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三维激光扫描与数字城市建设

樊月龙

数字城市是从工业化时代向信息化时代转换的基本标志之一。数字城市的建设给城市提供了有效的规划与管理,为城市的经济发展带来更大的机遇和美好的前景。数字城市是以计算机技术、多媒体技术和存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真-虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。越是经济发达的城市，数字城市应用的规模越大。随着空间信息技术的迅速发展，进一步推动数字城市向着、三维化、精细化、动态化的方向发展，三维展示日益成为空间信息的主要表示方式。当前,数字城市模型的数据源主要有卫星影像、航空影像和机载激光扫描数据、近景摄影测量数据、近距激光扫描数据和人工测量数据以及其他一些也扩展到城市规划、工程测量、环境监测、水下地形测量、城市3D建模、工程设计、交通运输、城市监控、自然灾害和恐怖袭击等事故应急管理等诸多方面,显示出独特的、传统手段无法取代的优越性。

三维数字城市的功能：

1、三维地图：三维地图是具有位置信息的三维图像，即“三维地图=三维图像+位置信息”，是一定区域的实景的数字化再现。通过激光扫描仪对地面及物体进行全方位的连续扫描，获得地面及物体表面每个采样点的空间坐标信息，并用全息相机获得地面和物体的影像照片。之后通过相关计算机处理软件用所获得的采样点数据形成实景的三维点云图、继而生成三维模型，然后将真实物体的纹理信息加到三维模型上，最后去除噪声并进行图像优化，获得与实景极为近似的三维地图。

2、城市规划

城市规划管理水平对社会经济建设起着龙头的作用，随着城镇化快速推进，城市规划的任务日趋繁重，业务联系频繁，各类数据、图件和文档资料的交换急剧增加，这对城乡规划部门提出了全新的要求。三维数字城市规划管理平台以计算机网络为载体，以三维激光扫描、地理信息系统（GIS）、三维模型应用等技术为手段，以城市规划、管理、决策服务为核心内容的为应用平台，可以将历史、现状重点区域或规划建成独立精细场景进行浏览和控制，以及进行多个规划方案、规划与现状、历史与现状的可视化直观对比分析，通过丰富的三维信息给人以真切的感受，为城市规划与设计提供直观、科学的决策依据。主要辅助城乡规划编制、规划审批、实施监管和规划评价，实现业务流程自动化、图文传递电子化、跟踪督办现代化，并进行相关信息的收集、传输、存储、加工、维护、使用、更新、统计分析和辅助决策等的信息平台。

3、数字国土：

近来年，国家对国土资源管理工作高度重视，要求国土资源信息化工作要加快推进国土资源遥感监测“一张图”和综合监管平台建设与应用；加快推进国土资源全业务的网上运行，在互联互通、联动上下功夫；搞好信息服务系统建设，在提升服务质量中树立部门形象；强化决策支持功能和系统建设，在深度挖掘数据资源中提升管理决策的科学化水平。

4、智慧城建：

智慧城建是围绕市政基础设施和房屋项目，以规划前期、投资计划、审批备案、组织实施、施工监管和运行监管等方面为业务主线，充分运用三维测量、地理信息、物联网、云计算、移动办公等先进技术和理念，实施业务审批“一张网”、项目管理“一张图”、施工运行“一监控”、城建服务“一站式”的“四个一”工程建设，形成以城建服务管理平台为中心，系统之间信息共享，部门之间业务协同，横向贯通、纵向互联的“智慧城建”格局。

日照分析：随着社会的进步和城镇居民对人居环境要求的逐步提升，有关日照要求的条文已经列入国家建筑设计的强制规范，在建筑规划设计中对日照的要求也越来越严格。日照分析的基本理论是依据日照原理，通过建筑物所在城市的地理纬度、太阳赤纬角及时角来确定太阳运动轨迹，并计算建筑物的日照时间、日照间距等指标。

管线分析：围绕管线的用途、管径、管材、埋深、铺设年代等信息，提供查询、断面查看、统计汇总等功能。包括：管线信息查看、管点信息查看、横断面、纵断面、管线和管点定位、管线长度统计、管点数量统计、管线路由检测，新铺设管线设计等。数字城市建设

拆迁分析：为加快城市建设步伐，积极进行城市美化规划建设，如何在第一时间统计出拆迁面积及所需拆迁的住户，对完成城市拆迁工作显得尤为重要。

5、规划实施监管：

采用4G无线通信技术、移动GIS技术，三维激光扫描技术，以最新科技的移动终端设备为载体，拓展移动办公业务，对城市在建项目实施全天时、全天候固定和移动智能监管。

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