近年來(lái)地理信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，在不到十年的時(shí)間，全行業(yè)從幾百億元產(chǎn)值增加到去年的四千多億產(chǎn)值，其產(chǎn)品進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，讓從事地理信息行業(yè)的人們興奮異常。在高興之余，我們也在思考，我們是不是已經(jīng)摸到了發(fā)展的天花板？在一次學(xué)術(shù)活動(dòng)中，李德仁教授描繪了地理信息行業(yè)新的篇章，他說(shuō)二維地圖，人們使用了近百年，到今天被測(cè)繪人用到了極致。要想有新的突破，三維地圖 是一個(gè)必然的選擇，地理信息行業(yè)可以通過(guò)發(fā)展三維測(cè)繪技術(shù)達(dá)到萬(wàn)億產(chǎn)值。

背景情況

2018年4月12日，自然資源部部長(zhǎng)陸昊在海南測(cè)繪地理信息局，就國(guó)土空間規(guī)劃及“多規(guī)合一”信息綜合管理平臺(tái)建設(shè)等進(jìn)行調(diào)研。陸昊充分肯定測(cè)繪地理信息工作基礎(chǔ)性、重要性、技術(shù)性作用。對(duì)海南測(cè)繪地理信息工作表示滿(mǎn)意。陸昊指出，測(cè)繪地理信息工作是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的基礎(chǔ)性支撐。海南局作為直屬局，首先要把準(zhǔn)工作目標(biāo)，既要貫徹落實(shí)自然資源部的工作部署，也要圍繞海南省委、省政府中心工作做好服務(wù)，兩者要結(jié)合好。其次，要提供解決問(wèn)題的技術(shù)手段。要通過(guò)重構(gòu)職責(zé)和技術(shù)支持，通過(guò)現(xiàn)有的人才解決新的職責(zé)問(wèn)題。自然資源登記等系統(tǒng)，要由二維系統(tǒng)變成三維系統(tǒng)，解決自然資源調(diào)查、確權(quán)和國(guó)土空間用途管控等問(wèn)題。

三維技術(shù)在國(guó)土領(lǐng)域新發(fā)展

三維技術(shù)是近幾年興起的新型地理空間信息采集、生產(chǎn)技術(shù)。它是在原來(lái)人工構(gòu)造三維模型技術(shù)基礎(chǔ)上，采用航空航天實(shí)景紋理，真實(shí)復(fù)現(xiàn)國(guó)土和城市三維實(shí)景的新技術(shù)。它的出現(xiàn)和發(fā)展是隨著國(guó)土、規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求變化而不斷革新成型的。

1三維數(shù)據(jù)獲取新技術(shù)

①2018年興起的激光點(diǎn)云和傾斜影像同步高效采集技術(shù)。

此技術(shù)是對(duì)地物同時(shí)進(jìn)行激光定位掃描和紋理影像采集，同步獲得國(guó)土地表及附著物的形狀、結(jié)構(gòu)、紋理。其工程化實(shí)現(xiàn)，將原來(lái)的數(shù)據(jù)采集效率提高一倍，同時(shí)點(diǎn)云密度提升一倍，定位精度和影像紋理質(zhì)量大幅提升。為高效低成本的城鎮(zhèn)全三維化提供可能。

②正射大重疊方式的二三維影像同步采集技術(shù)。

正射大重疊數(shù)據(jù)采集技術(shù)是國(guó)內(nèi)近兩年不斷成熟的高效三維數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。此技術(shù)完全基于影像來(lái)構(gòu)建復(fù)現(xiàn)國(guó)土空間三維地理信息，利用多目視覺(jué)原理、采用超大幅面的傳感器、快速分布式的并行三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)，高效的采集國(guó)土地理信息，并同時(shí)獲得二、三維源數(shù)據(jù)?？蓪⒃腥S數(shù)據(jù)采集效率提升3-5倍，為地理信息數(shù)據(jù)二維更新和三維空間創(chuàng)建提供一次性解決方案。采用此技術(shù)，全三維化的國(guó)土地理實(shí)景短期內(nèi)將成為現(xiàn)實(shí)。

