2017年 6月13日，由泰伯網(wǎng)主辦、主題為“空間大數(shù)據(jù)的崛起”的WGDC2017，在北京國家會議中心盛大開幕。大會由空間信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務平臺泰伯主辦，秉承不斷引領和促進空間信息技術創(chuàng)新與變革的宗旨，WGDC已走過六個年頭，如今成為全球最具前瞻性的跨界創(chuàng)新風向標。

　　14日，峰會上，南方測繪無人機事業(yè)部技術總監(jiān)李程做了精彩演講。以下為演講實錄(未經(jīng)本人核實)：

南方測繪無人機事業(yè)部技術總監(jiān)李程

　　很榮幸由我第一個給分享一下內(nèi)容。我要分享是無人機的數(shù)字城市可視化解決方案。說到時候地理信息，我們不得不說一下測繪，測繪可以說是地理信息的一個基礎，測繪是將地球數(shù)字化，把地球各種數(shù)據(jù)采集回來，采集到這些數(shù)據(jù)以某種格式，某種數(shù)據(jù)或者形式傳遞給地理信息系統(tǒng)進行分析，然后人們就可以把這些數(shù)據(jù)加以利用，去決策，去導航，我們從一個陌生的城市，剛下火車之后怎么樣去到目的地，這就是通過以前測繪的師傅工人把這些路網(wǎng)信息采集回來加以利用這些路王信息規(guī)劃怎么樣坐車，怎么樣去理想的目的地。要構建一個地理信息系統(tǒng)首先是離不開測繪，我們需要從測繪的數(shù)據(jù)構建這個地理信息的保障系統(tǒng)。

　　傳統(tǒng)的測繪數(shù)據(jù)，基本上主要就是一個地形圖以及地籍圖，地形圖描述地面的起伏變化，地籍圖把房屋信息給數(shù)字化表示出來。在傳統(tǒng)的測繪數(shù)據(jù)里面，是多維的，地形的話以前沒有辦法詳細描繪出來這個立體的變化，房屋也是壓在這張圖，只是層高表示出來。我們高考的時候地理老師教我們登高線緩的地方是山坡，我們需要費力讀同這些圖?，F(xiàn)在技術的發(fā)展，我們也許可以用更立體，更具體的方式查詢以及觀察這種數(shù)據(jù)，這就是我們接下來給大家介紹的一些地理信息的立體系統(tǒng)。南方測繪也在這些方面做了一些努力，嘗試把以前三維數(shù)據(jù)轉化到像右圖添加現(xiàn)實光和場景的三維場景，這個的話以后大家看地圖或者是查詢數(shù)據(jù)的時候，也許就不需要看平面，而是一種立體的展現(xiàn)，可以查詢到用鼠標點擊或者手勢點擊到這個房子的要素信息。這是我們對這個虛擬城市建設的構建的路線圖，首先先說一下我們構建的素材，首先有地形數(shù)據(jù)，數(shù)字高程模型DEM以及無物數(shù)據(jù)，數(shù)字線劃圖DLG，還有一個影像數(shù)據(jù)，數(shù)字正射影象DOM，還有最近新起的模型數(shù)據(jù)，建筑物網(wǎng)格的模型，MESH。

　　先說一下素材怎么獲取，以前使用RTK全站儀，把這些地物的要素采集回來。后面有了衛(wèi)星之后就可以使用衛(wèi)星獲取搖桿影像，近幾年人們還發(fā)現(xiàn)了使用無人機采集地面的低空搖桿數(shù)據(jù)就可以把拍攝監(jiān)控拍攝清楚，從而檢測一個網(wǎng)格模型。使用無人機還可以通過攝影測量一些技術手段，前幾個獲取手段同樣的目的，可以生程數(shù)字模型，同時我們無人機事業(yè)部選擇使用了無人機的方式獲取全要素的地理信息的測繪數(shù)據(jù)。

