机集成等问题的研究。

当前研究和开发三维GIS的思路可归纳为两种

（1）由于三维GIS首先要将地理数据变为可见的地理信息，因此人们从三维可视化领域向三维GIS系统扩展，这一点同早期的二维GIS来源于计算机制图管理一样，是从可视化角度出发的。

（2）另一方面，GIS需要存储和管理大量的空间信息和属性信息，因此人们又从数据库的角度出发向三维GIS发展。他们从商用数据库向非标准应用领域扩展，将三维空间信息的管理融入RDBMS中，或是从底层开发全新的面向空间的OODBMS，如GODOT， Geo02， GEO++， SmallWorld GIS。一个新的发展方向是将三维可视化与三维空间对象管理藕合起来，形成集成系统。

二、模型构建

三维GIS系统通过建模将地物模拟成可视化的三维地理空间数据，三维地理空间数据被赋子信息属性之后，与三维GIS的管理、分析功能相结合，从而构成三维GIS系统。三维GIS系统的数据是由大块区域的建筑、设备、地面及辅助设施模型组成，其中主要以大块区域的建筑、设备为主体，该部分的模型数据可采用3DMAX建模，结合建筑、设备的外观、模型赋色来实现。三维GIS的项目开展流程如下图所示。

三、3DMAX在三维GIS建模中的应用

目前，3DMAX是PC机上应用最为广泛的一款三维软件，和其他同类软件相比，它具有容易掌握、操作简单的特点。因此，应用三维GIS数据中的整个制作步骤可分为数据获取、数据预处理和三维建模三大部分。

1.数据获取

通过图形和图像两种方式获取三维GIS数据，收集整个厂区的AutoCAD图，以及后期人土拍摄的厂区中各个区域物体的实景照片。

2. 数据预处理

为了保证三维GIS建模土作的并列、有序进行，在三维GIS数据制作的前期阶段，将整个厂区的AutoCAD图划分多个区域，多个区域分别进行三维建模，对十三维建模所需要的数据进行预处理。依据三维GIS数据的内容，数据预处理分为二维矢量数据预处理和实景照片预处理两个步骤：

首先是二维矢量数据预处理。二维矢量数据是三维建模的基础和依据，但是二维矢量数据受表达方式限制，在二维矢量Au-toCAD图形中存在很多缺乏特征描述的信息，比如文字、地物符号、等高线、注记、标尺等一些辅助线。由十这些信息没有高程属性，在导入3DMAX之后，容易产生空间位置上的偏差与错位，故AutoCAD图形在导入3DMAX之前，需要以化繁琐为简单的原则，突出建筑、设备的外部特征，对二维矢量数据中非关键要素的点、线、注记、填充图案等信息进行删除和简化。

其次是实景照片预处理。通过人土拍摄的方式获取实景照片，不仅能表现建筑、设备外部特征的具置关系信息，还能制作出在3DMAX中用十表现虚拟模型外观的颜色。但是在实地拍照过程中由十相机像素、人为因素、天气情况等影响，实景照片中的建筑、设备与现实中对应的实景，极易在亮度、色调、饱和度等因素上产生差异。针对以上问题，采用Photoshop软件进行实景照片的亮度、色调、饱和度处理，最终实现模型颜色数据表现物体真实实景的颜色。

总结：

目前，三维GIS建模和可视化技术的各项工作都处于探索和实验阶段，还有许多的问题和想法需要在将来的学习和工作中继续追求和解决。真正的三维GIS软件还较少，现有的软件也只能完成显示和进行简单的分析。

随着三维GIS的发展，将会出现4D GIS，即在三维的基础上加上时间序列。随着计算机与空间技术的进步与发展，GIS将由各自分开独立的系统走向兼容与集成；从二维走向三维、四维，从单机走向网络，并最终走向社会和家庭。现有成熟的科学计算可视化技术己经为三维可视化要求打下了较为坚实的理论技术基础，三维GIS和可视化技术必将在更多的领域发挥它们更大的作用。

