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走向实景三维 | 深圳:建智慧城市时空基础设施

by:admin
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广东省深圳市作为改革开放的“试验田”和“排头兵”,近年来持续探索数字城市建设,在国内较早开始了三维城市建设,营造三维技术创新环境。面向新时期测绘地理信息事业服务经济社会发展和生态文明建设新定位、新需求,深圳市转型升级传统基础测绘业务,全面推进实景三维和智慧深圳时空基础设施建设,培育数字政府和智慧城市三维应用生态。

 

早在1998年,深圳市规划和自然资源部门就开始了城市三维模型建设探索,2007年自主研发深圳市三维仿真系统,2013年实现深圳市手工三维模型的全市域覆盖,2016年探索实景三维建设试点,201810月开展了全市域倾斜摄影实景三维的建设工作,20204月实现城市级实景三维(Mesh)模型全市域覆盖,在试点区域开展全要素单体三维模型和部件级实景三维建设。

在生产模式上,深圳市实景三维建设针对城市建筑超高、超密,空域限飞、禁飞,天气多云、多霾等特点,使用固定翼飞机、直升机、多旋翼无人机、移动车等平台,搭载多角度倾斜摄影航摄仪、机载激光扫描仪、全景相机等多套采集设备,采用了跨平台、多设备的城市空间信息数据全方位感知工作方案,采集了覆盖全市2100平方千米的高精度倾斜摄影测量影像和激光扫描数据以及重点片区的街景影像,制定了多时序、多源数据集成融合与定制化数据处理的技术路线,实现城市级实景三维数据的快速生产。

 

在产品特征上,地形级和城市级实景三维建设定位为新型基础测绘的标准化产品,部件级实景三维充分兼容 BIM(建筑信息模型)特性。在城市级实景三维模型基础上,深圳实景三维建设通过整合不同层级、不同类型、不同来源的三维模型,试点构建地上地下、室内室外、海陆一体的城市信息模型。三维模型具备全空间、全要素、实体化和语义化等特性,通过编制《深圳市城市级实景三维数据产品》标准,深圳实景三维建设形成顾及语义、几何、纹理和拓扑等特性的城市级、高精度、结构化和全要素的三维模型标准及分层和分类体系。

 

在数据更新方面,深圳探索全市域批量更新与局部动态更新相结合的实景三维数据更新模式。通过基础测绘项目,2022年深圳完成全市域500平方千米三维更新,通过市区共建实现了盐田、龙华、坪山和光明等区的三维局部更新和市区实景三维数据共建。

在数据融合方面,以实景三维为基础,深圳持续叠加空间规划、土地利用、资源调查、不动产权属、城市和建筑设计等自然资源业务数据,融合人口、法人、公共设施和社会经济等政务管理数据,动态接入手机信令、车辆轨迹和物联感知等城市运行数据,试点探索多维度、多粒度、多类型和多时态的数字孪生城市多源异构数据融合模式。

 

目前,深圳市正全面建设全市域时空信息平台(CIM平台),旨在建成深圳市权威唯一的时空信息基准平台、完整统一的时空信息基础平台、互联互通的时空信息共享平台、泛在实时的时空信息服务平台,打造深圳的“智慧城市操作系统”,为数字政府和智慧城市各类实景三维应用提供支撑。

 

202012月,该平台上线试运行,目前已为32家单位提供了应用支撑,建立了12个分节点,提供了429个数据服务,支撑了不少于50个领域应用,初步具备多项基础功能:

一是完成了总体设计和原型系统等先导性工作。高标准完成了总体设计及原型系统工作,总体设计结构清晰、内容完备翔实、可操作性强、具有前瞻性和创新性。

二是初步建成全市空间数字底座。建立了涵盖全市域的电子地(海)图、遥感影像、实景三维、地楼房权、地名地址等全市二三维空间数字底座,以及试点片区单体化模型、分层分户模型、地下空间(管线)模型、BIM模型等。数据通过保密处理、分级分类、区分场景等方式,为全市提供二三维空间数据底座标准化服务。

三是初步建成空间服务引擎。初步建立了地、楼、房要素的空间索引,初步实现城市管理信息按需落图,并实现快速落楼、落地、落格;基本建立了城市级的空间可视化引擎,实现了多源异构的全市空间数字底座数据的空间集成,基本实现了地上地下、室内室外空间数字底座场景的三维表达和高逼真渲染;初步建立了城市级的空间分析引擎,实现了城市地、楼、房、人、公共设施等管理信息的全空间综合查询和城市立体空间的光照模拟、可视域分析、天气模拟等三维分析。

四是初步形成平台建设机制和工程标准规范。在城市级实景三维、全空间三维建模指引、统一地址地图等方面推出了系列的标准和规范,制定了跨部门、跨层级、跨区域的数据共建共享规范,支持各区开展城市级和部件级的实景三维建设工作。

