「实景三维」爆发，「元宇宙」逼近？

8月16日，自然资源部正式印发了《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》（下文简称：大纲），提出开展实景三维中国建设任务，这也是“十四五”时期基础测绘转型升级发展的重要任务之一。

其中提出的建设目标为：根据新时期测绘工作“两服务、两支撑”根本定位，调动各级自然资源主管部门和社会力量，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，为数字中国建设提供统一的空间基底。

这一消息引爆了地信界，GIS行业迎来了从二维到三维全面升级的行业关键上升期。那么大纲中提出的“实景三维中国”究竟是什么？是否是单纯的三维城市？我国为何大力支持这个领域的建设？

「空间+感知+平台」的“真孪生”数字时空

实景三维，在传统概念中，是运用数码成像设备对现实场景进行多角度环视拍摄，然后进行后期缝合并加载播放程序来完成的一种三维虚拟展示技术，数据获取手段一般为高分遥感卫星影像与无人机倾斜摄影等。

高分辨率的城市三维模型 | Aerometrex

但此次公布的《大纲》中明显已经颠覆了传统实景三维的概念，而是基于时空的“真孪生”：“实景三维（3D Real Scene）是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间，是新型基础测绘标准化产品，是国家新型基础设施建设的重要组成部分，为经济社会发展和各部门信息化提供统一的空间基底。”并且，这一点在大纲中明确的实景三维数据构成中，也得到验证——

“实景三维中国由空间数据体、物联感知数据和支撑环境三部分构成。”

第一，在空间数据体部分，数据构成包括地理场景和地理实体。“地理场景包括数字高程模型 （DEM）、数字表面模型（DSM）、数字正射影像（DOM）、 真正射影像（TDOM）、倾斜摄影三维模型、激光点云等。地理实体包括基础地理实体、部件三维模型以及其他实体等。” 

可以看到，地理场景数据不仅包含了遥感卫星、无人机等获取的基础地理、空间、地形数据，同时也引入了激光点云这样的激光雷达数据获取手段，激光点云也是构建高精度地图、侦测自然资源和三维建筑空间扫描等的重要数据获取类型。

地理实体则包括地物实体与地理单元，可理解为在基础地理空间基础上构建的行业、行政与自然专题数据，例如水系、交通、管线、地名地址、园区院落等地物实体；行政区划、山川河流、农业用地等地理单元。

这两者合成了基础的半静态与静态底层地理空间架构。

第二，物联感知数据部分，“包括自然资源实时感知数据、城市物联网感知数据、互联网在线抓取数据等。”

“自然资源实时感知数据包括通过自然资源管理业务获得的实时视频、图形图像，以及自动化监测设备实时信息等。城市物联网感知数据包括城市监控视频，车载导航、移动基站、手机信令等实时视频及图像等。互联网在线抓取数据包括在线获取的地理位置、文本表格等。”

感知部分的数据构成范畴非常广，已经从时空数据扩大到泛时空数据——

• 摄像头、遥感数据等动态空间监测数据

• 物联网数据、手机信令等动态时空数据

• 互联网抓取数据、文档表格类泛时空数据

这样的动态数据能够极大地提升城市管理者对真实世界即时、精确的感知能力，在“数字孪生”空间的基础上，构建“真孪生”的“数字孪生时空”。

第三，支撑环境部分。“包括数据获取处理、建库管理和应用服务系统，以及支撑上述系统运行的软硬件基础设施等。获取处理系统指对空间数据体和物联感知数据进行获取、处理、融合的各系统。建库管理系统指对数据集成建库和数据库管理的各系统。应用服务系统是面向应用的服务系统。软硬件基础设施指自主可控的网络、安全、存储、计算显示设备，以及支撑软件等。”

支撑环境不出意外，类似 时空PaaS云平台，加上IaaS基础设施。

以上提到如此多源异构的时空数据，海量的数据量级，高频的数据产出和更新，必然需要平台来支撑数据的快速发布处理、综合管理和融合集成，最终分发给政府管理部门与行业，实现快速信息共享、查询调取和业务结合应用。