参考文献：

[1]孙敏，陈军.基于几何元素的三维景观实体建模研究[[J].武汉测绘科技大学学报，200025（3）： 233---237

三维实景范文第10篇

关键词：Smart 3D；实景三维建模；无人机；风景园林

在风景园林规划中，不仅可以通过无人机技术进行简单的影像制作和数据采集的传统二维mile，还能进行实景三维建模。Smart 3D就是针对无人机航拍影像的实景三维建模软件。传统的三维建模周期时间长，在经济快速发展的今天，时效性滞后的缺点无疑成为了传统三维建模的最大阻力，而通过航空影像进行的实景三维建模不仅克服了这些缺点，而且还更加具有真实性。

1 Smart 3D技术简介

Smart 3D是基于图形运算单元GPU的快速三维场景运算软件，它能无需人工干预地从简单连续影像中快速、简单、全自动地生成最逼真的实景真三维场景模型。Smart 3D可运算生成基于真实影像的超高密度点云，并以此生成基于真实影像位纹理的高分辨率实景真三维模型，对真实场景在原始影像分辨率下的全要素级别的还原达到了无限接近真实的极致。

在对照片的要求上，现在的国内无人机航拍，基本上是正射和倾斜角度集成在一起，这样能很好地提高工作效率，并且增加精确性。在对同一事物的同一个点的拍摄时，要求至少要3张以上70%，旁向重叠度>50%，效果最佳。

2 Smart 3D在风景园林测绘的应用方法

Smart 3D实景三维建模主要包括工程准备、空三加密、加入控制点和模型建立贴图四个步骤。

工程准备主要是把无人机拍摄的数据按照拍摄相机的不同放入不同的文件夹（一般拍摄时采用的都是一种相机），并且要把文件夹的路径改成非中文路径，最后创建一个新的工程jobs，再创建一个Block，把图片分组加载到里面。

空三加密就是对导入的照片进行大量的特征点计算和分析，同个特征点不同角度的匹配，最终确定照片之间的关系，生成点云图。空三完成后，就可以在图中看出各个航带的飞行情况，照片的位置、密度和覆盖的范围等信息。但是空三生成的过程并不一定能一次成功，有时可能因为照片的拍摄问题，包括清晰度，重叠度和角度等问题，或者是运行过程中出现的问题导致空三出来的点云有漂移和沉浮的问题，根据问题出现的严重程度，有时必须重新进行一次空三运行。课题来源：本论文由北方工业大学学生科技活动项目资助。

然后就是加入控制点，控制点加入后还要再进行一次空三的运行，控制点的加入能让生成的模型具有精确性。这样2次进行空三的运行要比直接加入控制点进行空三要节省时间，而且还能检测出更多的问题。

最后模型建立贴图，对生成的白膜进行纹理的贴合，处理模型中有空洞的地方，特别是水域，因为水域的纹理不明显，所以生成模型时可能会出现问题，必须进行切块，然后把每块修复好再整合在一起。

3 Smart 3D在风景园林测绘中的优缺点

Smart 3D在风景园林测绘中有很多的优越性。

一是Smart 3D技术能同时处理大量的数据，这要比以前更方便，更省时。特别是在风景园林行业，往往需要大量的照片处理，这要比传统的三维建模更加简单。

二是此技术生成的成果更加精确，因为不管是前期数据的收集还是后期的处理都不需要人为的干涉，减少了中间的误差，使得生成的模型更具有准确性和价值性。

三是Smart 3D技g具有兼容性，它可以结合其它建模软件，使模型处理和修改更具方便性，也更适合于风景园林测绘。

但是Smart 3D技术也存在着一些有待改进的缺点，如对于图像有一定的要求，图像必须具有很好地纹理性才能被很好地识别，对于水面、镜子、光滑的墙面等都不能很好地处理，必须经过后期的处理与修复。还有就是采集的图像比较多，导致在处理中可能会因为一些图像影响到生成的成果，要求在生成点云的过程中需要几次的修改和检查。

4 结论