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實(shí)景三維技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字空間。資料圖片

事實(shí)上，這是科研人員借助實(shí)景三維技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)世界的三維立體空間“復(fù)刻”進(jìn)電腦，使一個(gè)個(gè)現(xiàn)實(shí)中的場景在游戲中得以重現(xiàn)。

除了游戲，實(shí)景三維技術(shù)在其他很多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛深入。比如，美國紐約“城市規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室”就曾利用實(shí)景三維技術(shù)，對(duì)曼哈頓地區(qū)的建筑和街道進(jìn)行建模，用來模擬不同規(guī)劃方案的效果，提高了城市規(guī)劃的精準(zhǔn)度。

在軍事領(lǐng)域，由于能夠?qū)?zhàn)場環(huán)境完整地“復(fù)刻”進(jìn)數(shù)字空間中，從而助力作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練等，實(shí)景三維技術(shù)也成為各國軍隊(duì)發(fā)展的熱點(diǎn)。

那么，什么是實(shí)景三維技術(shù)？它有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和功用？又有著怎樣的發(fā)展?jié)摿颓熬埃空?qǐng)看本期關(guān)注——

映射“真實(shí)”的數(shù)字空間

實(shí)景三維技術(shù)，全稱真實(shí)場景三維數(shù)字技術(shù)，可構(gòu)建映射“真實(shí)”的數(shù)字空間，是一種前沿的數(shù)字化測(cè)繪手段。

在實(shí)際工作中，實(shí)景三維技術(shù)通過借助激光雷達(dá)、攝影測(cè)量、衛(wèi)星遙感等高精度的測(cè)量掃描設(shè)備和技術(shù)手段，捕捉現(xiàn)實(shí)世界的地質(zhì)特征和物體的形狀、大小、位置以及表面紋理等詳細(xì)信息，并將其轉(zhuǎn)化為具有結(jié)構(gòu)化、語義化、支持人機(jī)兼容理解和物聯(lián)實(shí)時(shí)感知的三維模型。

由于測(cè)量數(shù)據(jù)都來源于現(xiàn)實(shí)世界，實(shí)景三維技術(shù)所生成的三維模型無論是形狀、尺度還是紋理都高度逼真，保留了現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)感和立體感。

同時(shí)，實(shí)景三維技術(shù)還兼顧了空間對(duì)象的時(shí)序性表達(dá)。

具體來說，實(shí)景三維技術(shù)在收集測(cè)量對(duì)象數(shù)據(jù)中，還按照時(shí)間順序全面地記錄和展示了空間對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)及其變化過程。

區(qū)別于傳統(tǒng)的二維、靜態(tài)的地理信息數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)，實(shí)景三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高度逼真的場景重構(gòu)和虛實(shí)結(jié)合的空間拓展，使依托環(huán)境的各種應(yīng)用得到更抽象的分析和更具象的呈現(xiàn)。

比如，意大利利用實(shí)景三維技術(shù)，詳細(xì)記錄了羅馬古城遺址的現(xiàn)狀，為后續(xù)遺址的修復(fù)和保護(hù)工作提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；加拿大在勘探與管理礦產(chǎn)資源時(shí)使用實(shí)景三維技術(shù)，以提高勘探礦產(chǎn)資源的效率和精度，降低開采過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)；日本東京大學(xué)應(yīng)用實(shí)景三維技術(shù)，對(duì)東京及周邊地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，依據(jù)模型模擬不同強(qiáng)度地震可能帶來的災(zāi)害和影響，為制定地震應(yīng)急預(yù)案提供了科學(xué)依據(jù)……

此外，實(shí)景三維技術(shù)還具有強(qiáng)大的交互性和可擴(kuò)展性。

用戶可以在計(jì)算機(jī)中便捷地自由旋轉(zhuǎn)、縮放、移動(dòng)這些構(gòu)建好的實(shí)景三維模型，甚至可以對(duì)它們進(jìn)行編輯和修改。同時(shí)，通過與虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的結(jié)合，實(shí)景三維技術(shù)還可以進(jìn)一步拓展其可能性。

