實(shí)景三維GIS的應(yīng)用前景概述1 引言隨著數(shù)字化城市進(jìn)程的發(fā)展，各行業(yè)信息化建設(shè)也加緊步伐，地理信息系統(tǒng)（GIS）作為信息化的有力工具占據(jù)越來越重要的地位。然而，二維GIS本身也面臨一些問題，數(shù)據(jù)太單一、抽象，只能實(shí)現(xiàn)宏觀的、濃縮的、概略的統(tǒng)計(jì)和分析，對于細(xì)節(jié)則不能面面俱到；GIS系統(tǒng)太專業(yè)，需要具備專業(yè)知識的用戶才可使用；二維地圖并不能完全顯示出地物和地形的紋理、形狀和環(huán)境信息等；虛擬三維耗時(shí)長耗資大，實(shí)際作用并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。針對二維GIS的特點(diǎn)，以影像地圖為基礎(chǔ)的實(shí)景三維GIS，作為二維GIS技術(shù)的升級產(chǎn)品，成為GIS發(fā)展的新方向。2 實(shí)景三維技術(shù)實(shí)景三維GIS是在二維GIS的基礎(chǔ)之上，增加了連續(xù)的地面可量測影像庫作為新的數(shù)據(jù)源，并通過開放的軟件與GIS無縫集成，從而給用戶提供了具有豐富環(huán)境信息和立面信息的實(shí)景可視化環(huán)境，有效的支持了管理和決策等高級應(yīng)用。2.1移動測量系統(tǒng)（ MMS：Mobile Mapping System ）移動道路測量技術(shù)作為一種陸基遙感系統(tǒng)，它是在機(jī)動車上裝配GPS（全球定位系統(tǒng)）、CCD（成像系統(tǒng)）、INS/DR（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或航位推算系統(tǒng)）等傳感器和設(shè)備，在車輛高速行進(jìn)之中，快速采集道路及兩旁地物的可量測實(shí)景影像序列（DMI），這些DMI具有地理參考，并根據(jù)各種應(yīng)用需要進(jìn)行各種要素特別是城市道路兩旁要素的任意任時(shí)的按需測量。2.2 DMI實(shí)景三維空間可量測實(shí)景影像（Digital Measurable Image，簡稱DMI）是一種以地面近景攝影測量立體影像文件及其外方位元素構(gòu)成的基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品，通過可量測實(shí)景影像提供的開發(fā)包可直接對立體影像進(jìn)行測量、信息提取并與其他基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品集成，是我國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為適應(yīng)按需測繪采集更新空間信息的一種基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品?？闪繙y實(shí)景影像主要由立體影像對、外方位元素描述文件和開發(fā)包組成?？闪繙y實(shí)景影像可通過移動測量系統(tǒng)采集得到，并可以通過開發(fā)包與4D產(chǎn)品無縫集成，是對我國4D基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品進(jìn)行有效補(bǔ)充的一種重要產(chǎn)品。基于近景攝影測量原理，一對DMI立體像對記錄了攝影范圍內(nèi)空間對象的三維立體空間，通過攝影測量交會計(jì)算，可以獲取目標(biāo)地物的空間三維坐標(biāo)、物理尺寸。移動測量系統(tǒng)可以以道路巡航的方式高密度的采集城市的連續(xù)可量測影像，在車輛高速行進(jìn)過程中，能夠以5米的間隔就采集一次覆蓋360度范圍的影像。通過沿城市道路進(jìn)行地毯式掃描，可以建立城市的海量DMI立體影像庫。該影像庫實(shí)際上全方位的記錄了城市的真實(shí)環(huán)境和三維空間尺寸，從而構(gòu)成了如圖2示意的城市實(shí)景三維空間。2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用實(shí)景三維技術(shù)，不僅可提供地物的抽象二維圖，還有與二維圖緊密相關(guān)的連續(xù)可量測影像，這種影像也可應(yīng)用在城市管理的方方面面。