劉 德

（河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北石家莊 050000）

我國(guó)信息技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，為順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，“數(shù)字地球”“數(shù)字城市”等數(shù)字化概念逐步被提出，而空間信息技術(shù)的發(fā)展也為此奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。過(guò)去幾年里，我國(guó)致力于實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公與信息化社會(huì)，為促使中國(guó)進(jìn)入科技化時(shí)代不斷奮斗，研發(fā)人員以二維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)不斷開(kāi)發(fā)新型數(shù)據(jù)空間?，F(xiàn)階段，二維數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足各行各業(yè)的專業(yè)需求，也正是因此衍生了一種更為直觀便利的核心數(shù)據(jù)——4D 技術(shù)。三維建模技術(shù)的應(yīng)用需要以這種技術(shù)為主體，在不斷研發(fā)優(yōu)質(zhì)技術(shù)的同時(shí)將4D 技術(shù)應(yīng)用到三維建模過(guò)程中，借助4D 技術(shù)的便利條件為我國(guó)航測(cè)與遙感技術(shù)提供更有力的保障。

1.航測(cè)、遙感技術(shù)與三維建模技術(shù)分析

1.1 航測(cè)與遙感技術(shù)

航測(cè)又稱為攝影測(cè)量與遙感，是目前測(cè)繪技術(shù)中的一種遙感科學(xué)，這種技術(shù)是目前的一種新興邊緣學(xué)科，主要用過(guò)非接觸傳感器直接獲取需要的信息與數(shù)據(jù)，解決傳統(tǒng)目標(biāo)的幾何定位，提取目標(biāo)對(duì)象的具體物理特征。目前，航測(cè)與遙感技術(shù)已經(jīng)得到各行各業(yè)的高度重視，航測(cè)與遙感技術(shù)主要是依靠先進(jìn)設(shè)備，利用紅外線、電磁波等物理技術(shù)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，相較傳統(tǒng)工藝來(lái)說(shuō)，其精準(zhǔn)程度與工作效率都有明顯提升。但由于其依然受到傳統(tǒng)技術(shù)的制約，導(dǎo)致相關(guān)工作人員的工作開(kāi)展情況沒(méi)有大幅度進(jìn)步。如今，我國(guó)航測(cè)與遙感技術(shù)不再需要大量的人力資源，通過(guò)人工智能以及大數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)能直接獲取目標(biāo)物體的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息[1]。由此可見(jiàn)，若能將其大范圍應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保障人們生活質(zhì)量都有決定性作用。

1.2 三維建模技術(shù)

隨著空間信息技術(shù)的高效進(jìn)步，二維數(shù)據(jù)已經(jīng)不夠先進(jìn)，對(duì)各行業(yè)的需求無(wú)法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，因此，4D 技術(shù)與4D 產(chǎn)品的三維建模技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成為科技發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，為促進(jìn)三維建模技術(shù)在航測(cè)與遙感技術(shù)下得到充分應(yīng)用，保證4D 產(chǎn)品能深入各行各業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)中，相關(guān)研發(fā)人員已經(jīng)逐步開(kāi)始將地理信息技術(shù)與三維建模技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，以期能夠更加精準(zhǔn)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算和處理。在實(shí)際進(jìn)行三維建模技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，必須首先對(duì)二維模型進(jìn)行升級(jí)與改良，用以提高工作質(zhì)量與效率。二維模型得到優(yōu)化后能夠更好地滿足工作所需的條件，發(fā)揮其新時(shí)期社會(huì)發(fā)展中的最大作用。數(shù)據(jù)模型的建立能夠?yàn)楹笃诠ぷ魈峁┍Ｕ?，及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作過(guò)程中存在的問(wèn)題，由此可見(jiàn)，數(shù)據(jù)建模工作是十分重要的，應(yīng)該得到足夠重視，并嚴(yán)令員工按照操作規(guī)則進(jìn)行操作，保證模型的質(zhì)量。

2.4D 技術(shù)與航測(cè)遙感技術(shù)特點(diǎn)

2.1 4D 技術(shù)

4D 指的是數(shù)字高程模型，正射影像圖，柵格地圖與線劃地圖四種數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品，而生產(chǎn)這一系列產(chǎn)品的技術(shù)則是4D 技術(shù)。4D 技術(shù)在平面設(shè)計(jì)與制圖的工作中能夠發(fā)揮重大作用，但因其被各方面因素的制約，導(dǎo)致4D 技術(shù)中的許多專業(yè)條件沒(méi)有得到充分發(fā)揮，這也導(dǎo)致4D 技術(shù)中的許多要素得不到作用，比如水利工程中DEM 與DOM數(shù)據(jù)都有特定格式，需要特定軟件進(jìn)行操作，但卻很少有工程會(huì)真的將其具體落實(shí)，這也在很大程度上降低了4D技術(shù)的效率與作用。4D 技術(shù)就是通過(guò)多種數(shù)字檢測(cè)產(chǎn)品的結(jié)合而形成的一種促進(jìn)人工智能時(shí)代發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)[2]。目前，4D 技術(shù)正在水利工程設(shè)計(jì)與施工方面得到廣泛使用，雖然有越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始重視4D 技術(shù)，但其DRG和DLG 技術(shù)并沒(méi)有得到真正的使用，這也導(dǎo)致4D 技術(shù)沒(méi)能得到充分發(fā)展。以我國(guó)土木工程市場(chǎng)情況為例，軟件廠商的側(cè)重點(diǎn)依舊在于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模型構(gòu)建，對(duì)數(shù)理模型在CAD 中的具體應(yīng)用沒(méi)有足夠的認(rèn)知，導(dǎo)致4D 技術(shù)的價(jià)值未能充分發(fā)揮。結(jié)合現(xiàn)階段的市場(chǎng)形勢(shì)來(lái)看，想要使4D 技術(shù)得到充分的重視，必須使相關(guān)人員提升對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的思想認(rèn)知，認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的重要性，并在實(shí)際工作過(guò)程中將其徹底融入，并在這一基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索行業(yè)需要的適宜技術(shù)。

