超1万平方公里且优于3厘米的航摄与三维实景模型 | 构建实景长三角，转型升级势在必行

GIS前沿 2022-12-04

“实景三维中国”是国家重要的新型基础设施，2022年2月，自然资源部发文全面推进实景三维中国建设，并将其纳入“十四五”自然资源保护和利用规划。要求到2025年，50%以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成，2035年这一目标提升至80%。

实景三维能够表达国家地理实体“全要素”的特点为行业带来了新机遇，各地实景三维建设逐渐进入高潮。自实景三维中国建设以来，飞燕航空遥感技术有限公司（以下简称“飞燕遥感”）仅在长三角地区便凭借多台自持先进设备与自研AIMS航摄仪承担了超1万平方公里且优于3厘米的航摄与三维实景模型制作。

目前，无人机传感器的小型化几乎可以采集所有类型的数据，卫星影像逐渐开始商用，有人机载航空摄影面临着空域资源的有限与无人机航摄、卫星遥感的竞争压力。虽然无人机航摄获取门槛低、响应速度快，但也存在着影像像幅小，制作高精度影像困难大；空域协调难度大，无法在中大型城市及机场上空飞行；搭载平台重量有限，不能承载大型高精遥测设备；飞行航程短，需要移机才能实现多个区域航飞等问题。这不禁让我们思考，有人机载航空摄影的出路和发展方向在哪里？

我们首先想到的还是更好的设备，形成差异化的竞争。我们做了相关调研，目前市面上的设备基本都无法兼顾所有的场景，有的倾斜相机有大幅面下视，没有激光雷达；有的有激光雷达，但正视影像太小；还有一些设备体积太大，只能装到直升机上，飞行效率低，更没有高光谱数据的获取。通过市场调研与我们在项目中的经验积累，我们初步构想这个设备需要有较大的下视幅面，用于制作正射影像；具备倾斜航摄，用于制作三维模型；有较高的激光发射频率，能够满足地形、林业等需求，最好还能获取高光谱数据并且每一项数据技术参数都能够达到市场现有设备的领先水平。但是市面上没有找到这种产品，所以我们萌生一个想法，自己做。

受限于飞机结构和航空安全，在同步获取多种数据并将多种设备集成在一个较小的空间内，是一个挑战。最终，我们通过面阵相机和线扫描成像两种方式的组合，在有限的空间内，成功自主研发了五大模态数据获取时相一致、降本增效的高精度AIMS航摄仪。

2020年6月开始研发，2021年4月原型机开始试飞，2021年7月底改进型开始执行任务，经过200小时的试验飞行，目前自研2台AIMS已经完成了常州、慈溪、上虞、阜阳等地的项目，获得了业主的一致认可。所获取的数据成果，精度远高于卫星影像；效率远超于无人机。随着实景三维中国建设等相关政策、需求的发布，再一次验证了我们的构想。AIMS同时获取的倾斜影像、大幅面正视影像及激光点云数据，同时以最优方案满足了三维实景模型、DEM及DOM的生产需求，成果一次性满足了城市级和地形级实景三维场景建设需求。

AIMS航摄仪总像素8.8亿，单张下视影像可达2.8亿像素。一次飞行可同步获取倾斜三维影像、大幅面数码航摄影像、激光点云和高光谱影像等几乎所有常用航空遥感数据。在600米高空以240km/h速度飞行，单架次可同时获取60平方公里的3厘米倾斜影像、每平米50个点激光点云，5纳米高光谱数据，总数据量达12TB，体现了飞燕品牌的“高效率”与创新能力。

江苏丨推动基础测绘转型升级

淮安市自然资源和规划局数据新增项目作为飞燕遥感开局之年的首个项目，要求对淮安市约155平方公里范围进行倾斜航空摄影并进行实景三维模型的生产。

根据项目要求与区域特征，飞燕遥感采用了大棕熊飞机搭载自有的PAN-U5倾斜航摄仪，6个架次获取了不少于五镜头的倾斜航摄影像数据，影像地面分辨率优于5cm（下视）。

淮安地处江苏省长江以北的核心地区，邻江近海，为南下北上的交通要道，区位优势独特，涵盖了京杭大运河、黄河故道等四条主要水系。通过软件自动建模，不仅效果不佳，还需大量后期人工处理。在传统的处理过程中，作业员分块进行模型修改，不同作业员处理的水面会出现接边问题，模型色彩过度不自然，影响最终效果。

▲移动地物修饰前后对比

▲水利设施修饰前后对比

为保证成果的美观性，飞燕遥感首次采用了水域批量处理技术。在模型人工修饰环节完成后，由专人进行水域批量处理，保证了水域高程一致或平缓过渡，水面纹理整洁，色彩过渡自然，体现了飞燕品牌的“高科技”与“高品质”。

浙江丨让城市在地图上“站”起来

绍兴市自然资源和规划局上虞分局根据新时期测绘工作“两服务、两支撑”根本定位，为构建“分布存储、逻辑集中、时序更新、共享应用”的实景三维中国，组织开展了“高精上虞地形场景建设”，为数字中国建设提供统一空间基底。

