近年來地理信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，在不到十年的時間，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)品進入千家萬戶，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)活動中，李德仁教授描繪了地理信息行業(yè)新的篇章，他說二維地圖，人們使用了近百年，到今天被測繪人用到了極致。要想有新的突破，三維地圖 是一個必然的選擇，地理信息行業(yè)可以通過發(fā)展三維測繪技術(shù)達到萬億產(chǎn)值。

背景情況

2018年4月12日，自然資源部部長陸昊在海南測繪地理信息局，就國土空間規(guī)劃及“多規(guī)合一”信息綜合管理平臺建設(shè)等進行調(diào)研。陸昊充分肯定測繪地理信息工作基礎(chǔ)性、重要性、技術(shù)性作用。對海南測繪地理信息工作表示滿意。陸昊指出，測繪地理信息工作是國民經(jīng)濟發(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，要提供解決問題的技術(shù)手段。要通過重構(gòu)職責(zé)和技術(shù)支持，通過現(xiàn)有的人才解決新的職責(zé)問題。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)和國土空間用途管控等問題。

三維技術(shù)在國土領(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)。它是在原來人工構(gòu)造三維模型技術(shù)基礎(chǔ)上，采用航空航天實景紋理，真實復(fù)現(xiàn)國土和城市三維實景的新技術(shù)。它的出現(xiàn)和發(fā)展是隨著國土、規(guī)劃、經(jīng)濟建設(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年興起的激光點云和傾斜影像同步高效采集技術(shù)。

此技術(shù)是對地物同時進行激光定位掃描和紋理影像采集，同步獲得國土地表及附著物的形狀、結(jié)構(gòu)、紋理。其工程化實現(xiàn)，將原來的數(shù)據(jù)采集效率提高一倍，同時點云密度提升一倍，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)完全基于影像來構(gòu)建復(fù)現(xiàn)國土空間三維地理信息，利用多目視覺原理、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)，高效的采集國土地理信息，并同時獲得二、三維源數(shù)據(jù)。可將原有三維數(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)，全三維化的國土地理實景短期內(nèi)將成為現(xiàn)實。

2三維數(shù)據(jù)新產(chǎn)品和功能

①MESH整體性三維產(chǎn)品

此三維產(chǎn)品在原來測繪DEM成果以TIN網(wǎng)形式記錄和展示國土地表起伏的基礎(chǔ)上，對地表、地物、人工建筑、自然景觀等以真實實景紋理的形式完全記錄和展示出來，對地理國情各要素記錄準(zhǔn)確、展示直觀而真實，是一種先進的地理國情新型調(diào)查和統(tǒng)計手段，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)計手段，是原有二維地理國情數(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，替代原有平面的、二維的調(diào)查手段和方式，并對所有數(shù)據(jù)進行可視化管理。

②結(jié)構(gòu)化三維產(chǎn)品

結(jié)構(gòu)化三維產(chǎn)品別名：單體化三維模型，它是對所有獨立的地表建筑、物體、景觀等進行精確的真實三維復(fù)現(xiàn)。利用當(dāng)前先進的真是紋理采集手段、高效的模型構(gòu)建技術(shù)，針對國土城鎮(zhèn)進行復(fù)現(xiàn)、調(diào)查、統(tǒng)計、管理的手段。其特點是獨立可調(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

利用激光點云數(shù)據(jù)和實景影像，對地表不同類型的顯著地物進行分類，其特點是可以對不同類別的地物進行精確分離歸類，實現(xiàn)對同類地物的統(tǒng)計分析，并且有定位精度高、可進行工程化應(yīng)用等特點，如大型基建工程的三維化管理。在國土管理中，這種技術(shù)手段和產(chǎn)品是林業(yè)調(diào)查、海洋測繪必備。

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

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)的不斷進步，合并生產(chǎn)、分布計算的實現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)方式已經(jīng)實現(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，日常管理上都能實現(xiàn)關(guān)聯(lián)、疊合、分層。

②時相上：不同時段數(shù)據(jù)融合

得益于計算機圖形學(xué)的發(fā)展，目前影像的增強、勻色、去噪技術(shù)已經(jīng)在很大程度上對同種地物不同時段的影像能夠進行融合，并做到細節(jié)無丟失、整體一致性好等特點。對變更地物進行標(biāo)識和分層，進入待更新序列。

③平臺上：來自不同采集平臺的數(shù)據(jù)融合

衛(wèi)星、有人飛機、無人飛機、其他載荷平臺等多種數(shù)據(jù)來源，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)各項技術(shù)優(yōu)劣對比分析