2三維數(shù)據(jù)新產(chǎn)品和功能

①M(fèi)ESH整體性三維產(chǎn)品

此三維產(chǎn)品在原來(lái)測(cè)繪DEM成果以TIN網(wǎng)形式記錄和展示國(guó)土地表起伏的基礎(chǔ)上，對(duì)地表、地物、人工建筑、自然景觀等以真實(shí)實(shí)景紋理的形式完全記錄和展示出來(lái)，對(duì)地理國(guó)情各要素記錄準(zhǔn)確、展示直觀而真實(shí)，是一種先進(jìn)的地理國(guó)情新型調(diào)查和統(tǒng)計(jì)手段，并可為各行業(yè)提供多層次的數(shù)據(jù)信息，它是一種整體的、面狀的新型調(diào)查方式和統(tǒng)計(jì)手段，是原有二維地理國(guó)情數(shù)據(jù)的完全革新。

這種產(chǎn)品可以用在廣義的自然資源國(guó)情普查中，以更豐富的數(shù)據(jù)內(nèi)涵、更直觀的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，替代原有平面的、二維的調(diào)查手段和方式，并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化管理。

②結(jié)構(gòu)化三維產(chǎn)品

結(jié)構(gòu)化三維產(chǎn)品別名：?jiǎn)误w化三維模型，它是對(duì)所有獨(dú)立的地表建筑、物體、景觀等進(jìn)行精確的真實(shí)三維復(fù)現(xiàn)。利用當(dāng)前先進(jìn)的真是紋理采集手段、高效的模型構(gòu)建技術(shù)，針對(duì)國(guó)土城鎮(zhèn)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)、調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、管理的手段。其特點(diǎn)是獨(dú)立可調(diào)、精確直觀，在城市管理中有不可替代的作用。

③復(fù)合三維產(chǎn)品

利用激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和實(shí)景影像，對(duì)地表不同類(lèi)型的顯著地物進(jìn)行分類(lèi)，其特點(diǎn)是可以對(duì)不同類(lèi)別的地物進(jìn)行精確分離歸類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)同類(lèi)地物的統(tǒng)計(jì)分析，并且有定位精度高、可進(jìn)行工程化應(yīng)用等特點(diǎn)，如大型基建工程的三維化管理。在國(guó)土管理中，這種技術(shù)手段和產(chǎn)品是林業(yè)調(diào)查、海洋測(cè)繪必備。

④三維數(shù)據(jù)和應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合帶來(lái)的需求

3多源數(shù)據(jù)融合新技術(shù)

①空間上：二三維數(shù)據(jù)融合

由于硬軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步，合并生產(chǎn)、分布計(jì)算的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)方式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，并且效率成倍提高。目前，二三維數(shù)據(jù)不僅在采集上可以做到同步采集同步生產(chǎn)，在數(shù)據(jù)歸檔分類(lèi)，日常管理上都能實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)、疊合、分層。

②時(shí)相上：不同時(shí)段數(shù)據(jù)融合

得益于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，目前影像的增強(qiáng)、勻色、去噪技術(shù)已經(jīng)在很大程度上對(duì)同種地物不同時(shí)段的影像能夠進(jìn)行融合，并做到細(xì)節(jié)無(wú)丟失、整體一致性好等特點(diǎn)。對(duì)變更地物進(jìn)行標(biāo)識(shí)和分層，進(jìn)入待更新序列。

③平臺(tái)上：來(lái)自不同采集平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合

衛(wèi)星、有人飛機(jī)、無(wú)人飛機(jī)、其他載荷平臺(tái)等多種數(shù)據(jù)來(lái)源，除了在不同波段上的融合技術(shù)已經(jīng)成熟，現(xiàn)在在同類(lèi)數(shù)據(jù)的融合上已經(jīng)有合理的規(guī)程。如在同一系統(tǒng)里合并、切割、疊加、分層管理。

4三維數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)劣對(duì)比分析

結(jié)論：進(jìn)行國(guó)土三維全覆蓋，大幅面相機(jī)大重疊技術(shù)路線(xiàn)是唯一可行的方案：效率高成本低。

國(guó)土資源管理現(xiàn)狀

1數(shù)據(jù)平臺(tái)不統(tǒng)一

不同的部門(mén)，各有自己的數(shù)據(jù)平臺(tái)，大部分獨(dú)立運(yùn)行，各部門(mén)數(shù)據(jù)無(wú)法融通，這是歷史沿革形成的也是必然?？梢試L試在部級(jí)層面上建立大系統(tǒng)平臺(tái)，底層空間數(shù)據(jù)用二三維數(shù)據(jù)統(tǒng)一，其他數(shù)據(jù)提供接口貫通。