可以說，因?yàn)榭梢詫?duì)一定范圍內(nèi)人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間進(jìn)行真實(shí)、立體、時(shí)序化反映和表達(dá)，實(shí)景三維技術(shù)改變了對(duì)傳統(tǒng)空間信息的認(rèn)知和使用方式，正在成為基礎(chǔ)測(cè)繪領(lǐng)域重要的“新型基礎(chǔ)設(shè)施”。

與其他技術(shù)疊加融合，不斷走向成熟應(yīng)用

在過去的幾十年里，從最初主要依靠手工建模和簡單的三維掃描技術(shù)，到借助傾斜攝影、激光掃描等高效的三維數(shù)據(jù)采集技術(shù)，再到與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)深度融合，實(shí)景三維技術(shù)不斷成熟和進(jìn)化，特別是近年來，更是呈加速發(fā)展態(tài)勢(shì)。

在數(shù)據(jù)采集方面，隨著無人機(jī)、激光雷達(dá)等設(shè)備的普及和應(yīng)用，實(shí)景三維數(shù)據(jù)的獲取變得便捷和高效，提高了實(shí)景三維模型的構(gòu)建速度和精度；在數(shù)據(jù)處理方面，隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提升和算法的不斷優(yōu)化，實(shí)景三維模型的構(gòu)建和渲染速度也得到了大幅提升。

比如，據(jù)新華社報(bào)道，結(jié)合無人機(jī)設(shè)備的應(yīng)用，國防科技大學(xué)自主研發(fā)的有著“智能鷹眼”之稱的智能實(shí)景三維重建系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“真三維、可測(cè)量、全方位”，能夠把遠(yuǎn)方的實(shí)景“搬”到眼前，讓決策人員“身臨其境”地感受現(xiàn)場情況，獲取具體數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)決策。

與實(shí)景三維技術(shù)和其他技術(shù)疊加融合后一同而來的，是實(shí)景三維技術(shù)應(yīng)用場景的多元化。

——環(huán)境監(jiān)測(cè)。瑞士利用實(shí)景三維技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握湖泊環(huán)境的變化情況，對(duì)蘇黎世湖流域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有針對(duì)性地采取有效保護(hù)措施。

——文化遺產(chǎn)保護(hù)和推廣。不少國家將實(shí)景三維技術(shù)用于文化遺產(chǎn)保護(hù)中。實(shí)景三維技術(shù)可為文化遺產(chǎn)保護(hù)提供高精度的三維模型和紋理信息，為旅游推廣提供具有高度真實(shí)感和沉浸感的三維場景，提高旅游的吸引力和滿意度。

——資源管理與修復(fù)。我國借助實(shí)景三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦產(chǎn)、土地等自然資源資產(chǎn)的可視化和精細(xì)化管理。同時(shí)利用不同時(shí)序的實(shí)景三維數(shù)據(jù)，對(duì)比生態(tài)修復(fù)前后效果，工作人員能夠據(jù)此有效開展生態(tài)修復(fù)。

人工智能等技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了實(shí)景三維技術(shù)的更新。與此同時(shí)，實(shí)景三維技術(shù)打造的三維空間數(shù)據(jù)匯聚的數(shù)字化底座，又反過來成為支撐“數(shù)字孿生城市”“工業(yè)元宇宙”“智慧交通”“智慧城市”等新興專業(yè)領(lǐng)域的底層支撐技術(shù)之一。

以新加坡“智慧國2025”項(xiàng)目為例。2014年，新加坡公布了“智慧國2025”項(xiàng)目。實(shí)景三維技術(shù)，為新加坡構(gòu)建一個(gè)集動(dòng)態(tài)三維城市模型與數(shù)據(jù)精確協(xié)作于一體的平臺(tái)提供了重要的可視化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

