基于三维模型可视化的国土资源综合监管平台研究

倪湘江 新疆维吾尔自治区自然资源信息中心(新疆维吾尔自治区自然资源档案馆)

一、国土资源综合监管平台国内外研究现状简要分析

国土资源是人们赖以生存的物质基础，其对于社会经济的发展有着很大的促进作用。而对于国土资源的管理而言，其过程十分复杂，主要是由于国土资源范围广泛，同时还需要承担繁重的任务，因而对于国土资源监管平台等的研究十分重要。对于国土资源综合监管平台的建设而言，我国很早便开始使用遥感影响资料进行全国土地核查工作，同时在后续的发展过程中又对西部地区土地利用的现状进行了调查研究，1999年我国启动了长达12年的土地利用状况遥感监测工程，对于人口数量比较大的城市每年都会进行遥感监测，由此能够清晰地掌握城市建设用地的规划布局。此外，在当前的发展过程中我国在国土资源检测方面也取得了巨大的成就，主要体现在国土资源网络管理系统的建立以及矿产资源等全国大型数据库的建立等。当前我国致力于三维可视化建模方法的研究，但由于起步较晚，该方面的研究仍然存在着很大的问题。就目前而言，国土资源综合监管平台三维建模与可视化的研究过程中所存在的问题主要包含以下几点，首先是三维模型的空间分析功能还未满足实际应用的需求，此外，模型数据的可操作性也比较差，这就导致纸质图纸资料的整合比较困难。本文即在三维建模方法的基础上，根据三维数据获取的方法来建立相应的方案，以此来构建国土资源数据库，同时还对三维模型数据的管理进行分析，以此来促进国土资源综合管理的进一步发展。

二、国土资源综合监管平台三维模型可视化关键技术研究分析

(一)三维模型数据的获取方法简要分析

本文中所采取的三维模型数据获取主要是通过对遥感影像所获取的图像进行研究分析而建立的，在此过程中主要需要对图像进行诸多方面的处理工作，例如正射校正、调色处理等，其中正射校正主要指的是根据全色影响的地形特点，在影像上来选择适合多项式纠正所需要的多个控制点，同时还需要对全射波段影像数据进行纠正操作，纠正过程中需要严格的依据所选取的控制点进行，在完成了所有的纠正操作后，便需要检测影像数据应用的精度，确保检查点的差值不大于控制点误差的2倍。影像融合则是指生成新的合成图像的过程，在新的合成图图像生成之前，主要是利用空间分布率来进行有效的复合变化，同时借助多光谱的影响对空间分布率进行研究，以此来帮助生产变化后的新合成图像。在此过程中能够最大化的提高融合影响的空间分布率，同时也能保持其原始的信息，以此为后续的操作提供便利。调色及镶嵌则是对光波段进行有效组合的过程，一般的，主要是对红外、红光等进行组合，在此过程中需要对融合之后的影响进行彩色调整，并做好相邻影响的镶嵌处理工作。本文中所研究的城市区域为低空航摄遥感影响，在此过程中需要做好相应的正射校正，以此更好地展现出城市区域的基本模型。当前进行三维建模的过程中，由于技术方面的不完备，导致该工作主要是人工操作进行的，因而实际操作过程中会耗费大量的人力物力，因而对此做出改进，需要将影响做成垂直投影的真正摄影像图，之后再将影像图合理的进行投射，由此建筑物模型三维建模便有效地完成了。对于城市三维景观而言，可以通过航空影像进行处理，一般的，城市的地形以及建筑物等都可以借此也得到有效的表达，而航空影响也能够有效的得到这类实体对象的相关纹理，帮助后续操作的进行。同时能够直接看到的墙面就直接利用航空影像进行获取，而对于无法直接观察到的则可以实地拍摄或是利用其他方面的技术进行获取，并借助于相应的软件来进行建筑物模型的粘贴，如图1所示为建筑物模型图片，这是经过纹理粘贴后所展示出的基本图像。此外，对于一些大面积的真实场景而言，其三维建模技术的可视化领域研究也是极为重要的，一般的，其获取的方式主要是通过人工测量高程、利用遥感卫星星载设备获取地形高程数据以及利用数字摄影来测量等。当前在城市大规模对地物进行三维模型构建也广泛地采用DEM进行。