2數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

不同的部門(mén)，因?yàn)闃I(yè)務(wù)需求不同，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，這造成了至少在地理空間數(shù)據(jù)上的冗余和重復(fù)建設(shè)重復(fù)更新?？梢試L試在地理空間數(shù)據(jù)上將相同需求的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，或者借此三維技術(shù)大發(fā)展時(shí)期，建立一個(gè)統(tǒng)一的三維數(shù)據(jù)共享層，既統(tǒng)一了基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，又在原有基礎(chǔ)上了提供了更多維度，細(xì)節(jié)更豐富、更直觀的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

3評(píng)價(jià)體系不統(tǒng)一

管理體系和管理目標(biāo)各部門(mén)千差萬(wàn)別，造成了了不同的評(píng)價(jià)體系，但在目前機(jī)構(gòu)改革契機(jī)和統(tǒng)一管理下可以嘗試底層數(shù)據(jù)并列合成，各種對(duì)象多種評(píng)價(jià)體系并列的數(shù)據(jù)管理模式。

4調(diào)查內(nèi)涵不統(tǒng)一

內(nèi)涵是外在特點(diǎn)的真實(shí)反映，從地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，維度需求不一樣，其內(nèi)涵延伸結(jié)果就會(huì)不一樣。如果把各部門(mén)能統(tǒng)一的維度從二維提升到三維、就能找到需求共同點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一定程度的地理空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

5如何實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一

自然資源管理體系下的國(guó)土資源管理，不論業(yè)務(wù)領(lǐng)域、管理機(jī)構(gòu)是多么千差萬(wàn)別。至少在空間地理基礎(chǔ)信息上，都存在一個(gè)最大公約數(shù)：三維。這個(gè)公約數(shù)以前不論從經(jīng)濟(jì)條件、運(yùn)營(yíng)辦法、技術(shù)手段都不具備實(shí)現(xiàn)可能性，但今天，這些條件已經(jīng)滿(mǎn)足。這是國(guó)土資源統(tǒng)一高效管理最新也是最大的突破口。

三維技術(shù)在國(guó)土資源管理的應(yīng)用

1自然資源調(diào)查

國(guó)土林地調(diào)查。福建省測(cè)繪局利用高空高效大型激光掃描儀，對(duì)數(shù)十萬(wàn)平方公里范圍內(nèi)地表進(jìn)行全部覆蓋，對(duì)獲取的激光點(diǎn)云進(jìn)行分類(lèi)，自動(dòng)歸類(lèi)和提取不同面狀和高度的人造林、原始森林、次生林、經(jīng)濟(jì)林，對(duì)其面積、高度、種類(lèi)、性質(zhì)、用途、數(shù)量進(jìn)行完整的劃分和統(tǒng)計(jì)。用最低的成本、最短的時(shí)間、最少的人力獲取了全身整體林業(yè)數(shù)據(jù)。這就是依賴(lài)于激光點(diǎn)云三維模型自動(dòng)分類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)，高效準(zhǔn)確的對(duì)某項(xiàng)自然資源調(diào)查的應(yīng)用。

2自然資源管理

近兩年全國(guó)國(guó)土部門(mén)開(kāi)展了不動(dòng)產(chǎn)登記專(zhuān)項(xiàng)，很多地市州采用了實(shí)景三維不動(dòng)產(chǎn)登記的方式。這種方式讓受理和錄入更方便、發(fā)證審批更快捷、用戶(hù)查詢(xún)更直觀，是利用實(shí)景三維進(jìn)行自然資源管理的優(yōu)秀案例。

3國(guó)土空間規(guī)劃

多規(guī)合一是為了順應(yīng)新時(shí)期新形勢(shì)下的城市規(guī)劃，綜合多部門(mén)資源和需求著力推行的新專(zhuān)項(xiàng)工程。該專(zhuān)項(xiàng)開(kāi)展四年來(lái)，探索了很多先進(jìn)規(guī)劃方案。如廈門(mén)市利用高精度三維模型構(gòu)建房屋、市政設(shè)施的BIM體系，引入物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)，將規(guī)劃、國(guó)土、住建、環(huán)保的部分標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)、部件、需求統(tǒng)一到一個(gè)系統(tǒng)下，兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)的方針，進(jìn)行全市頂層設(shè)計(jì)。利用全要素化的社會(huì)資源，在2016年莫拉蒂臺(tái)風(fēng)給廈門(mén)造成嚴(yán)重危害后，一天之內(nèi)，所有垃圾清理、水電維護(hù)、設(shè)備搶修都在中樞系統(tǒng)安排下各部門(mén)有條不紊完成災(zāi)后重建。精確、真實(shí)的城市三維數(shù)據(jù)是未來(lái)先進(jìn)城市管理和發(fā)展的基石。