借助實(shí)景三維技術(shù)，該平臺(tái)實(shí)時(shí)精確收集城市三維模型的基本地理信息數(shù)據(jù)，整合政府機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)信息以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過全要素實(shí)時(shí)感知、互聯(lián)控制、多維度數(shù)字化表達(dá)及動(dòng)態(tài)監(jiān)控，為提高城市規(guī)劃的科學(xué)性和合理性、城市管理的效率和水平提供了真實(shí)的場景和數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)了新加坡的數(shù)字化和智能化發(fā)展。

從抽象到真實(shí)，從靜態(tài)到時(shí)序，從平面到立體，從陸地表層到全空間的構(gòu)想，實(shí)景三維技術(shù)的應(yīng)用空間越來越廣泛，場景越來越豐富。

賦能數(shù)智時(shí)代作戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展

戰(zhàn)場情報(bào)分析、作戰(zhàn)情報(bào)保障、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)研究、飛行模擬訓(xùn)練、武器裝備模擬訓(xùn)練、兵棋推演模擬對(duì)抗、智慧軍營態(tài)勢(shì)監(jiān)控……在軍事領(lǐng)域，實(shí)景三維技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為提升作戰(zhàn)指揮效率、優(yōu)化戰(zhàn)術(shù)決策的重要手段，可為多種軍事應(yīng)用場景提供數(shù)據(jù)基座。

在輔助作戰(zhàn)指揮方面，實(shí)景三維技術(shù)能精確還原戰(zhàn)場的地形、地貌、建筑物、交通道路等細(xì)節(jié)，為指揮員提供逼真的戰(zhàn)場環(huán)境體驗(yàn)和精準(zhǔn)的戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)感知。指揮員也可將其與兵棋推演系統(tǒng)配合使用，實(shí)現(xiàn)“兵棋看態(tài)勢(shì)看全局，實(shí)景看行動(dòng)看戰(zhàn)法”的綜合指揮需求。

在無人機(jī)低空飛行方面，實(shí)景三維技術(shù)能通過三維模型預(yù)先模擬飛行路徑，避開障礙物，優(yōu)化飛行效率，極大降低空中交通沖突的風(fēng)險(xiǎn)，提高無人機(jī)航線規(guī)劃的科學(xué)性和安全性。

在模擬訓(xùn)練和推演方面，指揮員可以在三維模型上進(jìn)行標(biāo)繪、標(biāo)注，基于實(shí)時(shí)三維重構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)模擬和推演，快速預(yù)測(cè)戰(zhàn)場變化并評(píng)估不同戰(zhàn)術(shù)方案的效果，實(shí)現(xiàn)異地指揮和多終端多人協(xié)同操作。

美軍積極開拓和應(yīng)用實(shí)景三維模型輔助訓(xùn)練。美國陸軍“綜合訓(xùn)練環(huán)境（STE）”項(xiàng)目以實(shí)景三維技術(shù)為支撐，聚焦沉浸式虛擬訓(xùn)練，旨在復(fù)制物理環(huán)境和各種復(fù)雜的操作環(huán)境，提高美軍訓(xùn)練與演習(xí)的有效性。美軍認(rèn)為，基于實(shí)景三維技術(shù)構(gòu)建的綜合訓(xùn)練環(huán)境，將更有助于訓(xùn)練人員發(fā)展認(rèn)知技能、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作和建立“肌肉記憶”。

實(shí)景三維技術(shù)在軍事領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間，但現(xiàn)階段建設(shè)還存在升級(jí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、融合建模數(shù)據(jù)、深化成果應(yīng)用、降低建模和更新維護(hù)成本等難點(diǎn)問題。

從整體發(fā)展上看，隨著技術(shù)和應(yīng)用不斷進(jìn)步，實(shí)景三維技術(shù)將更加注重?cái)?shù)據(jù)的精度和完整性，繼續(xù)提高三維模型的逼真度和交互性。同時(shí)，實(shí)景三維技術(shù)還將繼續(xù)與人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)深度融合，拓展其在智慧城市、自動(dòng)駕駛、教育培訓(xùn)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

我們有理由相信，實(shí)景三維技術(shù)將為人類社會(huì)帶來更多的創(chuàng)新和改變。