五是BIM数据导入平台有序推进。开展不同技术路线的技术验证工作,目前已通过模型解析、格式转换、坐标配准、空间索引构建等处理,持续收集交通、水利、住建等专业部门,以及各区既有重点建筑 BIM模型、部件级实景三维数据并导入平台。

 

经过多年建设,实景三维技术成果已广泛应用于深圳市的新冠肺炎疫情防控、自然资源管理、城市精细化管理等多个方面。

——新冠肺炎疫情精准防控。本轮疫情发生以来,深圳市政府快速启用实景三维等技术力量,为疫情防控提供应急测绘地理信息服务、制作各类疫情专题地图,紧急上线基于 GIS的疫情防控专题、升级疫情数据落图工具,支撑流调大数据分析高效开展等。依托实景三维精准、智慧、高效开展疫情防控、快速流调、现状调查、三区界定和统计分析等工作,有效支持疫情三维研判和精准定位,实景三维建设成果立体多维逼真地呈现出全市封控区、管控区、防范区范围以及确诊病例所在位置数据,将原本需要4个小时完成的流调压缩到40~100分钟。

——自然资源三维立体“一张图”建设。实景三维技术成果还应用于打造深圳市城市云图产品,深度融合深圳市2000平方千米实景三维、40年测绘地理、四版城市空间规划、三版自然资源调查,以及多类型城市设计、建设设计、古树名木和生态保护等规划和资源信息,支撑城市复杂空间多维度、层次化、立体化的组织、分析、表达和呈现。利用实景三维和裸眼三维等技术,深圳尝试通过写真形象性、写意达情性和抽象概括性阐述城市整体风貌。

——规划设计三维数字化转译。针对城市要素地上地下关系复杂并且建设密度高、设计方案实施后在城市中的效果难以快速进行直观展示、决策反馈周期长等问题,深圳市研发规划设计数字化平台,开展城市空间三维数字化转译工作,实现面向规划设计的各类应用场景研发三维数字化工具,辅助设计管理和相关决策;利用三维数字化工具分析规划设计方案对于城市空间形态和城市空间结构的影响,辅助城市规划、建设和管理;通过量化的城市天际线、视域通廊、剖面分析等分析工具,对城市空间风貌保护、特色空间判定、方案适宜性评价等进行辅助决策;通过城市规划设计数字转译体系,实现人机交互的报建审批机制、二三维一体的城市规划设计指标全流程传导。

——建设项目规划选址和三维会商。以实景三维为底座,融合国土空间规划管控、自然资源开发利用、公共配套设施、土地利用权属等规划和自然资源部门积累的业务数据,人口、法人等政务管理数据,手机信令和移动轨迹等物联感知数据,建设全市性的多规合一平台、规划选址和项目会商等系统。通过二三维一体、图文一体化和时空大数据分析,开展空间论证、辅助选址、地块筛选、方案比对和会商会审等业务。通过三维立体、多元协同、时空推演和监测评估等手段,提升规划方案的合规性和合理性,提高政府决策的科学性、准确性和直观性。

——精细化社会治理。基于空间数字底座及统一空间索引,利用房屋编码、统一地址和电子地图,深圳建立基于实景三维的全市统一地址库和统一地址地图,打造融合人口、法人、房屋、事件、通信等社会治理要素的一基五柱“块数据”智能底板,推广“块数据+”应用,为各区各部门开展精细化社会治理提供了基础支撑。

——科学化不动产评估。运用三维技术,可以探索噪音、景观等立体指标的分析方法,提供更加丰富多样的价格评估服务,提升评估精细化水平,为价格解释提供了全新的实景三维模拟视角,提升了不动产价值评估的科学性和效率。

——建设项目全周期管理。整合建设项目全生命周期中所有业务环节,包括立项用地规划许可阶段、工程建设许可阶段、施工许可阶段、竣工验收阶段、房屋市场管理阶段、确权登记阶段、使用维护阶段、灭失注销等各类工程档案数据信息。融合实景三维和 BIM模型,立体化和形象化呈现项目信息,有效解决项目信息数据分散在各业务系统,无法实时、全面、清晰查询和掌握的问题。

如今,深圳市实景三维建设被纳入深圳市基础设施高质量发展试点、数字政府和智慧城市建设、深圳市测绘地理信息“十四五”规划等,并加大资金投入、加强技术创新和提升服务能力。以实景三维为基础,深圳市正积极促进城市全要素数字化、城市感知泛在化和城市决策智能化,打造虚实结合的数字孪生城市,构建具有深度学习能力的鹏程自进化智能体。实景三维作为数字政府、数字经济重要的战略性数据资源和生产要素,将为深圳市探索超大型城市治理的新路子奠定坚实的基础。