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【应用】LiDAR倾斜真三维行业应用(工程级)——基于数据单体化&高精度

时间:2016-03-15来源:华正字号:

在前面两个专辑中,我们已经了解了LiDAR倾斜真三维的概念、特点,以及模型的效果与优化方法,本辑将重点介绍倾斜真三维单体对象化在行业应用中的必要性和优势,及LiDAR倾斜真三维的在行业中的一些典型应用。

自动化建模三维的出现促进了三维可视化的应用,各行业的用户逐渐接受并开始使用真三维进行空间展示和初级应用,并初步体会到了三维可视化带来的视觉冲击和直观感受。

然而,越来越多的行业用户开始不满足于此,他们更希望把三维运用到实际工作中去。用户普遍认为这么好的表现形式无疑将对他们的工作大有裨益,特别是面向非专业的领导或客户进行项目计划介绍时。于是,他们开始向信息系统/软件开发者提出应用需求。

应用首先要解决的问题——三维数据的单体对象化
面对用户的应用需求,开发者首先要解决的就是数据的单体对象化问题。这些用户来自城市规划、交通规划、国土不动产、公安武警、消防等很多领域,他们的工作都在一定程度上与空间相关联,空间、时间、人物、事件等组成了他们工作的要素,而三维的空间信息描述最为直观、具象,在这些要素中最适合作为各类信息承载体。要添加各类信息,可单体对象化的三维模型是基本的要求。  

单体对象化在应用中发挥的作用及优势
单体化的对象包括土地、建筑物、单户(以建筑外窗为单位)。将这些对象的属性信息与真三维数据关联,能够将许多管理机构原有表单化的管理与立体空间结合,使各类属性信息的立体可视化成为可能,更为重要的是以空间信息作为多重属性信息关联的纽带,其唯一性使得信息关联更直观、准确,也更容易判断和识别空白及重复的登记信息,在国家倡导的“多规合一”等城市发展道路上有着不可替代的优势。

倾斜三维单体化的误区
“做单体化太烦了”—— 我们常常听到有些生产单位这样抱怨(他们正试图在匹配三维上做应用开发,因此要先单体化)。对他们来讲,单体化的过程是将一体的数据(一张皮)分割为以建筑物为单位的单体。这个问题对于匹配三维基本是个无解的难题,还往往将他们带进死胡同——原因是面临着大量的人工操作,与此同时,模型中常见的拉伸、扭曲也给单体化工作带来极大困难。

换个角度思考,即使接受了这种大量人工操作的模式,回想一下,我们采用自动化建模的初衷是什么?是它的高效率。那么,这种模式就难免显得南辕北辙,背离初衷了。而LiDAR倾斜真三维在提交数据时,数据本身就是单体化的,这是由数据本身的组成结构所决定的,在这里不做赘述。

LiDAR倾斜真三维的行业应用
最近一段时间,城市的发展问题成为关注的焦点和热议的话题,中央城市工作会议2015年12月召开,是建国以来的第四次城市工作会议,上届会议早在1978年,现实的情况是改革开放以来,中国经历了世界历史上规模最大、速度最快的城镇化进程,此次会议如同久旱后的甘露,对城市工作的方向给出了指导性的意见,对统筹城市规划、建设、管理提出了明确的要求,其中强调:

● 要加强对城市的空间立体性、平面协调性、风貌整体性、文脉延续性等方面的规划和管控;

● 要推进规划、建设、管理、户籍等方面的改革;

● 要加强城市管理数字化平台建设和功能整合,建设综合性城市管理数据库

● 要增强城市内部布局的合理性,提升城市的通透性和微循环能力

2016年2月,针对城市规划建设管理工作,中共中央、国务院又提出了若干意见,将中央城市工作会议的一个尊重五个统筹解读、细化为九大类内容三十个要点,立体性、通透性及建设数字化平台整合与综合数据库仍在其中:

