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广州是全国最早开展二、三维空间数据底座和共享应用平台建设的城市之一，现已完成了中心区域与重点区域数千平方千米的单体化实景三维建模，形成了多层级、多尺度的三维时空数据资源，搭建了智慧广州时空大数据平台，将实景三维广州应用于智慧园林、智慧水利、智慧园区、智慧历史文化名城保护、智慧文旅、智慧城建、智慧港口等，推动以精细化“智”理焕发城市之美。广州是全国最早开展二、三维数据空间底座和共享应用平台建设的城市之一。2009年，广州被列入国家测绘地理信息局数字广州地理空间框架建设第一批推广计划后，不断强化基础测绘和地理空间数据建设，积极开展城市地上、地下全空间三维数据采集工作，2015年已经形成涵盖建筑白模（全市域7434平方千米）、倾斜摄影模型（中心区1800平方千米）、建筑单体模型（试点区220平方千米）、地下空间三维模型（1013平方千米）、地下管线数据（9万千米）、地质三维模型（800余平方千米）、地层三维数据（200万个）等数据资源。2022年，结合CIM平台建设，广州完成了中心区与重点区域2302平方千米单体化实景三维建模，形成了多层级、多尺度的三维时空数据资源。2013年，广州开始建设智慧广州时空大数据平台。作为国家首批智慧城市时空大数据云平台试点，广州运用智能决策、智能认知、智能融合、智能感知的技术手段，打造了集统一共享、分层分级管理于一体的城市时空信息智能化平台，2019年该平台被列为广州市五大公共服务平台之一，2020年被列为全市可复用、可共用信息系统，是可以向“穗智管”城市运行管理中枢汇聚数据和提供空间数据服务的基础平台。围绕国家数字化改革总目标，结合实景三维中国建设战略部署，广州在智慧城市基础设施建设方面已初具规模，曾获2012年世界智慧城市奖和2022年世界智慧城市大会·中国区出行大奖。2023年，广州在已有数据和平台基础上，继续推进新型基础测绘和实景三维体系建设，全面提升地理信息公共服务水平，为城市智慧化发展奠定坚实基础。![]()
广州实景三维时空数据资源广州市城市规划勘测设计研究院在实景三维建设过程中，始终强化科技创新驱动，探索技术、模式、业态创新，以智慧广州时空大数据平台为共享基础，建立从实景三维到数字孪生的一体化“数据工厂”协同生产范式，形成了从数据采集、数据生产，到模型构建、实体语义化，到孪生建模、城市感知与空间治理、城市时空大数据的聚合表达与挖掘，再到平台应用发布的全流程技术体系，并参与编制《空间三维模型数据格式》等系列行业标准，参与出版专著《三维实景技术的发展与应用》，授权多项CIM、实景三维相关专利，荣获2021年数字孪生城市典型案例奖。为解决传统测绘任务过程中数据安全难保障、生产效率低、外业成本高、更新频率低、多项成果重复测绘,以及软硬件设备受限等“卡脖子”问题，广州基于“一次测绘、多项成果”理念，提出了“数据工厂”的建设思路，引入了“数字看板”技术，探索形成了自主可控、贴合生产的数据采集、处理、产品制作的实景三维国产化生产流程。![]()
广州依托智慧广州时空大数据平台，以数据超市形式为全市各委办局提供空间数据共享应用的统一服务