　　首先我先簡單介紹一下我們無人機在低空攝影測量的一些方法以及手段。首先要采集數(shù)據(jù)，需要有設備以及硬件，我們的硬件的話有多款無人機的系列，找到我們提供的輕辦固定翼無人機，還有八旋翼無人機，還有碳纖一體多形多旋翼無人機。首先固定翼的區(qū)別，就是它飛得高，飛得快，適合于適合大面積地形采集，如果樓房這種側面信息需要相機傾斜角度拍得清楚，需要多旋翼無人機，對地面建筑物進行一個側面的拍攝。這就是我們所使用的光學傳感器，主要就是數(shù)碼相機。從民用級別的微單單反到工業(yè)級別的都可以掛載，可以多鏡頭，我們使用了手機QS2的相機，涼州布局，一個是鏡頭布局，覆蓋面比較廣，還有兩鏡頭布局，機動靈活，可以兩個相機實現(xiàn)兩個方位的拍攝，就可以比較高效率把建筑物的側面采集回來，續(xù)航更長時間。無人機還搭載了后差分模塊功能，精確無人機拍攝曝光點的位置，如果不使用差分的話我們就可以有一個控制點對我們采集的影象進行一個地理信息的定位，否則軟件里面沒有辦法被感知到照片，這張照片是具體的位置，使用后差分的模塊對傳統(tǒng)的測繪來說可以極大控制這個地面的采集點，提高這個外業(yè)的控制效率，這些采集回來的數(shù)據(jù)我們應該怎么樣處理，達到我們最終想要的效果。這這里的話一個技術路線圖的形式給大家展現(xiàn)一下，如果說原始得到的數(shù)據(jù)就是外業(yè)得到正攝影象還有一個地面控制點以及傾斜影象，我們需要一個地理測繪數(shù)據(jù)剛才我所說的四種數(shù)據(jù)。解決方案，相當于把這兩個數(shù)據(jù)橋接，或者把同傳連接起來，這樣可以從我們從此岸到彼岸的過程。

　　數(shù)據(jù)處理，把固定翼拍攝的照片以及地面控制點以及傾向里面輸入到空三軟件里面，解算之后可以得到數(shù)據(jù)正攝影象以及數(shù)字高程模型，這是通過結算以及加密得到的，這是數(shù)字高生模型的一個效果。我們可以把這些照片拼接起來做一個正攝，得到數(shù)字正攝影像圖。此外我們的空三軟件得到解析之后，還有一個成果，內(nèi)外方位元素，使用這些影像跟這個精確位置通過一個立體采集的模塊，我們就可以得到一個數(shù)據(jù)線畫圖，這是搖桿里面經(jīng)常所說的立體采集系統(tǒng)。立體采集系統(tǒng)使用一個Idata立體測繪系統(tǒng)，把地面上的一些要素采集出來，形成我們的地形圖或者是地籍圖。這是地形圖的一個事例，構建數(shù)字城市所需要的就是這所房子，紫色的一個矩形圖以及路網(wǎng)的信息。

　　最后我們使用傾向影像得到一個建筑物的數(shù)據(jù)模型，這套系統(tǒng)不需要很多的操作，這是我們不管配合多低只要上網(wǎng)打開網(wǎng)頁，就把我們影像上傳到這個云平臺之后，可以跟這個模型進行承接。這解決我們一個影像平臺的一個截圖，這是傾斜技術最主要的應用場合，就是不規(guī)則或者是需要我們重點展示的建筑物進行傾向建模，如果一般規(guī)則的放到居民樓的話，我們不需要費那么大的代價重建，直接使用剛才我們數(shù)字線畫圖進行一個自動重建，大家可以看到這個網(wǎng)格模型拍攝到不僅僅是建筑本身，還拍攝到地面甚至是小片的區(qū)域，但是對于地理信息系統(tǒng)來說需要一個單體化的過程，所謂單體化就是將這個建筑物孤立出來，被這個孤立處理模型進行屬性的一個賦予，需要這個模型進行單體化的裁減，使用一些加固的過程，可以把這個建筑物框選出來，單體化，單體化之后就得到了只有這個建筑物面片的模型。這個三維軟件這個市面上比較多，比較成熟，這是手工精細建模，對于現(xiàn)實中不存在的建筑的解決方法。