图1 粘贴侧面纹理之后的建筑物模型

(二)三维模型建模方法的简要分析

一般的，可以将建模方法分为三类，分别为模拟建模方法、版模拟建模方法以及测量建模方法。而测量建模中常用的方法有依图而建、数字摄影测量等，本文中所介绍的为依图而建的测量方法，所谓依图而建，主要指的是根据往年的资料进行建模，在此过程中，诸如地形图、建筑立面图等都可以作为建模的基本资料。该方法的应用能够有效地利用各种形式的资料，并将其纸质内容较好地转化为模型的技术路线，因而很大程度上提供了便捷，减少了人工操作的难度。该测量建模方法在当前的应用中也比较常见，其建模思想经过多年来的发展已经较为成熟，应用实例也比较多，但相较于其他的人工操作而言，也是比较复杂的，操作工序较多也是其缺陷之一。在经济方面对于相关人员的技术水平要求不高，因而该方法的成本比较低。

三、基于三维模型可视化的平台设计简要分析

(一)国土资源综合平台设计的目的简要分析

当前我国三维建模技术的发展也是尤为迅速，该技术的快速发展很大程度上促进了对于仿真三维模型质量检查等技术的发展，同时对于综合监管平台的建设也有着很大的帮助。目前我国国土资源综合管理平台的建设过程中，其最为根本的目的便是以三维可视化的形式来有效地展现出城市景观的基本面貌。具体而言，便是有效的利用遥感影像技术来对城市的某些资料进行获取，并在得到后将之导入数据库，据此有效的建立起国土资源管理体系，帮助对国土资源进行有效的监理管控，同时也能够帮助国土资源监管部门更好地进行相应的监管以及执法操作。总体而言，对于当前城市三维可视化的分析十分重要，实现国土资源综合监管三维可是化也是当前研究的重要内容。

(二)基于三维模型可视化国土资源监管平台的需求简要分析

基于三维可视化国土资源监管平台的建立十分有必要，国家对于该方面的发展也投入了更多的精力，在此过程中，监管平台主要在数据以及功能等方面有着严格的要求。一般的，国土资源监管平台需要遥感影像以及地形图等作为研究对象，并通过纹理映射技术来有效的提高三维可视化效果，帮助更好地进行国土资源的监理。此外，在地形图的制作过程中，需要相应的高程数据作为支撑，这也是当前基于三维模型可视化国土资源监管平台建立的重要内容，最后在专题图方面的要求也是不可或缺的，为了进一步提高综合监管的范围，需要使用到专题图件数据，在此过程中，例如耕地保护、土地利用数据、地质环境等专题图数据都是必要的，这也是模型建立的重要部分，在国土资源综合监管及服务的建立过程中，专题图也很大程度上有利于相关决策者做出正确的判断。在性能方面的需求主要是保障平台能够顺利的进行运行，在此过程中，平台的二次开发需要满足平台所具备的扩展要求，以此方便进行维护，同时也能够按照要求来调整应用功能。该平台搭建过程中包含数据导入、三维建模以及监管指标等模块，都需要进行分层模块管理。

(三)平台总体设计简要分析

一张图综合监管平台搭建过程中，其基础空间数据采用比例地形图，由此能够使模型的尺寸以及效果更加的接近真实的场景。城市三维模型的建立有着十分重要的意义，其基本的模型数据如图2所示。在此过程中，利用现有的数字测图能够更好地提取几何数据，同时有的建筑物的侧面也是可以有航片直接得到的，遮挡的部位则利用相机实地拍摄即可完成，之后还需要利用相关软件对图像进行处理，以此来最大化地还原三维场景。

图2 三维模型数据的内容

四、结语

本文中就基于三维模型可视化的国土资源监管平台的建立进行了深入的分析研究，在此过程中重点分析了三维模型建立的数据来源以及具体的平台建立目的等，由此来方便国土部门决策者做出更好的判断。