新機(jī)構(gòu)新體制新方案

1先進(jìn)可控的頂層設(shè)計(jì)

新管理體制下，如何利用現(xiàn)在先進(jìn)的三維技術(shù)提升國(guó)土資源管理水平，這是管理者應(yīng)該認(rèn)真思考的問(wèn)題。任何制度的效用發(fā)揮有賴(lài)于先進(jìn)可控的頂層設(shè)計(jì)。就目前來(lái)說(shuō)有以下三個(gè)理念的建議：

①?gòu)闹贫壬贤苿?dòng)三維化國(guó)土管理的實(shí)現(xiàn)；

②從統(tǒng)一的目標(biāo)出發(fā)，兼并融合現(xiàn)有數(shù)據(jù)體系從二維到二三維并立，最終過(guò)渡到全三維的空間地理信息的框架上；

③設(shè)計(jì)好共建共享方案。

2優(yōu)秀機(jī)制下的運(yùn)營(yíng)體系

當(dāng)航天領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)放政策，允許民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入相關(guān)領(lǐng)域后，國(guó)土資源的獲取、調(diào)查、管理能否將國(guó)土資源的獲取環(huán)節(jié)進(jìn)行有限的開(kāi)放。如建立一個(gè)政府監(jiān)管平臺(tái)，按照省進(jìn)行獨(dú)立劃分，支持有實(shí)力的民營(yíng)企業(yè)參與到每個(gè)省的統(tǒng)籌平臺(tái)，設(shè)立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，利用現(xiàn)在先進(jìn)的三維技術(shù)，完善各省的數(shù)據(jù)覆蓋，最終匯交到自然資源部。

融資解決：企業(yè)平臺(tái)、省廳、部委按照1:1:0.5分?jǐn)?，企業(yè)利用社會(huì)資源先行采集生產(chǎn)，省廳和部委按照2-3年基礎(chǔ)測(cè)繪經(jīng)費(fèi)進(jìn)行邀標(biāo)采購(gòu)劃撥。省廳經(jīng)費(fèi)來(lái)源于每年有償服務(wù)收益和財(cái)政，部委經(jīng)費(fèi)來(lái)源于每年基礎(chǔ)航空攝影經(jīng)費(fèi)。

項(xiàng)目分配和實(shí)施：企業(yè)平臺(tái)集中每一個(gè)省的設(shè)備和技術(shù)資源，進(jìn)行集中式采集。在這個(gè)平臺(tái)上對(duì)社會(huì)資源進(jìn)行調(diào)配和整合，實(shí)現(xiàn)最低成本最高的效率。企業(yè)平臺(tái)在省廳和部委的甄選下進(jìn)行招標(biāo)入圍，每一期優(yōu)選各省2-3家實(shí)力最強(qiáng)企業(yè)，進(jìn)行任務(wù)分配，每家企業(yè)最多參與三個(gè)省競(jìng)標(biāo)，每三年進(jìn)行一次評(píng)審淘汰更新。

運(yùn)營(yíng)管理：數(shù)據(jù)審查由省廳主持，入庫(kù)后定期匯交給部委。入庫(kù)數(shù)據(jù)可以免費(fèi)共享給其他部門(mén)或者社會(huì)公益事業(yè)，若社會(huì)實(shí)體有商務(wù)需求，省廳收取相應(yīng)服務(wù)費(fèi)，并將費(fèi)用匯入每一期的數(shù)據(jù)更新基金，形成良訓(xùn)循環(huán)。

3可行的數(shù)據(jù)共享方案

所有的運(yùn)行系統(tǒng)，地理空間數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)和靈魂，如何把數(shù)據(jù)最大效用挖掘出來(lái)，是國(guó)土資源管理部門(mén)需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。無(wú)論多長(zhǎng)時(shí)間等待，數(shù)據(jù)共享是終究會(huì)實(shí)現(xiàn)的一種體制，建議按照“把握監(jiān)管，有效放權(quán)，政策扶持”的原則來(lái)推進(jìn)。