飞燕遥感承接了该项目，采用自主研发的AIMS航空集成多传感器航摄仪，一次性获取了激光点云、倾斜三维、高光谱等多模态数据。通过AIMS获取的每平米50个点高密度激光点云直接生成白模，避免了冗长的数据处理过程、节约了飞行成本；DEM与白模基于同一套数据，与地形更为贴合，效率大幅度提升，包含的建筑位置、高度、形状等信息为三维数据的分析与处理提供了关键数据。一个月内，我们完成了上虞区65km²建筑物密集区域的三维白模模型制作，并对一般房屋、带屋脊线房屋及多平面复杂房屋进行了精细化处理，建筑轮廓干净，屋顶结构清晰可辨。

▲建筑物精细化处理

安徽丨摸清家底，动态监测

合肥市开展了城市规划建设地理国情、环巢湖自然资源调查监测两个专题监测，重点包括山体、水域、森林、农田、草地、湿地、城镇建设区的空间种类、数量、质量、空间分布以及动态变化情况。

为此，飞燕遥感进行了2021年合肥市辖区1339平方公里的航空摄影及0.1 m正射影像生产，对环巢湖二级保护区450km²进行了0.1m倾斜摄影及实景三维模型生产。由于合肥市辖区房屋密集，自动分类容易漏分较大的厂房建筑，自动化效果不理想。经过我司自研点云处理软件P3C优化后，分类效果提升了17%。项目成果为合肥市城市规划建设提供了有力支撑，为综合治理巢湖，建设环湖湿地，整改环境问题等工作提供数据基础和决策依据。

▲原始点云与P3C软件处理后对比

助推时空信息泛在应用

实景三维的时代已经到来，飞燕遥感积极参与了水利、交通、智慧城市等领域的实景三维平台建设并搭建了飞燕GIS云平台，旨在为客户提供多元化、智能化、定制化的在线地理信息应用服务。

1.参与无锡市新吴区三维地籍管理平台建设

该项目主要对无锡市新吴区220平方公里土地，开展实景三维数据生产，最终生成分辨率优于3厘米的倾斜摄影三维模型成果，研发集空间大数据管理、空间数据服务引擎、三维不动产管理、建筑规划审批和地类图斑管理等功能于一体的信息化平台。项目现已形成了部分阶段性成果。该项目成果将成为无锡市智慧城市基底，有效提升无锡市信息化建设水平，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化，助力政务治理、产业发展，实现立体全空间的管理辅助行政管理和规划。

▲无锡市新吴区三维地籍管理平台展示

2.参与引洮供水工程三维GIS虚拟仿真平台建设

该项目主要完成洮河流域25527平方公里土地数字高程模型（DEM）、正射影像图（DOM）及高精度的三维模型生产，现已形成了阶段性成果。该项目可以更完善地将地形地貌还原出来,并体现出水体，建筑与设备的特点与信息。有效提升水利工程信息化建设水平，实现工程调度智能化、水利管理高效化、综合决策科学化的发展目标。

▲引洮供水工程三维GIS虚拟仿真平台展示

3.参与综合交通一张图资源智慧管理平台建设

该项目主要对苏州市市域交通路网要素进行矢量化一张图展示，研发集空间数据一张图管理、项目管理、项目审查等功能于一体的信息化平台，运用云计算、遥感、GIS等技术，以“统一标准、统一门户、统一资源、统一服务”为整体思路，形成以“一标准、一中心、一平台”的支撑体系，针对交通规划、计划、建设、运营、养护等业务管理需求，增强交通地理信息数据的管理与同步更新能力、实现“共建、共享、共用、共维”，提升交通业务管理的数字化水平和业务协同能力。

▲综合交通一张图资源智慧管理平台展示

4.搭建飞燕GIS云平台

飞燕云平台以现有的国土资源各类数据为基础，按照统一标准，建立核心数据库管理平台，研究多种类地图展示、数据坐标转换、地图标注查询、POI快速检索、三维模型处理、统计专题图在线制作、地图在线共享查阅、时间轴历史地图展示、视频物联网设备动态接入、动态标绘及态势分析、空间分析等关键技术，实现二三维数据管理与展示、多源数据融合与应用、地图数据服务、空间分析等特色功能，提供云端加载、互联网传输、用户本地终端显示等多种地图服务，从为用户提供数据到提供在线地理信息服务，打造新一代地理信息应用服务模式，推动地理信息服务从专业化向大众化发展。此外，平台还提供功能定制化服务，便于功能拼装和数据接入，搭建属于用户自己的地理信息云平台。

▲飞燕GIS云平台展示

砥砺前行，书写华章

我们将继续坚持质量优先，夯实品牌基础；坚持创新驱动，提升品牌竞争力；不断从项目中汲取经验，提升基础地理信息数据为社会经济建设服务水平，为实景三维中国建设添薪续力。

▲长三角地区实景三维模型案例

2021长三角部分实景三维案例