“一次测绘、多项成果”理念体现在数据采集上，通过一次航飞，同时获取高分辨率倾斜影像和高密度点云数据两种成果，最终形成数据基底一致、现势性统一的实景三维模型、数字地形图、数字真正射影像图、数字高程模型数据、基础地理实体数据等系列测绘产品，形成低成本、高效率、标准化、安全可靠、可复制的实景三维生产体系，实现一次投入、多种成果、多方受益，有效避免了重复测绘，最大限度地节约资金，大大减少了外业人力投入，减少了天气对工期的影响，显著降低了生产成本，提升了工作效能，为形成时序化动态更新的测绘产品奠定了可靠的数字空间底座。广州市城市规划勘测设计研究院以流程化的管理思路进行实景三维新型测绘项目的生产创新，通过“数据工厂”模式，将数据、任务、人员、软件、算法连接起来，形成海量、弹性、可定制、协同、在线的智能计算生产能力，做到跨平台、跨区域、跨部门、跨作业阶段的协同生产，达到作业生产工艺和流程统一、生产和质检统一的效果，实现数据流转高效化。实景三维广州建设有多项创新性突破：提出“数据工厂”的建设思路，利用精益管理理念和SMART管理法则，通过作业协同、任务协同和数字化的项目管理，实现作业模式的标准化、考核目标和绩效成果的可量测，从而提升测绘项目的产出价值，减少过程浪费，有效提高个体劳动效率和队伍的组织效率，并激活人员内生动力；研发生产体系智云协作平台，可实现全部数据生产、质检、存储和管理全私有云端作业，提升了生产效率，保障了数据安全；采用拉式生产的方式，基于各项成果之间的工序步骤，即根据下一项成果的生产进度，动态调整上一项数据成果的作业范围和投入人员，形成各项成果之间“零库存”的高效并行生产机制；引入“数字看板”技术，在各项测绘数据生产过程中的项目进度追踪、质量控制、人员权限、组织架构、生产效率等方面实现透明化、自动化、精益化以及可视化，从而实现测绘任务的数字化管理。![]()
倾斜影像与激光点云数据进行实景三维建设的流程示意图在孪生平台建设方面，通过多种方式分要素、分级别接入空间资产、地名地址、时空、业务等专题信息，建立空间基准，实现在数字孪生平台中对现实世界的真实动态映射。此外，还搭建了外业测量、前端开发、地理信息系统（GIS）引擎开发、虚幻引擎（UE）环境开发、地理场景编辑、应用功能开发的全流程技术环节，将多套传统GIS平台工作环境与基于UE5的底层衔接，在UE平台上实现二、三维城市多源数据加载、坐标转换、多维空间分析等功能。为进一步满足多精度模型的混合搭建，广州制定了地形级、参数化建模、倾斜三维模型、超仿真模型、部件级数字孪生的数据标准和工作标准，根据场景面积大小和对模型材质、精细度、适宜视距等需求将模型分为三维模型LOD1～5级，通过提供多层级数字孪生产品，提升建模与应用的契合度。针对大数据量的实景三维模型数据，自动剔除多余三角面片，最大化减少倾斜模型体积，优化模型格式，提升加载效率；针对已有GIS数据实现大场景批量参数化建模，通过调整约束性指标实现规划方案和建筑形态的自动生成，并可基于实景三维图像抓取技术达到对建筑白模自动贴纹理的效果，实现大规模城市场景的多层次模型混合搭建。面向数字政府和智慧城市的建设需求，广州创新性地研发出“数字孪生”城市治理模式，凭借智慧广州时空大数据平台的建设，实现了数据、系统、业务相融合，跨层级、跨部门、跨区域、跨业务、跨系统的“三融五跨”模式，将全市各委办局时空数据资源汇聚于统一底座，并形成数据资源流转的闭环机制，驱动全市地理信息资源互联互通和共享应用，通过推进二、三维数据融合建设和业务应用建设，实现真实世界数据在数字孪生虚拟环境下的精准落图与管理，实现生产、生活要素供给与需求在时空上快捷、精准的智能匹配，促进传统生产要素高效配置和国土空间的拓展延伸利用，助力数字政府建设再上台阶，赋能各行各业智慧化发展，如智慧园林、智慧水利、智慧园区、智慧历史文化名城保护、智慧文旅、智慧城建、智慧港口等。广州在园林绿化数字化管理的基础上，深入运用物联网、云计算、移动互联网、地理信息集成等新一代信息技术，以网络化、感知化、物联化、智能化为目标，构建具有绿化立体感知、管理协同、决策智能、服务一体特点的智慧园林综合管理体系，建立以三维模型数据、实景数据为载体的可视化精品工程数据，以反映花城广州近年来林业园林专项的发展与变化，更真实地体现“山水林田湖草”生态空间体量和变化趋势，支撑全方位自然资源立体管理的广泛应用，全方位提升城市园林绿化建设、监督和服务水平，推动园林绿化事业更加健康、高效发展，为林业及城市园林建设和管理提供辅助决策支持，为公众提供以生态旅游为核心的网络体验，展示“绿美广州、智慧广州”新形象。![]()