這里在技術(shù)上提供一種可能方案?；诂F(xiàn)有的全國(guó)性基礎(chǔ)地理信息庫(kù)，進(jìn)行優(yōu)化改造，在自然資源部層面建設(shè)一套全國(guó)性的地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)。其中包含有全國(guó)性的測(cè)繪控制網(wǎng)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)（航攝數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)）、標(biāo)準(zhǔn)格式的分級(jí)測(cè)繪產(chǎn)品（國(guó)家基本比例尺地圖、DOM、DEM、DLG等）、標(biāo)準(zhǔn)格式的專(zhuān)題地理信息數(shù)據(jù)（地籍、山水林田湖草等專(zhuān)題數(shù)據(jù)）。采用行業(yè)區(qū)塊鏈的管理方式，解決數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)制作、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)應(yīng)用的問(wèn)題。自然資源部組織與監(jiān)管，委托下屬機(jī)構(gòu)進(jìn)行全國(guó)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)測(cè)繪航空攝影、遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集工作。各省市測(cè)繪主管部門(mén)按照城鄉(xiāng)規(guī)劃、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等需求上報(bào)數(shù)據(jù)采集需求，自然資源部委托下屬機(jī)構(gòu)不定期組織全國(guó)范圍的供應(yīng)商遴選，進(jìn)行航空攝影、遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)制作等工作，最終形成標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)繪產(chǎn)品，在統(tǒng)一的平臺(tái)中進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分發(fā)。在原有全國(guó)一級(jí)DOM DEM，二級(jí)DLG數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，增加三維屬性相關(guān)的三-五級(jí)數(shù)據(jù)。

3級(jí)：增加了地表建筑物簡(jiǎn)單模型的數(shù)字表面模型（DSM+3D建筑物簡(jiǎn)單模型）：滿(mǎn)足城鄉(xiāng)三維規(guī)劃與管理、農(nóng)村三維地籍調(diào)查與管理、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、水土保持監(jiān)測(cè)、應(yīng)急保障等應(yīng)用需求。

4級(jí)：具備標(biāo)準(zhǔn)屋頂形狀的三維模型：滿(mǎn)足城鎮(zhèn)三維地籍調(diào)查與管理、城鎮(zhèn)安全與應(yīng)急、城市精細(xì)規(guī)劃與管理（棚戶(hù)區(qū)改造、市容整治、城市監(jiān)察、城市供水、城市管網(wǎng)等）、工業(yè)園區(qū)規(guī)劃選址、開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)規(guī)劃、旅游景區(qū)精細(xì)規(guī)劃管理等城鎮(zhèn)精細(xì)化管理需求。

5級(jí)：房屋精細(xì)模型及室內(nèi)三維模型：滿(mǎn)足城市地下空間、室內(nèi)空間的規(guī)劃管理。

其中，自然資源部委托下屬結(jié)構(gòu)組織和監(jiān)管0、1、2、3級(jí)測(cè)繪成果的生產(chǎn)和管理，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、歷史資料情況等綜合因素，確定更新頻率。省、市、縣級(jí)測(cè)繪主管部門(mén)組織和監(jiān)管4、5級(jí)測(cè)繪成果的生產(chǎn)和管理，根據(jù)實(shí)際的管理需求進(jìn)行范圍確定、更新頻率確定。

結(jié)語(yǔ)

三維技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)生產(chǎn)方面的技術(shù)和市場(chǎng)已經(jīng)比較成熟，三維數(shù)據(jù)應(yīng)用也在有些部門(mén)實(shí)現(xiàn)落地，并蓬勃推廣開(kāi)來(lái)。但是在國(guó)土資源管理方面，目前還沒(méi)有一套行之有效的國(guó)土三維數(shù)據(jù)管理辦法和實(shí)體運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，不過(guò)影響已來(lái)，作為最依賴(lài)空間地理信息數(shù)據(jù)的主管部門(mén)，將現(xiàn)有二維體系轉(zhuǎn)換到三維體系已經(jīng)勢(shì)在必行。不邁開(kāi)第一步，路永遠(yuǎn)走不出來(lái)，現(xiàn)在讓我們邁開(kāi)第一步，建立全國(guó)性的三維國(guó)土資源信息管理平臺(tái)。