实景三维需高度重视关键技术的安全可控

本文作者为测绘发展研究中心的熊 伟  陈常松。

2019年6月，自然资源部印发了《自然资源“十四五”规划编制工作方案》（自然资函﹝2019﹞276号），提出在“十四五”期间拟大力推进实景三维中国建设。为此，测绘发展研究中心在北京召开专题研讨会，并赴武汉开展实地调研。调研组认为，自然资源部在推进实景三维中国建设过程中应当高度关注实景三维建模软件国产化、自主创新、安全可控等方面。

一、基本情况

经调研武汉天远视、深圳大疆创新、武汉华正空间、北京超图等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几家公司了解到，目前，国内倾斜摄影自动化三维建模技术主要以法国Air Bus公司的StreetFactory（街景工厂）、美国Bently公司的ContextCapture（原SMart3D）、美国Skyline公司的Photomesh、瑞士Pix4D公司的Pix4Dcapture、俄罗斯Agisoft公司的PhotoScan等国外软件为主，国内90%以上的实景三维数据制作都是使用上述软件进行三维重建。由于实景三维数据精度都在厘米级以上，同时其在未来国家和城市治理能力现代化中将发挥越来越重要甚至不可替代的作用，如果长期由国外软件垄断我国实景三维数据的生产，一旦出现软件后门或漏洞、或者停止授权等极端事件，将对我国地理信息安全甚至国家安全带来灾难性的影响。

为了摆脱实景三维重建软件受制于国外的局面，近年来，一些国内科研院所、高校、高新技术企业不断加强在该领域的自主创新，并取得积极成效。2015年前后，我国在测绘领域推出了武汉大学自主研发的DPGrid和中国测绘科学研究院研发的PixelGrid两款实景三维重建软件，但这两款软件在自动化处理性能、支持的数据类型和摄影方式、数据处理规模等多个方面都无法与同类国外软件相比。此后，经过3-4年的积极创新和努力追赶，涌现出了以天远视科技和航天远景联合开发的Ai3D/Virtuoso3D系统、深圳珠科创新开发的Altizure、华正空间研发的3DRealWorld、大疆创新研发的大疆智图（DJI Terra）等为代表的新一代国产三维重建软件，大大缩小了与国外同类软件在功能和性能方面的差距，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与国外同类软件基本处于同一水平。但是，由于起步较晚，国内市场基本被国外软件占领，国内大多数客户已经习惯使用国外软件进行三维重建，短时间内难以接受国产软件，这使得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与国外软件相比还存在较大差距。

二、有关建议

应从战略发展、国家安全、产业发展、公共服务等角度出发，围绕国民经济和社会发展尤其是自然资源领域“十四五”规划发展需要，统筹考虑实景三维中国建设问题，加快做好相关顶层设计工作。

一是建议坚持安全发展，科学谋划实景三维中国建设思路。目前，中美贸易争端已经悄然影响到我国装备、软件领域的可持续发展，这是未来工业化、信息化发展的制高领域之一。基于这一背景，谋划实景三维中国建设，需要更多考虑国家安全问题，以三维建模等软件的自主可控作为实景三维中国建设的必要前提。

二是建议持续推动实景三维重建软件技术自主创新。据前文所述，当前，国产实景三维重建软件整体性能基本可以与国外同类软件媲美，但是落实到管理应用需求层面，国内外实景三维重建软件都面临同样的单体模型自动化提取困难等技术难题，这一重大科技创新问题涉及到计算机视觉、图形图像、数学、深度学习等人工智能相关学科领域与测绘领域（包括导航定位、遥感、地理信息系统等）的基础理论融合创新、技术融合创新。解决这一创新问题，一方面要发挥好企业作为创新主体的作用，另一方面政府应做好对相关基础研究、应用研究的支撑工作，提供必要的平台、资金、基础设施、应用环境测试等支持。

三是建议从现实需求、技术可行、经费保障等角度出发，提前谋划实景三维中国建设综合发展问题。我国地域辽阔，推动实景三维中国建设分异大，既要考虑全部国土在表达上的协调一致，也要考虑不同地区的不同要求，更要考虑国土空间规划、城乡发展等实际要求。因此，推进实景三维中国建设的核心工作是从需求、规划、项目、预算相衔接的角度率先做好建设方案的科学论证工作。

四是建议统筹考虑实景三维产品的标准化推进工作。随着三维建模技术的快速发展，已经涌现出了众多用于表达单个模型的异构三维模型格式，但都不具有地理位置信息，不具备表达大规模三维地理空间模型数据的能力。因而，如何实现三维空间数据的高效发布、数据共享与互操作，将成为实景三维数据产品管理和应用过程面临的重要问题。为此，应做好实景三维产品的标准化建设工作，研制统一的、开放式的、可扩展的三维地理空间数据格式，为空间三维模型数据在不同终端之间的传输、交换与共享提供支撑。

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