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

國土資源管理現(xiàn)狀

1數(shù)據(jù)平臺不統(tǒng)一

不同的部門，各有自己的數(shù)據(jù)平臺，大部分獨立運行，各部門數(shù)據(jù)無法融通，這是歷史沿革形成的也是必然?？梢試L試在部級層面上建立大系統(tǒng)平臺，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，因為業(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。可以嘗試在地理空間數(shù)據(jù)上將相同需求的數(shù)據(jù)進行合并，或者借此三維技術(shù)大發(fā)展時期，建立一個統(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，細節(jié)更豐富、更直觀的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

3評價體系不統(tǒng)一

管理體系和管理目標(biāo)各部門千差萬別，造成了了不同的評價體系，但在目前機構(gòu)改革契機和統(tǒng)一管理下可以嘗試底層數(shù)據(jù)并列合成，各種對象多種評價體系并列的數(shù)據(jù)管理模式。

4調(diào)查內(nèi)涵不統(tǒng)一

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

5如何實現(xiàn)統(tǒng)一

自然資源管理體系下的國土資源管理，不論業(yè)務(wù)領(lǐng)域、管理機構(gòu)是多么千差萬別。至少在空間地理基礎(chǔ)信息上，都存在一個最大公約數(shù)：三維。這個公約數(shù)以前不論從經(jīng)濟條件、運營辦法、技術(shù)手段都不具備實現(xiàn)可能性，但今天，這些條件已經(jīng)滿足。這是國土資源統(tǒng)一高效管理最新也是最大的突破口。

三維技術(shù)在國土資源管理的應(yīng)用

1自然資源調(diào)查

國土林地調(diào)查。福建省測繪局利用高空高效大型激光掃描儀，對數(shù)十萬平方公里范圍內(nèi)地表進行全部覆蓋，對獲取的激光點云進行分類，自動歸類和提取不同面狀和高度的人造林、原始森林、次生林、經(jīng)濟林，對其面積、高度、種類、性質(zhì)、用途、數(shù)量進行完整的劃分和統(tǒng)計。用最低的成本、最短的時間、最少的人力獲取了全身整體林業(yè)數(shù)據(jù)。這就是依賴于激光點云三維模型自動分類的優(yōu)點，高效準(zhǔn)確的對某項自然資源調(diào)查的應(yīng)用。

2自然資源管理

近兩年全國國土部門開展了不動產(chǎn)登記專項，很多地市州采用了實景三維不動產(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、用戶查詢更直觀，是利用實景三維進行自然資源管理的優(yōu)秀案例。

3國土空間規(guī)劃

多規(guī)合一是為了順應(yīng)新時期新形勢下的城市規(guī)劃，綜合多部門資源和需求著力推行的新專項工程。該專項開展四年來，探索了很多先進規(guī)劃方案。如廈門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)一到一個系統(tǒng)下，兼顧長遠可持續(xù)的方針，進行全市頂層設(shè)計。利用全要素化的社會資源，在2016年莫拉蒂臺風(fēng)給廈門造成嚴(yán)重危害后，一天之內(nèi)，所有垃圾清理、水電維護、設(shè)備搶修都在中樞系統(tǒng)安排下各部門有條不紊完成災(zāi)后重建。精確、真實的城市三維數(shù)據(jù)是未來先進城市管理和發(fā)展的基石。

新機構(gòu)新體制新方案

1先進可控的頂層設(shè)計

新管理體制下，如何利用現(xiàn)在先進的三維技術(shù)提升國土資源管理水平，這是管理者應(yīng)該認真思考的問題。任何制度的效用發(fā)揮有賴于先進可控的頂層設(shè)計。就目前來說有以下三個理念的建議：

①從制度上推動三維化國土管理的實現(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，最終過渡到全三維的空間地理信息的框架上；

③設(shè)計好共建共享方案。

2優(yōu)秀機制下的運營體系

當(dāng)航天領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域已經(jīng)開放政策，允許民營企業(yè)進入相關(guān)領(lǐng)域后，國土資源的獲取、調(diào)查、管理能否將國土資源的獲取環(huán)節(jié)進行有限的開放。如建立一個政府監(jiān)管平臺，按照省進行獨立劃分，支持有實力的民營企業(yè)參與到每個省的統(tǒng)籌平臺，設(shè)立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，利用現(xiàn)在先進的三維技術(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、省廳、部委按照1:1:0.5分攤，企業(yè)利用社會資源先行采集生產(chǎn)，省廳和部委按照2-3年基礎(chǔ)測繪經(jīng)費進行邀標(biāo)采購劃撥。省廳經(jīng)費來源于每年有償服務(wù)收益和財政，部委經(jīng)費來源于每年基礎(chǔ)航空攝影經(jīng)費。