实景三维建设技术路线图 | 《实景三维中国建设技术大纲(2021版)》

前沿指导 逼近全真互联网「元宇宙」

那么这些基础空间数据、动态时空数据和数据技术合成起来，是什么呢？

是否会联想到：“一个架构于物理世界之上，又与物理世界相互独立、相互影响的虚拟数字时空。”

对，这非常接近元宇宙的概念，下一阶段互联网发展方向，一个并不止步于静态数字空间的构建，而是与真实动态世界平行演进的虚拟空间。

可以说，《大纲》确实是结合我国智慧城市建设需求、站在在科技趋势前沿提出的一个纲领性的行业指导。

测绘与地理信息（GIS）行业已发展多年，天地图等公共数据平台建立，形成了丰富的二维地图、遥感卫星数据服务及其数据更新方式，对于公共地理信息建设、自然资源体系建设、用地分类、交通路网建设等都起到了重要作用，建立了管理的“宏观视野”。

但是对于管理者来说，仅仅依靠二维数据的信息量和尺度是不够的，当前太多业务需要让城市“站”起来，变成立体三维城市，破解“可远观，不可近看”的数据缺失问题。

已经逐步发展起来的实景三维领域，让包括建筑、地形、小区在内的地物单元都能以更加清晰的“中观视野”，在数字世界中进行信息汇总、实景观测，对于城市管理、治安、水利、灾害防控，都有数字化管理直达的作用，也可以说，这是智慧城市的“最后一公里”。

不仅在尺度上足够清晰，同时也在时间序列上也提升了颗粒度，让城市“站”起来的同时，更让城市“动”起来。

立体时空模型构建，应对复杂而多变的现实

“以立体空间位置作为组织和联系所有自然资源体的基本纽带，以基础测绘成果为框架、以数字高程模型为基底、以高分辨率遥感影像为背景，形成一个完整的支撑生产、生活、生态的自然资源立体时空模型”

——《2020年自然资源部网络安全与信息化工作要点》

在信息交换框架的维度上，“实景三维中国”构建的也是一个高精细、多维度、多层次的时空数据模型：以地球为对象，基于统一时空基准的与位置直接或间接相关联的地理要素信息构建数据库与模型，具有时间维(T，如时序、时空数据) ，空间维(S，如空间数据与地理实体) 和属性维(D，行业) 等多维特征。

时空模型的建立，能够为之后的高效数据挖掘和分析做好准备，通过时间、空间与属性的多层次信息交叉，对城市与业务管理形成多维度的理解与透视：透视基于空间的时间深度信息，挖掘交叉学科知识的多元回归信息，为基层社区治理、城市安全管理、行业管理等精细化应用和动态管理提供海量历史与实时数据支撑，为快速应对复杂现实做好准备。

当前，全球已进入不确定性高发的时代，疫情，气候异常导致的灾害频发，物理世界的变化性与复杂性正在进一步变强，但是数据与算法等结合的科技为人类建立了效率和张力的基础。

通过数字世界，城市与行业管理部门对世界变化的监测和感知能力进一步提升、地物客观描述性信息的交流效率近乎实时；

基于时空数据的专业学科的规律性推演，例如基于城市地形的洪水淹没、山体滑坡模拟，流行病传播，都能在虚拟世界运用人工智能进行预演并获取预测性结果，支撑更为前瞻性的管理决策，以数字化破除复杂系统带来的不确定性。

今天，无论承认与否，我们已经生活在数字时代：数字支付，无人便利店，线上消费，网约车...而实景三维中国的建设，加快了个人、城市、行业迁徙到数字世界的步伐。

但这只是一个开始，数字世界的伸缩尺度，会让信息的包容度和颗粒度进一步纵深发展，特别是深入更小的颗粒度，构建空间+工业物联网的实时高度仿真工业环境，以及高精度地图与车路协同体系。同时，从人与人的互联，到物与物的互联，再到万物时空智联，数字世界进化也以一种非线性速度在发展。

这样的趋势也将进一步促进测绘、GIS学科与数字化边界模糊直至融合，无论对于政企，还是测绘GIS行业，都是前所未有的机遇与挑战。

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来源：超擎时空

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