广州智慧园林实景三维建模效果图广州基于水利工程及周边环境场景实景三维模型数据，通过建立自动化建模算法、优化材质整理技术、提升模型渲染调用能力等手段，降本增效，实现高仿真建模与智慧孪生可视化模型高效渲染。同时以水利三维模型为基础、物联感知数据为核心、数学模型与水利知识为驱动，构建智慧水利综合管理系统，对水利工程全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理水利工程同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，支撑水利工程综合态势感知、动态监测、预报预警、仿真预演、协同预案、智慧管控等业务应用。广州建设的智慧园区运营管理子系统依托园区数字空间底座建设，实现了园区内二、三维空间数据和管理数据等多源异构数据的采集、融合、入库与更新；依托基础平台建设，完成了多视角、多维度的“地上下、室内外、水上下”全空间一体化实景三维数据汇集与呈现，并通过数据可视化的方式对园区基础信息和产业、能效、环境、资产等运营管理状态实现全域实时监测；依托“驾驶舱”建设，整合园区各领域数据资源，对园区产业、经济、安防、能耗等管理领域的关键指标进行综合监测、分析和运维，实现园区人、事、物的统一管理，将园区综合运营态势一屏掌握；依托应用体系建设，实现了园区运行核心系统的各项关键信息的整合，建设了物联感知、运营管理、园区服务智慧应用体系，对园区服务、管理以及安防等各种需求做出快速、智能响应，全面推进园区公共管理精细化、公共服务便捷化、资源利用绿色化、产业发展智能化。![]()
广州数字孪生大坝智慧管理系统中的水利工程实景三维建模效果图![]()
广州智慧园区运营管理子系统广州实景三维支撑历史文化名城保护工作的应用主要体现在三大方面：首先，历史文化名城保护规划的展示分析、决策从二维向三维转变，更可基于三维实体挂接历史文物各类属性信息，有效提升古建筑、遗址等规划保护的效率和水平；其次，利用实景三维作为历史文物的数字载体，挂接整合现有的文物资料，构建数字文物数据库，实现全方位复刻留档；最后，在历史文化名城智慧化管理方面，通过构建历史名城实景三维模型，融合建筑的物理属性、环境信息(温度、湿度、沉降等)、详细的测绘数据(长、宽、高等)以及海量业务数据，可打造历史文化名城的综合信息管理服务平台，实现对文物建筑进行综合、深入的管理和利用，全面提升其数字管理水平。以实景三维为代表的数字化技术的应用实现了对历史文化物质遗产三维数字形式的记录与保存，在精度、纹理、展示分析、交互等方面具有极大的优势，在文物古建的数字修复方面也有所助力。![]()
黄浦区历史建筑智慧防护平台
利用实景三维技术赋能广州智慧文旅建设主要表现在景区全景概览、景区智慧管理以及智慧服务三方面。在景区全景概览上，运用新型基础测绘技术，通过无人机和三维激光扫描仪，将房屋、街景等地物进行高精度、等比例的模型建设，搭建景区实景三维模型；在景区智慧管理方面，针对景区停车场等地进行三维场景还原，对景区内部车流引导提供有效决策，同时也可以加载景区能耗情况的实时监测，满足低碳运营需求；在面向公众的智慧服务层面，为游客智慧停车引导提供支撑，在三维环境中提供直观明晰的路线指引，还可利用VR全景、5G传输等技术，以文化旅游场景实景为基础构建出1∶1还原的线上线下超高清漫游环境，积极推动文化旅游、文物古迹展示，推动融高性能、高科技、高体验为一体的沉浸虚拟文化旅游生态产业，提升旅游景点的互动性和观赏性，宣传和推介文化旅游，助力智慧文旅事业新发展。![]()
