行业新闻 | 一江清水映照数字未来——实景三维新安江建设纪略 | 实景三维科技赋能

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作为全国首个跨省流域生态补偿机制试点，新安江流域在我国推进生态文明建设的进程中，留下了一个深刻的注脚。为推动新安江—千岛湖生态保护补偿试验区建设迈上新台阶、充分运用三维立体时空信息赋能数字生态文明建设，2022年10月，安徽省黄山市启动实景三维新安江（安徽段）建设，经过近2年的探索，项目顺利通过验收。

数字端：应用导向构建河流实体

新安江是徽州人民的母亲河，发源于黄山休宁的六股尖，在安徽境内奔涌240余千米。它在黄山市的流域面积约5800平方千米，千年徽州文化在此生根发芽。这条碧水不仅串联起皖浙两省，更是长三角和华东地区的重要生态屏障，默默守护着华东大地的饮水命脉。

实景三维新安江应如何建设？黄山市决定在原有地形级实景三维新安江基础上，首次建设城市级实景三维新安江，构建河流地理实体，关联水利、生态环境等部门管理数据。然而，由于没有成熟案例可借鉴，加上河流上下游地理风貌变化多样，面临问题众多。为此，黄山市组建项目建设领导小组，多次召开专题座谈会，积极走访相关部门、乡镇和企业，集思广益谋良策，探索构建河流地理实体。

——构筑城市级三维模型和地形图。新安江干流（安徽段）全长243.62千米，黄山市组织专家实地踏勘水体深度、流速、水生植物及河床地质、两岸山势等地貌情况和手机、GPS信号强度以及禁飞区等限制航飞情况，优化设计作业方式，在4.8千米新安江源头无水段的禁飞区，直接采用地形级实景三维数据DOM和DEM构建实景三维模型，其他区域均利用无人机获取2厘米分辨率倾斜影像数据，完成真实纹理的城市级实景三维模型及DOM、DSM数据生产；建立了新安江沿线59.97平方千米实景三维模型，在数字空间重建了美丽的新安江山水画廊；完成了新安江干流243.62千米两岸30米缓冲区带状地形图测绘工作。

——探索水上水下一体化模型构建。黄山市在浅水段采用人工施测和模型量测两种方法，深水段采用无人船施测，完成50米间隔3361个隔横断面总长600.6千米、163千米纵断面测绘；先分别构建水底、水面模型和纹理，然后封装形成水流地理实体，最后采用模型叠置技术，将水流地理实体与水上实景三维模型数据进行叠置接边，实现水上实景三维模型与水流地理实体的无缝衔接，构建243.62千米包含水底模型、水面模型、水流实体、水底数字高程模型、纵横断面在内的水流实体，首次实现新安江水上水下模型一体化。

——实现二维信息数据三维化。黄山市收集了水利、环保等多部门的沿江取水口、排污口、拦水坝、滚水坝和水文站等关注点信息104个，融合了两岸50米范围内土地利用现状、自然资源权属、永久基本农田、生态保护红线等8638条数据信息，在新安江干流（安徽段）区域实景三维模型中进行标注；收集新安江干流（安徽段）区域自然资源统一确权登记成果、国土变更调查数据、“三区三线”数据、不动产调查数据等二维矢量数据进行三维化处理，确保矢量数据与实景三维数据的融合，首次建成了新安江流域覆盖水上下、全资源要素类型的实景三维地理场景，与已有覆盖全市域的地形级实景三维黄山数据相结合，全面摸清新安江流域自然资源状况和权属家底，为探索水流自然资源调查登记由二维向三维转化奠定了基础，为健全自然资源资产产权制度提供了时空信息支撑。

技术端：创新推动研发关键技术

由于目前还没有专门商用软件能实现水流地理实体构建，实景三维新安江项目面临如何采集水底地形、构建水面及水体模型、构建水流地理实体和与水上实景三维场景数据进行无缝连接等诸多技术问题。为此，黄山市组织专家多次实地踏勘、优化谋划技术设计，不断调整作业方式，提升项目数据的涵盖广度，探索关键技术，提出有效的解题思路。

