实景三维在自然资源管理中的应用浅析

摘要：在过去，人们只能通过传统二维地图对现实中环境地貌进行缩略表达，除了制作过程较为复杂之外，大量实际场景中地形地貌里的细节都无法如实还原到位，如地形纹理、地理高度、地貌形状等等，往往所绘制出的二维地图都与实际场景有较大差异。随着科技不断发展，实景三维技术应运而生。本文以实景三维技术为中心，简单对其获取三维的两种方式进行介绍，着重探讨了其中一种技术，即“DOM+DSM”技术方法所产生的实景三维在自然资源领域中应用前景，希望为自然资源管理行业提供一些参考建议。

关键词：实景三维;自然资源管理;应用浅析

引言

实景三维也被称作全景环视或者360°全景，能将真实世界一草一木通过实际景观视图表现出来，融合各种信息采集和制作手段，创造出具有真实场景纹理，能被测量的实体化三维场景。人们最开始发展实景三维技术时是为了直观地显示区域地形地貌，只适用于军事领域，后来才逐渐应用到与群众日常生活中，包括城市规划、城市模拟、建筑设计等并逐渐获得群众认可。

1、获取实景三维的技术理论

1.1 倾斜摄影技术

倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来逐渐兴起的一种高新技术，其改变了过去正射影像只能从垂直角度拍摄的情况，通过在相同飞行平台搭建多个传感器，同时从1个垂直镜头、4个倾斜镜头共五个不同角度进行图像采集，将用户引入真实、可观性强的世界。倾斜摄影技术的主要运用是通过高效自动化的三维建模技术，对具有准确地理位置信息的实景三维场景进行快速构建，直观把控目标区域内山川地貌与所有居住物细节特征，为群众提供更优质服务[1]。

1.2 “DOM+DSM”模式

近几年，诸多研究人员利用多源数据特性，将多源数据进行融合从而创建出三维建模，不同数据源建出来模型效果也有巨大差异，根据不同数据源建立三维建模这种方法也是现代三维重建重点发展方向。在实际工程应用中，部分范围较大的场景建模都是多源数据融合的结果，因为单一数据源会对模型品质、精准度产生一定影响。随着航测、遥感技术持续发展，利用数字正射影像（DOM）叠加包含建筑物、桥梁、植被数字表面模型（DSM）已经成为生成数字三维成果的有效手段，其主要原理就是通过航空摄影获取大范围高分辨率正射影像，并辅以机载激光雷达手段得到正射影像无法获取的地面高程信息，两者有机结合可生成大区域精细化实景三维模型，如图1所示。该技术具有高精度、低成本、信息广泛等特点，因此将数字正射影像测量技术与地面表面模型获取技术相融合，在生成三维模型过程中发挥着重大作用[2]。

图1  实景三维生产流程图

2、三维成果在自然资源管理中的应用

2.1 自然资源调查监测中的应用

在统一的实景三维地形图基础平台上，将三维地形、专题地图层和精细三维模型数据进行整合，可以构建全要素三维可视化场景，真实展示该区域的山、林、田、湖、草、沙等风貌，实现自然资源多源数据集成到全要素三维可视化管理。

2.1.1 第三次全国国土调查

第三次全国土地调查利用实景三维可测量、直观、逼真的特点，对内部行业进行逐一验证，提高行业内部准确性，无需大量的外业调查和举证，减少外业举证量;对于真正需要实地验证的地图点，可以更方便地确定验证路径和三维场景中位置角度，从而缩短工作时间，保障成果质量。

2.1.2 坡度分析

利用实景三维模拟结果，可以直观地分析和测量各种自然资源坡度。例如，将耕地数据叠加到三维数据上，就可以直接读取耕地坡度信息，为耕地分类分级提供依据。其次，将耕地和定级数据用三维数据进行叠加后，如果耕地坡度与定级数据不一致，可以找出差异范围，从而辅助耕地定级调查，还可根据坡度对退耕还林、还草等项目进行辅助。

2.1.3 矿产资源调查监测

通过矿山位置、矿区土地侵占、固体废弃物堆、尾矿库分布等信息，以及矿区地表覆盖、矿区沉陷区地表变形、边坡高程统计分析、各类矿区地表覆盖面积等可量化指标，确定了坡度形状变化等。全面、准确、及时地掌握监测指标现状、动态变化和发展趋势。其还可以使用时段遥测三维动态监测结果分析矿产资源，结合矿产资源利用率和生态变化对矿产资源进=进行有效开采，并为矿产资源管理部门提供基本数据。

2.2 国土空间规划中的应用

国土空间规划离不开地形分析，如双重评价中的资源环境承载能力评价、水资源涵养评价、三带三线划分等。三维真实场景能够真实地展示规划范围内的建筑及周边情况，能够准确评估规划面积、体量、高度控制分析等关键指标，辅助规划分析。

2.3 国土空间保护与合理利用

想要节约利用土地空间就必须对生态系统完整性、各类国土空间要素合理利用和保护进行统筹考虑，将实景三维技术全面覆盖国土空间利用控制范围、要素和类型。以流域使用管理系统为例，在三维环境中可以利用DSM数据直接显示出流域范围、表面积、方位等。通过多时相DSM，反映出流域周围植被、建筑等信息变化，然后与土地利用状况数据进行叠加，为流域空间治理提供了依据[3]。

2.4 生态修复中的应用

例如，在三维场景中，可以通过获取尾矿库区域不同阶段的DSM数据，对矿区剖面进行比例分析，并获得转换信息。计算矿区体积和表面积可以准确掌握矿区尾矿库区域地形变化情况，为尾矿库管理提供依据。

2.5 地质灾害预警中的应用

在三维场景中建立地质灾害监测分析模型，根据滑坡泥石流监测数据与遥感图像对边坡数据、视频监控、救灾物资与兵力、导航数据、地形等数据源进行分析，可以充分在三维场景中展现受地质灾害影响的区域、重点防治对象、受灾房屋、受灾人员、疏散路线、救援力量部署等信息。

总结

由此可见，实景三维是通过虚拟空间技术，跨越时间与空间限制，以数字模型展现虚拟现实的一种技术。将实景三维与基础数据结合可以充分作用于自然资源调查、国土空间规划、国土空间利用控制、生态恢复和地质灾害预警等多方面，可提升资源开发管理，提高规划设计合理性。

参考文献

[1]王维，王晨阳.实景三维中国建设布局与实现路径思考[J].测绘与空间地理信息，2021，44（07）：6-8+14.

[2]实景三维中国建设的认识与实践[J].中国测绘，2021（01）：80-81.

作者簡介：张云，1980年10月，本科，高级工程师，研究方向：地理信息系统。