广州智慧文旅平台荔枝湾涌和恩宁路实景三维建模效果图
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广州历史建筑南野公祠的实景三维BIM构建拆解示意图在推进实景三维建设的过程中，广州深入拓展业务的融合应用，全方位服务城市建设发展“规”“建”“管”一体化，为城市建设发展提供全链路应用支撑，推进城市规划建设管理现代化。“规”指支撑城市规划设计，基于实景三维平台，在城市规划设计和城市更新等方面，为规划设计人员提供高效的三维辅助工具，实现规划设计方案的快速呈现、在线调整，提高效率的同时节约大量时间成本。“建”指支撑城市工程建设，在工程建设、重大项目管理等方面，通过厘清业务逻辑、优化工作流程，利用二、三维一体化可视化数据，为工程建设审批、施工、验收等多环节提供简约手续、可靠监管和安全保障。“管”指支撑城市发展管理，通过多部门协同、多渠道发力，运用智慧化技术力量，实现广州市全域、全要素精细化管理，努力创建干净、整洁、有序、稳定发展的城市。![]()
实景三维南沙先行启动区空间底座，服务城市建设发展“规”“建”“管”一体化广州也将实景三维技术应用于智慧港口的建设，构建了智慧港口的数字空间底座，并有效掌控远端资源，提升了港区业务全流程管理能力。智慧港口时空信息服务平台基于实景三维创建，可为港区多个业务系统提供准确、全面的基础地图服务和专题要素服务，直观地呈现港区内部堆场、泊位、罐区、水深等港口地理要素及信息；通过一系列物联网动态大数据的汇聚，打通了港区业务全流程，包括船舶入港、作业环境监测、视频实景监测、船舶作业动态、进度管理和货物流向展示等环节，形成了港区业务全生命周期感知和实时管理；建立了强大的感知体系和监控体系，对航道、锚地等远端信息资源实现有效掌控，强化了港口管理部门对港口信息的全面感知能力和迅速反应能力，在提供优质服务的同时降低管理成本。广州通过智慧港口建设，全面提升了港口物流服务的供给质量和供给效率，提高了相关企业品牌效应和核心竞争力，助力中国港口赶超世界先进水平，助力中国向现代化港口强国发展。![]()
智慧港口时空信息服务平台中的港口实景三维建模效果图
基于实景三维建设，广州将构建覆盖全市的数字空间底座和数字平台体系，提供多层级、多粒度、多维度、多模态的三维时空数据综合服务，提升城市运转和经济运行状态的泛在感知和智能决策能力，形成精细、高效的智慧管理新模式，以精细化“智”理焕发城市之美。下一步，广州将坚持“边摸索，边应用”的原则，不断对实景三维建设与数字孪生应用过程中形成的技术体系进行创新，继续探索并推进实景三维的智慧化应用服务，赋能各行各业、服务千家万户。通过聚焦自然资源调查监测、国土空间规划、管制利用、保护修复、监测监管等核心业务，打造“三维+自然资源”的场景应用，推动国土空间治理从二维向三维“全景式”转型，将成果进一步应用于社会综合治理、乡村振兴、招商引资等领域，为城中村整治更新、空间规划治理、产业金融分析、前沿科技孵化、社会民生保障、应急防灾安全等方面提供翔实准确的数据基础，为广州城市智慧化高质量发展提供科学化决策、现代化规划、精细化治理、立体化利用的技术支持，为全省乃至全国贡献广州智慧。※原文选自《地图》杂志2023年第5期，转载及杂志订阅、购买，均请联系后台。![]()
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《地图》杂志2023年第5期，长按识别可直接购买商品
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