实景三维可视化系统在城市管理中的应用与研究

实景三维可视化系统在城市管理中的应用与研究

陶佩   占静   胡世伟   郭雨晴   胡锦泉

武汉天际航信息科技股份有限公司   430223

摘要：随着科技的飞速发展和城市化进程的加速，智慧城市建设逐渐成为全球关注的热点。三维显示是打造智慧城市，提升城市管理水平的重要工具。本文以空间地理信息为基础，总结了实景三维中采用的数字化应用技术，论述了实景三维可视化系统的应用方法，希望为全面推进城市管理信息化，提高政府部门管理、决策和应急处理等能力，提供一些思路和建议。

关键词：实景三维；智慧城市；城市管理；三维可视化

一.引言

实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间，是新型基础测绘标准化产品，是国家新型基础设施建设的重要组成部分，为经济社会发展和各部门信息化提供统一的空间基底。

在当前的社会背景下，数字化城市建设优势尽显，相较于传统的二维建设城市规划，实景三维技术已经在测绘等方面大展拳脚，使得数字城市建设更加依赖于实景三维重建技术。实景三维技术基于市政信息、城市的空间构造信息等建立了数字化城市，在虚拟的网络中创造了虚拟的数字城市，使得市民可以在电子市政部门办理业务、电子银行进行快捷转账；更有很多依托于实景三维技术所发展起来的新兴行业。

二.实景三维可视化在城市管理中的优势

数字化城市建设的框架支撑主要由信息技术、服务目标以及基本概要组成，数字化城市建设需要有完整的城市数据，而数据的来源就离不开信息技术系统、全球卫星定位系统、城市综合功能地理信息系统技术、数字化城市管理技术、虚拟现实技术、云数据系统、元数据与宽带网络建设等多种技术手段，通过这些技术手段的使用，对空间信息数据进行分析整合，从而体现城市综合信息水平的应用价值。

实景三维可视化系统在助力城市建设方面发挥了重要作用。一是在城市建设交互设计方面，利用数字孪生技术重塑工程项目周边环境，建立信息数据模型，设计师在可视化环境中进行交互设计。二是在城市建设优化设计方面，三维数字底座可以可以提高设计的准确性，并验证产品在真实环境中的性能，降低设计成本，增加产品设计多样性。三是在城市建设场地分析方面，三维数字底座帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点，从而做出新建项目最理想的场地 规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。四是在城市建设功能分析方面，三维数字底座甚至可以做到建筑局部的细节推敲，迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。五是在城市建设空间分析方面，三维数字底座在建筑策划阶段的应用成果还会帮助建筑师在建筑设计阶段随时查看初步设计是否符合城市建设的要求，是否满足建筑策划阶段得到的设计依据。六是在城市公用设施分析方面，三维数字底座利用数字孪生技术通过对各类管线进行统一信息化处理以市政规划数据库为设计基础进行相关管道的设计布线，就可避免错误发生，从而优化管网布置，提高设计及经济效率。

为了保证数字城市建设的准确性与有效性，城市实景的三维建筑模型是数字城市建设的奠基石，数字城市建设过程中应当充分协调发挥出摄影测绘技术的实用价值，测绘量取城市建筑的数据模型，可以采用无人机航拍来获取更多的实景三维模型数据，保证其真实性、完整性以及高精度标准。经过处理以后，生成航拍测绘城区建筑的实景三维场景模型，并以此为基础，通过三维建模软件对所测绘的建筑模型与场景模型进行二次调整，对数字化城市建筑模型中的重要建筑进行具体化、精准化的调整，从而完成实景三维模型建设。

三.实景三维可视化在城市运营管理中的应用

实景三维建设作为智慧城市建设中重要的一环，可以为智慧城市提供可视化数据基础支撑，智慧城市则为实景三维成果打开了多样化的应用大门。

智慧城市和实景三维成果融合可以打造虚拟智慧城市。虚拟智慧城市的实景三维建设，包含三维语义建模和实景三维建模等。通过三维可视化打造的虚拟智慧城市是一个集动态三维城市模型与数据协作的平台，通过将所有的传感器和摄像机汇集在一起，从而实现动态监控与管理。三维可视化后的城市模型不止有逼真的模型效果，更可以通过模型，城市管理员能够可视化地知晓每栋楼精确的尺寸，每扇窗子的位置，甚至是建筑的材质。不同于普通三维地图，实景三维可视化可以进入每栋楼的内部去了解形状与构造。

实景三维可视化除了收集了三维模型的基本地理信息，还可以整合了政府机构的数据、互联网信息、物联网设备的实时动态数据。通过整合政府相关数据，可以实现城市数据监测智能化，进行城市日常数据的检测，如空气质量、噪音级别、紫外线指数等，均可通过城市平台可视化数据统计分析出结果，对比传统人工采集数据，省时又省力。

实景三维可视化还可以帮助实现社区管理智能化。在实现智能化的社区里，社区通过安装大量的传感器，再加上和各类企业进行合作，居民用水用电、垃圾杂物产生的数据可在平台实时获得。

实景三维可视化录入大数据并通过智能程序让向居民开放，居民可以通过智能程序，可以得到这些日常数据的反馈，用来帮助他们养成节约用水用电的习惯，从而节省开支。

通过实景三维可视化收集汇总这些数据后，通过分析和计算机模拟可以改进城市规划，以及城市的设计和运营。实景三维可视化帮助实现智能交通，开启拥堵密度视角。另外，随着道路自动驾驶的快速发展，道路车辆的各项参数、交通状况等数据会被采集到实景三维可视化平台。平台上既可以模拟各类交通行为，用来预测道路安全，也可以实时监测违法违规行为等，总而言之，对改善城市道路布局和交通状况很有帮助。智慧城市的建设和规划，归根结底少不了三维可视化模型数据的支撑，由此可见三维建模的重要性。

四.结语

在城市管理领域，实景三维技术正逐渐成为推动城市发展的新引擎。通过以精准的数字模型呈现城市真实场景，实景三维技术为城市决策提供了全新的思路和工具。从规划设计到交通管理，从环境保护到公共安全，从旅游推广到教育培训，实景三维技术正深刻影响着城市管理的各个方面。

参考文献

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