項目分配和實施：企業(yè)平臺集中每一個省的設(shè)備和技術(shù)資源，進行集中式采集。在這個平臺上對社會資源進行調(diào)配和整合，實現(xiàn)最低成本最高的效率。企業(yè)平臺在省廳和部委的甄選下進行招標(biāo)入圍，每一期優(yōu)選各省2-3家實力最強企業(yè)，進行任務(wù)分配，每家企業(yè)最多參與三個省競標(biāo)，每三年進行一次評審淘汰更新。

運營管理：數(shù)據(jù)審查由省廳主持，入庫后定期匯交給部委。入庫數(shù)據(jù)可以免費共享給其他部門或者社會公益事業(yè)，若社會實體有商務(wù)需求，省廳收取相應(yīng)服務(wù)費，并將費用匯入每一期的數(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，是國土資源管理部門需要認真考慮的問題。無論多長時間等待，數(shù)據(jù)共享是終究會實現(xiàn)的一種體制，建議按照“把握監(jiān)管，有效放權(quán)，政策扶持”的原則來推進。

這里在技術(shù)上提供一種可能方案?；诂F(xiàn)有的全國性基礎(chǔ)地理信息庫，進行優(yōu)化改造，在自然資源部層面建設(shè)一套全國性的地理空間數(shù)據(jù)庫管理平臺。其中包含有全國性的測繪控制網(wǎng)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)測繪數(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)格式的分級測繪產(chǎn)品（國家基本比例尺地圖、DOM、DEM、DLG等）、標(biāo)準(zhǔn)格式的專題地理信息數(shù)據(jù)（地籍、山水林田湖草等專題數(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)用的問題。自然資源部組織與監(jiān)管，委托下屬機構(gòu)進行全國范圍內(nèi)的基礎(chǔ)測繪航空攝影、遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集工作。各省市測繪主管部門按照城鄉(xiāng)規(guī)劃、社會經(jīng)濟發(fā)展等需求上報數(shù)據(jù)采集需求，自然資源部委托下屬機構(gòu)不定期組織全國范圍的供應(yīng)商遴選，進行航空攝影、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)的測繪產(chǎn)品，在統(tǒng)一的平臺中進行數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分發(fā)。在原有全國一級DOM DEM，二級DLG數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，增加三維屬性相關(guān)的三-五級數(shù)據(jù)。

3級：增加了地表建筑物簡單模型的數(shù)字表面模型（DSM+3D建筑物簡單模型）：滿足城鄉(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、水土保持監(jiān)測、應(yīng)急保障等應(yīng)用需求。

4級：具備標(biāo)準(zhǔn)屋頂形狀的三維模型：滿足城鎮(zhèn)三維地籍調(diào)查與管理、城鎮(zhèn)安全與應(yīng)急、城市精細規(guī)劃與管理（棚戶區(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、開發(fā)區(qū)建設(shè)規(guī)劃、旅游景區(qū)精細規(guī)劃管理等城鎮(zhèn)精細化管理需求。

5級：房屋精細模型及室內(nèi)三維模型：滿足城市地下空間、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級測繪成果的生產(chǎn)和管理，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平、歷史資料情況等綜合因素，確定更新頻率。省、市、縣級測繪主管部門組織和監(jiān)管4、5級測繪成果的生產(chǎn)和管理，根據(jù)實際的管理需求進行范圍確定、更新頻率確定。

結(jié)語

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)和市場已經(jīng)比較成熟，三維數(shù)據(jù)應(yīng)用也在有些部門實現(xiàn)落地，并蓬勃推廣開來。但是在國土資源管理方面，目前還沒有一套行之有效的國土三維數(shù)據(jù)管理辦法和實體運營平臺，不過影響已來，作為最依賴空間地理信息數(shù)據(jù)的主管部門，將現(xiàn)有二維體系轉(zhuǎn)換到三維體系已經(jīng)勢在必行。不邁開第一步，路永遠走不出來，現(xiàn)在讓我們邁開第一步，建立全國性的三維國土資源信息管理平臺。