● 从整体平面和立体空间上统筹城市建筑布局,协调城市景观风貌;单体建筑设计方案必须在形体、色彩、体量、高度等方面符合城市设计要求;

● 建立利用卫星遥感监测等多种手段共同监督规划实施的工作机制;

● 推进城市智慧管理……促进现代信息技术与城市管理服务融合……加强市政设施运行管理、应急管理等城市管理数字化平台建设和功能整合,建设综合性城市管理数据库

在这样的时代和发展潮流下,真三维脱颖而出,为立体空间上的统筹、管理提供了优质的载体和平台。

典型应用 之 城市规划
规划方案对比、日照分析等工具帮助规管部门在形体、色彩、体量、高度等方面对单体建筑规划方案进行管控,以提升城市建筑布局的合理性及景观风貌的协调性。


多视角规划方案对比

规划方案日照情况的模拟

精准日照分析

天际线、剖面、可视性等分析工具是管控城市景观及通透性的好工具。

天际线

面分析

规划方案对广场地带视域的遮挡分析

在监督规划实施(违建查处)方面,真三维有着平面数据不可替代的优势。监管部门可根据不同监测周期将不同时间段机载激光点云数据进行高效叠加比对,然后再通过真三维数据确认变化地物的形态。对城市建设中建筑、绿地、道路等的变化监测提供了一种创新的技术手段。

对违法建筑进行查看和确认

典型应用 之 不动产管理及户籍管理
这些行业应用对数据单体化的需求尤为突出,三维的引入和应用对推进城市管理、户籍管理的改革有着非凡意义,也是许多其他拓展应用的基础。

土地管理

建筑物管理

房产登记(亦可用于户籍管理)

拓展应用 之 城市安全及重大事件安保

平安城市

日常监控点整合管理

重大事件安保的警力部署

○单兵系统路径、状况跟踪

○沿线制高点智能识别

○逐点勘察

○狙击手视域分析、有效射程量测

拓展应用 之 消防预案及应急指挥
灾情分析

○火点定位、基本信息

○特殊人口信息及定位

○辐射区内重点疏散单位

消防调度、作战部署

○火点斜距量测 & 道路通过性验证

○消防设施信息(含日常维护信息)调取

○监控点信息调取

○路线部署

整个系统中,我们看到将消防信息与人口信息、不动产信息、监控点信息等关联,并在统一三维数据上表现,能够提高作战部署的科学性和效率,同时便于类似应急事件的多部门联动。 这个建立在信息共享基础上的应用为我们描绘了一张蓝图,体现着建设综合性城市管理数据库及整合相应数字化平台能够带来的效益,也体现着一个城市在社会化管理、应急管理上的水平。

“工程级”应用的核心
通过上述的应用介绍,我们大体了解到三维在这些领域的应用收益。可能你会说除了与单体化相关的应用,有些三维分析在匹配三维里也能做,如规划方案对比、可视性分析等。其实不然,在不同的三维数据上用同样的分析工具做分析,其结果可能是有差异的。这种差异的根本问题不在分析工具上,而取决于三维数据的精度。

对准确性要求不高时,这种差异可能并不突出,但如果对准确性要求提高了,就意味着对数据的准确性也提高了,如狙击手射布防、消防指挥中的量测等。这样的应用就是我们题目中提到的“工程级”应用,三维数据一般要达到或优于1:1000比例尺测绘用图精度。

希望本篇中的介绍能够起到抛砖引玉的作用,并期待着各领域的用户提出更多应用需求,为共建和谐、宜居的城市,发挥应有的价值。

关联阅读:

● LiDAR倾斜真三维专辑一:【新名词】LiDAR倾斜三维——自动化建模三维中的全能选手

● LiDAR倾斜真三维专辑二:【图集】“快工”也能出“细活儿”——LiDAR倾斜三维建模成果展示

● 中央城市工作会议在北京举行

● 《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》印发