加快推进实景三维中国建设需要重点关注哪些问题
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开展三维实景中国建设是“十四五”时期基础测绘转型升级发展的重要任务之一，其对推进自然资源精细化智能化管理具有重要意义。去年以来,部测绘发展研究中心围绕实景三维地理信息数据生产及其软件创新主题，深入开展调研，基本摸清相关发展现状，旨在为“十四五”发展提供参考。
本文作者为自然资源部测绘发展研究中心的熊伟。文章于2020年7月31日发表于内参《测绘地理信息发展动态》第150期。新的历史时期，推进三维实景中国建设是贯彻落实“数字中国”战略、切实履行好自然资源部“两统一”职责、提升新型基础测绘保障服务能力、维护国家地理信息安全的必然要求，具有重要的战略意义和现实意义。
首先，党的十九大报告明确提出了建设数字中国的战略要求，结合经济社会发展、科学技术进步等趋势，赋予了新时期“数字中国”建设新的内涵。以实景三维中国为代表的地理信息是支撑新时期数字中国建设的基础性、关键性数据资源。
第二，2018年自然资源部组建伊始，陆昊部长在海南测绘地理信息局就国土空间规划及“多规合一”信息综合管理平台建设等问题进行调研时，强调自然资源登记等系统，要由二维系统变成三维系统，解决自然资源调查、确权和国土空间用途管控等问题。推进实景三维中国建设，是有效解决上述问题的基础性工作和必然选择。
第三，2018年以来，由美国发起的中美贸易争端问题不断升级，已经影响到我国地理信息系统软件领域的创新发展，未来有可能进一步升级。在这一背景下，开展并持续推进实景三维中国数据资源建设，必须充分考虑相关生产软硬件的国产化问题。因而，从某种意义上来说，推进实景三维中国建设对于推动测绘地理信息领域科技创新、促进地理信息产业高质量发展、更好地维护国家信息安全具有重要的战略意义。
（一）国内实景三维数据生产及应用市场现状
首先，从实景三维数据生产市场规模上看。根据对中国政府采购网、各地市采购网站以及千里马等商业采购网站公开的招标项目数据的统计分析，近几年来，实景三维相关工程级项目金额呈现爆发式的增长，由2016年的10248万元、到2017年的21823万元、再到2018年的57972万元。客观来说，实景三维数据生产市场规模远不止上述所列数据，比如，有些实景三维数据生产任务隐含在其他相关工程项目中、很难筛选出来，有些由各级政府部门直接委托相关单位承担，这些任务分布在各行业、各领域，整个实景三维数据生产市场规模的具体数值难以准确估量。总的来看，实景三维数据已经呈现出强劲的市场需求。
其次，从真三维数据应用市场上看。据统计，近三年实景三维应用的主要领域是政府单位，比例占到95%以上（见表1）。可见无论从资金保障、应用需求、专业性、数据保密等多角度，目前，政府单位仍是实景三维数据最大的用户群体，企业和公众类应用受限于种种因素，尚未真正形成规模，相关需求有待挖掘。
表1 当前实景三维数据的应用领域情况
（二）国内实景三维重建（测绘）软件创新情况
经调研国内专注于实景三维重建及相关数据处理、管理软件自主创新的测绘地理信息高科技公司，目前，国内倾斜摄影自动化三维建模技术主要以国外软件为主，国内90%以上的实景三维数据制作测绘单位都基于国外软件进行三维重建。为了摆脱实景三维重建软件受制于国外的局面，近五年来，一些国内科研院所、高校、企业积极推进该领域自主创新，已经涌现出以Ai3D/Virtuoso3D系统、Altizure、3DRealWorld、DJITerra等为代表的国产三维重建软件。与国外同类软件相比，这些自主软件在数据适应性、自动化处理能力、数据处理规模、数据处理效率等方面基本处于同一水平。但是，由于起步较晚，国内市场基本被国外软件占领，大多数用户短时间内不会选择使用国产软件，致使国产软件缺少大规模普及应用的机会，因而在人机交互界面等用户体验方面存在较大差距。
（一）加快谋划实景三维中国建设工程实施方案
2019年2月25日，自然资源部召开2019年全国国土测绘工作座谈会，明确表示将于年内启动“十四五”基础测绘规划编制工作，推动在实景三维中国建设等多个重要方向凝练形成大项目、大工程，进一步提升基础测绘核心供给能力，切实为自然资源管理“两统一”职责履行提供测绘支撑，为经济建设、国防建设与社会发展做好保障。基于此，加快研究提出推动实景三维中国建设的路径和办法十分必要和紧迫。
（二）统筹考虑实景三维数据生产与软件创新发展问题
在“十四五”开展实景三维中国数据资源建设工程之前，提前谋划启动三维重建（测绘）软件国产化科研专项攻关。依托科研专项，提供必要的数据资源、资金投入、基础设施、应用环境测试等支持，在进一步攻克国产实景三维重建软件性能提升难题的同时，以管理应用需求为导向，逐步解决单体模型自动化提取困难等技术难题；另一方面，建议在“十四五”实景三维中国数据资源建设工程中全盘使用国产三维重建（测绘）软件，为推动和扩大国产三维重建（测绘）软件的应用创造有利支撑条件，借助开展大规模数据生产契机全力支持软件技术创新，加速三维重建（测绘）软件国产化进程。
（三）协调推进实景三维软件创新与技术标准化
在统筹推进实景三维中国数据资源建设与三维重建（测绘）软件自主创新任务的同时，应高度重视相关技术标准化问题。从三维空间数据的海量处理、高效发布、共享与互操作等生产应用管理全链条出发，积极推动研制一套完整的涵盖生产工艺、产品形态、应用模式等内容的实景三维中国标准体系，更好地支持“十四五”时期以及未来常态化、规范化、高效化地开展实景三维中国建设工作。
（四）战略研究规划实景三维中国建设经费投入
实景三维中国建设的技术方法有多种且相对成熟，关键是对于960万平方公里陆地国土面积是否需要采取同一种技术方法、标准来开展。因为不同区域的现实情况差异很大，既要考虑有人区、无人区等经济活动方面的区别，也要考虑山水林田湖草等自然资源动态监测的实际需要，同时还要考虑国土空间规划、城乡发展等实际，这直接涉及到不同区域在数据精度、建设内容等方面的差异。另外，不同的技术方法和标准对应的是不同的经费支撑，其差距可能在数十倍。例如，如果对960万平方公里陆地国土全部采用精细化的管理模式，需运用全面倾斜+激光生成实景三维的方式。按照目前市场行情，城市非城区需要航飞倾斜摄影5厘米精度（成图精度大约在10-15厘米），完成此精度1平方公里的三维数据生产任务大约需要5000-6000元；城市城区需要航飞倾斜摄影2-3厘米精度（成图精度大约在5厘米左右），完成此精度1平方公里的数据生产任务大约需要2万元。根据2018年城市建设统计年鉴，我国673个城市城区面积200896.5平方公里、建成区面积58455.66平方公里。基于此，完成所有城市城区实景三维数据生产任务大约需要40亿元，完成所有城市建成区实景三维数据生产任务大约需要11.25亿元；完成城市非城区实景三维数据生产任务大约需要564亿元；总计需要约604亿元。因此，谋划实景三维中国建设工程必须做好需求、规划、项目、预算的衔接工作。
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