　　我們要從外延數(shù)據(jù)怎么樣得到我剛才所說的測繪數(shù)據(jù)。接下來我們有了幾種測繪數(shù)據(jù)我們就要開始搭積木，把真正三維數(shù)字城市構建出來，可以看到現(xiàn)在我們的此岸已經(jīng)變吃剛才的彼岸，我們已經(jīng)有了四種數(shù)據(jù)，最終想小的就是把這些數(shù)據(jù)可視化三維的展現(xiàn)出來，我們提供的解決方法是四種三維的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。首先一步一步來看，剛才得到的DEM地形起伏數(shù)據(jù)，三個數(shù)據(jù)規(guī)則的話可以得到網(wǎng)格模型，通過三角網(wǎng)得到一個地面網(wǎng)的模型，進行一個層級高低的細分，可以高效率渲染這個地形。

　　得到了這個三維網(wǎng)格只是，只是一個三角面片，沒有沒有一個正式紋理，用到剛才所說第二種數(shù)據(jù)，數(shù)字正射影像。形象的比喻的話，剛才的三角網(wǎng)相當于燈籠的古架，正射影像相當于整個燈籠的皮，就可以實現(xiàn)三維的場景，實現(xiàn)三維的瀏覽。單純使用三維的場景有一個缺點，數(shù)字高程模型是地表的信息，沒有建筑物的信息，也沒有建筑物的測評信息，像左上角的這里一樣，所有的房子、房頂都像一塊布一樣貼在地面上，所以我們需要用到數(shù)字信號圖，這個里面有一個圖程，就是把樓房邊角線勾畫出來，我們使用邊角線查詢它的道路屬性數(shù)據(jù)，比如說層高，其實我們可以表達出來這棟房子三維的結構，所以說我們使用一個數(shù)據(jù)線畫圖的房屋圖，再加上三維場景構建出來已經(jīng)立體化或者一些房子的，右邊這個之后不像左邊這種房子房頂像一塊步一樣貼在地面，這是數(shù)字場景初步模型。每一棟房子都有屬性信息，這種屬性信息來源于數(shù)字線劃圖里面的一些信息結構，比如說這些線畫圖在我們GPS或者是立體產(chǎn)生影像的時候已經(jīng)給它賦予了中地屬性以及房屋產(chǎn)權的一些信息，這樣的話每一棟房的都是單體化，可查詢，可定位的。

　　還可以把我們剛才使用的一個三維的建模軟件得到的一個三維模型放在這個場景里面，對它的進行一個場景的定位，這樣的話就可以比較真實的反應一些場景里面的重點建筑或者是重點的要素，而且這種三維模型的話更精致，更精美。對于規(guī)劃模型來說這種是必不可少的，因為現(xiàn)實中這一塊地本來不存在這個建筑，而使用三維模型的話可以把感性的看到這個建筑在建成之后，放在這個地形里面是什么效果，是會出現(xiàn)什么問題，跟這個設計尺寸跟地形尺寸會不會存在什么沖突。