首先是优化航摄方法。新安江水质清澈，在保障实现水底模型构建质量的前提下，为实现减少航摄片数的不同需求，黄山市区别清水面的浅水和深水区域沿两岸布设像控点与航线设计，以保障模型构建和确保模型精度；通过狭长模型分区与原点设置技术，大幅提升长距离模型构建、加载及显示速度，解决模型闪面问题；采用多源影像模型构建技术，减少了修模工作量，显著提升了模型特别是砖雕木雕等徽派典型建筑的精细度，改善了模型展示效果。

其次是实现水流实体构建。经过多方法实践，黄山市通过精确采集两岸对应高程的水岸线矢量数据和无人船施测及人工施测的水下高程数据，利用三角网不规则分布（TIN）技术，分别构建水面和水下数字高程模型（DEM），匹配相应水面和水底纹理，成功形成实景三维水面和水底模型，然后将水底与水面数据合并封装成水流地理实体数据，探索出水面与水底模型构建、纹理匹配、模型的封装等一系列关键技术，解决了水流地理实体构建难题。

再次是创新量算方法。黄山市在采集水底地形中，通过航空摄影方法的清水区域水底高程测量反复实践，确认了实际水深与模型水深之间存在线性关系，大大减少了水底地形测量外业工作量，开创了水底测量新方法新手段，为水资源基础调查提供了新思路；创新水底模型优化断面图自动生成的技术，提供断面图的快速自动生成新思路；探索水工建筑的内河水域水位快速插值方法，精确预测内河水域的水位变化，特别是水工建筑对水位的影响，有助于提高水位预测的准确性，为水资源管理和保护提供支持。

生态端：融合探索赋能数字生态

除了依据应用导向夯实数据基底，创新推动提升生态补偿机制的工作思路，黄山市还融合了自然资源、水利、水文、生态、农业和文旅等相关数据，开发了黄山市实景三维新安江场景应用系统，将水流地理实体、实景三维模型、二维矢量数据等应用在有关行业和部门，探索激发数据底座的作用，赋能新安江生态（黄山市）流域数字生态文明建设。

——赋能自然资源管理。黄山市将自然资源相关业务信息加载到新安江场景应用系统，实现在地形级和城市级实景三维中能够查看、叠加分析变更调查图斑、城镇开发边界、自然资源确权、集体土地所有权、宅基地宗地、风景名胜区和自然保护区等相关数据，落实新安江流域生态环境分区管控，明确严禁和严限管理地区，为自然资源合理开发利用保护和领导决策提供强有力支撑。

——赋能生态保护。根据环保、水利等部门的需求，黄山市探索研发了水质监测、取水排污、污染扩散和水产种质保护区功能，使新安江场景应用系统能实时收集新安江干流（安徽段）河流各关键节点的传感器信息，追踪和管理工业及生活污水的排放情况，确保污染物排放符合国家和地方标准，为水环境分析保护提供了及时的数据支持。同时，可以立体直观划分新安江黄山市水域内的珍稀鱼类和其他水生生物保护区范围，限制人类活动的影响，促进了生态平衡。

——赋能防汛应急。新安江场景应用系统还能够提供精确的水位数据，及时预警新安江干流（安徽段）水情变化，展示下游村庄历年洪痕水位线，计算分析特定区域在预定淹没水位淹没面积和深度，为新安江干流（安徽段）灾害损失预防和评估提供依据，同时设定的淹没村庄撤离路线指导居民安全撤离，服务沿岸乡镇政府的防汛抗灾。黄山市生成覆盖整个新安江流域的高清全景图，为水文研究提供了宝贵的资料。

——赋能智慧文旅。黄山市将新安江滨水旅游景区、山水画廊等著名景点，以高精度的数字模型形式呈现在新安江场景应用系统中，结合文旅部门的需求，为游客规划了多条虚拟游览路线，并涵盖景点介绍、历史文化背景等内容，使人们足不出户便能领略到新安江的自然风光和徽州历史人文景观，探索大黄山的智慧文旅开发。

下一步，黄山市将依托新安江（黄山市域）生态文明区“一张图”、一套数和黄山市实景三维新安江场景应用系统建设，充分发挥要素作用，聚焦生态文明体制改革总目标，立足当下，面向未来，持续提高探索运用时空信息赋能数字生态文明建设能力，争取为推进生态文明领域国家治理体系和治理能力现代化提供“黄山样板”。

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