实景三维在数字乡村智慧管理平台中应用

近几年来，由于信息可视化与网络通讯的蓬勃发展，使得 GIS 在都市的各个领域得到广泛应用。通常的应用平台都是以二维地理信息系统为基础，尽管常规二维信息应用平台能够进行数据表达和分析，但是，其在三维信息和数据内容表达方面还存在一些不足。数字乡村智慧应用平台形成可视化浏览与人机互动的视觉传递方式，让用户在家里就可以享受到真实的游览体验和互动体验。

一、项目背景

传统的二维地理信息资料，如图文、图表等，在使用时显得单调乏味，不能让人有一种置身其中的感觉。真正的三维 GIS 资料能够提供直观、明确的文本效应，为原有二维数据增加建筑物一侧的材质资讯，可以从多个角度地查看和管理村内的各种交通、水系、绿化、地貌等要素。

本课题以某村为研究对象，村庄内已建立相对完备的人物、交通等数据，但目前的社区管理模式仍然停留在传统电子文件格式，无法实现对居民与房屋状况的对应关系的可视化表达。根据社区的需求，这次将原来的电子文件式人物信息、地貌图信息以及街道内的监控清单数据，以及真实的三维模型进行融合，实现可视化、实时检索和精确定位。村内原有的两条观光路线，这次将两条观光路线与全景漫游的方式相结合，增加两条观光路线，以便于对景区进行宣传，并提升游客的直观体验。

二、技术路线

（1）文字数据采集： ① 人物信息数字化； ② 地貌图数据库； ③ 监测清单； ④ 路线全景图。

（2）建立真实的三维模型： ① 进行现场勘察，掌握项目区的真实状况；② 制定航线； ③ 获取影像控点； ④ 采用飞马 D2000 型飞行平台，安装D-OP3000 型倾斜相机，采集原始数据； ⑤ 空三解算； ⑥ 三维实景模型建立。

（3）平台数据整合：将生成的真实场景三维模型和社区内现有的数据进行整合。

三、实施方案

（一）现场踏勘

首先要勘察这片区域，找到适合着陆点的地方，尽可能选在地形平整、视线好、着陆点没有任何障碍物的地方。飞机起飞和降落地点选定后，就可以开始有关的设备的测试工作，包括架设地面站、飞机装配、飞机检验、电池的安装、传感器组件的安装、磁罗盘的修正。

由于测区整体地势较低，不存在高建筑物，因此，在此基础上，根据测区现有的地形图数据，选择最佳的航飞方案和像控点布置方案。

（二）外业数据获取

此次飞行使用的飞马 D2000 是由飞马科技研发的小型长航时、高精度测绘、遥感和视频等多种功能的四旋翼飞行器，搭载测量、倾斜和激光雷达等模块，具有多源信息采集功能。本项目采用飞马 D2000 搭载倾斜摄影模块 D-OP3000 传感器进行数据获取。飞马 D2000 系统的标准起飞重量是2.8kg ，标准负载是 200g ，持续时间 74min ，可以进行高空飞行，可以迅速地将机械臂折叠起来，整个机器可以被放入特殊的包装盒中，使用新颖的电池保护方式，可以很容易地看到电池的电力和其他参数，并知道运行情况。飞行平台平稳，图像质量优良。

为确保像点获取的准确性，采集方式使用控制点测绘 3 次，每次平滑60 点，一次1 秒采样、60 秒延时采样。图像控点标记呈L 形布置，长 40cm ，宽20cm，外角提取法实现像控点的提取。

（三）内业数据处理

在外业取得的影像数据、pos 数据、像控点数据，导入三维建模软件，并以空三加密方式完成。

刺点后空三对精度进行检验，对符合条件的三维模型数据进行输出。

（四）图文资料整理

将社区所获得的已有文字资料，按村组分类，交流核实各种人员和房屋状况、监测清单等的完整和现状，剔除和精简地形图信息中的多余数据，增强矢量数据的简洁和可用性，让住区数据与真实场景的三维模型和电子地图结合更加完备和实用。

（五）数字乡村智慧平台集成

在三维倾斜三维建模中，嵌入当前的 GIS 空间信息以及住户信息、社区规划、监管清单等信息，为各类信息与实景三维模型和电子地图制作标注与关联，实现三维与二维的结合，便于以后查询与管理。

四、数字乡村智慧平台应用

数字乡村建设使乡村管理更加方便、高效，许多地区利用数字政务软件或平台，向基层传达上级的指令，使每个人都能根据自己的实际情况，找出相应的对策。同时，还能利用平台或软件，把村庄的大小事以线上讨论方式来解决，用网格把整个乡村分割成若干小块，由专人来处理相应的区域内的问题，从而大大提升工作效率和执行力。

（一）房屋及人员信息查看

当用户选择村落名字时，系统就会高亮显示村落的范围。将会直接跳转至该村庄的中心，在其右边的一块屏幕上，列出该村落的街道、小巷和建筑，与此同时，下面的个人界面会显示出这条街道、每一栋楼的居民信息，当点选人员的时候，就会出现一张居民信息卡，进行二次绘制。

（二）乡村社区网格化管理

当用户点击村落时，右边就会出现这个村落的构成格子信息，一旦选定网格信息，系统就会自动甄别出“ 常住户” “ 外住户” “ 空壳户” 等不同类型的居民，选取不同的户口属性，绘制出相应的模型，从而实现精细、直观的人房一体化管理模型。

（三）数字文旅板块

平台与全景漫游技术相结合，只需一次单击，就能进行跳跃位置的操作，当用户和图标互动时，就会弹出全景漫游视窗，可以通过方位选择和环顾来浏览该地点。

（四）智慧安防

这一功能既可以实现“ 实时监控” ，也可以实现“ 安防门磁” 。“ 实时监控” 是指用户通过“ 监控列表” 下面的监控资料，便可以直接到达对应的门禁系统所处的地理位置，并且能够看到门禁的开启与关闭时间，以及目前的状况。还可以满足疫情防控需要，将该系统与“ 数字乡村” 系统联网，让工作人员可以通过该系统查询到各个出入口的位置，并依据国家相关部门的相关规定，在各重要区域、外地返回的居民居家隔离等情况下，保证疫情防控的及时性与准确性。

五、实景三维应用的影响及前景

实景三维技术在数字乡村智慧管理平台中的应用，这对于改善乡村治理效能、推动乡村经济发展、改善农民生活具有重要的现实意义。随着科技的发展与普及，实景三维将会在“ 数字乡村” 建设中扮演越来越重要的角色。未来，实景三维技术将与云计算、大数据、物联网等先进技术进一步融合，从而为“ 数字乡村” 的智能化管理提供更多的数据支撑与更高层次的服务。

结论：项目计划采用飞马 D2000 型无人机获取的航飞影像，采用空中三坐标系的 Smart3D 影像数据进行空间三数据的空间分析和模型构建，构建智能、高效、清晰的三维空间数据可视化应用平台。该项目涉及的村落共有2500 余户，该平台能够匹配居民的信息，房屋的地点、面积、居住状况等，便于实时追踪、查询和管理，从而解决传统的现场调查和走访等工作，达到基本的智能管理。数字乡村的建设有助于乡村逐渐走向信息化数字化，在各个领域缩短城乡之间的差异，同时，还可以将城市的一部分可利用资源通过互联网带入乡村，使更多人能够享受到城市的相应支持，从而推动农业乡村的数字产业化。

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