　　此外，除了地形跟建筑物的要素之外還支持植被的形式，植被在城市里面也是比較重要的要素，首先支持多種植被的顯示，從灌木到參天大樹，這些制備通過數(shù)字線畫圖的成立，我們設置了一些簡單參數(shù)，比如說植被的分布，可以在這個軟件里面自動生成植被的分布，三維的模型分布，右邊的圖就是在數(shù)字城市生成的城市園林的景觀。可以在城市里面動態(tài)的模型，例如飛機、汽車以及人物，這些模型可以屬于三維動畫，把這個三維動畫插到這個場景里面可以實現(xiàn)這個城市動起來的真實的可動的場景。剛才完整的技術路線我簡單介紹一下，使用表距以及網(wǎng)格模型，建筑物的網(wǎng)格，逐步生成三維的模型場景里面，每一層都是按圖劃分，可以對這個土成進行修改以及查詢，有了這個三維場景就可以對一個城市進行數(shù)字虛擬的模擬跟分析，數(shù)據(jù)的話我們不僅僅需要瀏覽，多角度來看更多更關注數(shù)據(jù)的應用，怎么樣跟這些數(shù)據(jù)進行交互，進行互動，這里有一個案例場景，就是房地產(chǎn)小區(qū)曾經(jīng)做過的，近處的話就是幼兒園的基礎設施精心建模，對于房地產(chǎn)其他的樓房我們可以使用一些建模，用數(shù)字線劃圖生成這些簡模，在比較低的成本下構建一個比較好的三維場景?，F(xiàn)在我介紹一下數(shù)據(jù)的應用以及分析交互的功能，基于這個數(shù)據(jù)場景。首先這是一個數(shù)據(jù)的展示，除了在普通的一個電腦屏幕上我們還提供了在手機端三維瀏覽，VR顯示技術的原理，就是把雙目立體影像同步到，放到眼睛里面，透過光學眼睛，戴上眼鏡就可以看到一個立體沉浸式的虛擬體驗。還有偏振式立體投影，屏幕座廁偏振式的投影儀，像普通投影儀一樣打到墻上，我們戴上眼睛，左右眼的影像分離，不同的影像在人的視覺里面成了立體影像，可以沉浸式是例題的。還有一個系統(tǒng)，在電腦屏幕上顯示立體，戴上同樣可以在電腦顯示屏上看到這個立體，這個顯示屏的技術跟投影技術區(qū)別，就是它的DPI更高，色彩更鮮艷。還有一個相對比較傳統(tǒng)的紅藍眼鏡立體，這個基本上已經(jīng)淘汰了，但是為了全面的知識我們還是提供了立體的顯示技術，大家可以了解一下，紅藍眼鏡更多傳統(tǒng)傳統(tǒng)的走航測，沒有這種立體主要使用紅藍這種立體顯示技術。

　　數(shù)據(jù)應用，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)還可以模擬晴朗的場景，陰天的場景，黃昏的場景，實現(xiàn)從早上多晚上的場景，還有往上。這個顯示屏的看的比較淡，上面是有星星，這個星星可以根據(jù)天文的信息得知，計算出來每一個星星的位置，然后再反應到這個場景里面，還有有了霧的效果?，F(xiàn)在我們的城市霧霾比較嚴重，如果從氣象局得到一個能見度，我們在這個虛擬場景里面就可以設置能見度，就可以模擬這個城市霧霾程度，可以分析出來前方多少段路會看到，及時發(fā)現(xiàn)這個安全隱患。這是設置的200米的可視范圍，200米之外基本上就是很模范的，看到房子的效果。還有一些災害的信息就是洪水，我們提供一個水面模型的分析，對于洪水的話可以從水位查詢到實時水位，到虛擬現(xiàn)實里面可以模擬出來水位情況下，淹沒城市面積以及水位線，動態(tài)生成的水淹線。這種酒店的選址建筑，通常是要進行一個可視化的分析，因為如果不建那個山坡上，有可能這個山坡視野不是很好，我們需要知道這個酒店別墅建在山腰上的視線范圍，虛擬現(xiàn)實里面我們提供一種方法，拉一條多變線，就可以一個圖分析出來，我們在這個點上，右邊這個點上，它看到其他點可視化，綠色就是可視，紅色就是看不見，可以有效選址酒店的布局跟地點。高程的偽彩渲染，在地形里面用的比較多，測繪里面使用顏色判斷高低起伏，對于一些規(guī)劃以及設計，就可以有效規(guī)避高損的地方。

　　同時我們還支持太陽能實時光照渲染，生成地面的陰影，這種就是城市的陰影計算，右圖是森林的陰影計算，我們這套系統(tǒng)不只是城市，同時我們還可以模擬森林、園林等等各種各樣的地形。這是我今天給大家?guī)淼膬?nèi)容，感謝大家。