由此，實(shí)景三維在城管、公路、公安、鐵路等行業(yè)進(jìn)行了深入而廣泛的應(yīng)用。數(shù)字城管，以信息化手段和移動通信技術(shù)手段來處理、分析和管理整個(gè)城市的所有部件和事件信息，促進(jìn)城市人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢與協(xié)調(diào)?；贛MS技術(shù)的城管系統(tǒng)提供有街景影像地圖的“實(shí)景數(shù)字城管”，真實(shí)再現(xiàn)城市各種部件，滿足城市管理在垂直方向上的需求，如 如路燈高度論證，廣告牌的位置論證，投訴事件定位難等問題。同時(shí)，輔助城市管理者進(jìn)行決策分析，如公共設(shè)施選址分析，應(yīng)急預(yù)案模擬，從而提高城市管理的效率和質(zhì)量：實(shí)景化警用地理信息系統(tǒng)由于基于“可視、可量、可挖掘”的DMI近景影像數(shù)據(jù)技術(shù)，因而具有信息實(shí)景化、符號可視化、管理信息豐富等特征，能夠幫助公安部門真正實(shí)現(xiàn)以房管人、以人查房、案件/事件查詢、建筑物高度、通道高度/寬度、射擊/通視距離等測量、實(shí)時(shí)監(jiān)控（動、靜結(jié)合）、接（處）警精確定位、警用車輛（人員）定位/跟蹤、警戒路線等。2.4 制約因素?cái)?shù)字城市建設(shè)中，實(shí)景三維技術(shù)可提供城市地上、地下各部門的空間數(shù)據(jù)，并通過可視化實(shí)景的方式展示出來。然而，建立城市信息化管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮數(shù)字城市作用，不僅僅是數(shù)據(jù)支持就能達(dá)到，建立信息化共享平臺是前提條件。然后，城市建設(shè)各管理部門，各自為政，信息開放共享并不完全，這樣同時(shí)也制約了實(shí)景三維GIS在其中的應(yīng)用。3 發(fā)展前景3.1 民用街景導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)的發(fā)展，使得車載導(dǎo)航系統(tǒng)得到廣泛而普遍的應(yīng)用。目前的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)用的是二維地圖或者三維虛擬地圖，這些地圖并不能完整全面的顯示城市環(huán)境和道路狀況，無法達(dá)到完全指路功能，且地圖更新慢也是車載導(dǎo)航的弱點(diǎn)。而依托于MMS系統(tǒng)的實(shí)景三維地圖恰可彌補(bǔ)這一不足。實(shí)景三維技術(shù)，不但可提供詳細(xì)的二維地圖，還可將街道全景真實(shí)的顯示在導(dǎo)航地圖上，道路情況、高架橋、信號燈等，都可以一覽無余，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)境式導(dǎo)航。而MMS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)全面、快速、信息量豐富，更能快速的更新導(dǎo)航地圖，滿足人們各種導(dǎo)航要求。3.2 數(shù)字旅游我國旅游業(yè)目前蓬勃發(fā)展，數(shù)字旅游的概念，也已不是新鮮詞匯，各個(gè)景區(qū)爭相用信息化手段，打造數(shù)字化景區(qū)。然而，真正建立起數(shù)字化景區(qū)并充分利用起來的，少之又少。數(shù)據(jù)采集慢、建立時(shí)間長、耗資大、系統(tǒng)應(yīng)用太專業(yè)、虛擬三維丟失細(xì)節(jié)信息，這些都是導(dǎo)致數(shù)字化建立起來卻無法充分發(fā)揮作用的原因。應(yīng)用實(shí)景三維技術(shù)，結(jié)合虛擬三維手段，可彌補(bǔ)二維數(shù)字景區(qū)的不足，充分利用景區(qū)地理、環(huán)境、人文等各方面的資源，建立以實(shí)景影像為特色數(shù)據(jù)的數(shù)字景區(qū)公共服務(wù)平臺，資源開放共享，將會進(jìn)一步推進(jìn)旅游的大力發(fā)展。 3.3 實(shí)景三維世界物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通，它的發(fā)展，使得電網(wǎng)