2.2 航測(cè)遙感技術(shù)特點(diǎn)

航測(cè)遙感技術(shù)相較傳統(tǒng)勘測(cè)方式來(lái)說(shuō)，特點(diǎn)更加鮮明，首先航測(cè)遙感技術(shù)能夠避免實(shí)地考察，只需利用飛機(jī)或衛(wèi)星等技術(shù)設(shè)備對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行掃描，就可以得到需要的數(shù)據(jù)。遙感設(shè)備的出現(xiàn)極大地提升了勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，隨著科技的不斷進(jìn)步，高清拍攝設(shè)備越來(lái)越多，這不但促進(jìn)了航測(cè)遙感技術(shù)的發(fā)展，還使航測(cè)遙感技術(shù)逐漸向自動(dòng)化方向靠攏，航測(cè)遙感技術(shù)自動(dòng)化發(fā)展能夠大大降低人力需求。目前，我國(guó)航測(cè)遙感技術(shù)的發(fā)展水平基本呈現(xiàn)自動(dòng)化狀態(tài)，對(duì)于區(qū)域勘測(cè)只需要少量人為操作，絕大部分工作是由自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行的，操作人員只需要根據(jù)勘測(cè)需求輸入相應(yīng)參數(shù)。不僅如此，在得到需要的數(shù)據(jù)后，還可以利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，使數(shù)據(jù)通過(guò)另一種形式呈現(xiàn)，航測(cè)遙感技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上提升了勘測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展，使我國(guó)勘測(cè)技術(shù)水平顯著提升。

3.航測(cè)與遙感技術(shù)的三維建模應(yīng)用分析

3.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是4D 技術(shù)中十分基礎(chǔ)的一項(xiàng)工作，其在不同行業(yè)也具備不同的功能，應(yīng)用方法也各不相同。與遙感技術(shù)相比，航測(cè)的數(shù)據(jù)采集工作更多的是依靠人工技術(shù)的力量，4D 技術(shù)的具體應(yīng)用則可以改善這一弊端[3]。在4D產(chǎn)品中，常用的數(shù)據(jù)采集的方式主要包括航天遙感，傾斜航空攝影、低空無(wú)人機(jī)攝影、大飛機(jī)航空攝影、LTDAR激光掃描等，這幾種數(shù)據(jù)采集方式是目前為止應(yīng)用頻率最高效果最好的。將4D 技術(shù)充分應(yīng)用在三維建模工作中不僅能夠以更加便利的手段獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，還可以將原有的技術(shù)進(jìn)行改良更新，并在工作過(guò)程中對(duì)原有的技術(shù)展開(kāi)詳細(xì)分析，得到具體分析比較圖，在圖上可以清晰地看出數(shù)據(jù)的變化。

大飛機(jī)航空攝影：大飛機(jī)攝影是一種航空攝影，指的是將攝影機(jī)安裝在飛機(jī)上進(jìn)行拍攝，這種拍攝方式能夠大面積拍攝到區(qū)域內(nèi)容，攝影前需要設(shè)定飛行路線，相鄰影像間需要保持一定的重疊度。完成任務(wù)后則可以進(jìn)入另一條航線攝影，但也要注意保持一定重疊度。

低空無(wú)人機(jī)攝影：低空無(wú)人機(jī)攝影主要是用無(wú)人機(jī)為攝影遙感平臺(tái)，利用遙控傳感器獲取地理信息。目前，無(wú)人機(jī)攝影在許多行業(yè)多有廣泛應(yīng)用，較為常見(jiàn)的有固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人飛艇等，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是航測(cè)遙感中的一種重要手段，適用于高危地區(qū)探測(cè)，其具備勘測(cè)成本低，技術(shù)靈活，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。

航天遙感：遙感是一種不用接觸實(shí)際物體在一定距離內(nèi)使用光學(xué)或電子光學(xué)儀器接收電磁波信號(hào)來(lái)控制的儀器，其可以用圖像、數(shù)據(jù)等形式將信息記錄下來(lái)，并傳送回傳感器端，為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、資源勘查等行業(yè)提供便利條件。航天遙感也是衛(wèi)星遙感，主要以衛(wèi)星作為遙感平臺(tái)，以傳感器控制衛(wèi)星對(duì)時(shí)空進(jìn)行掃描，保障地面安全。遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步也為航天遙感提供了更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，使我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展取得顯著成績(jī)。

3.2 數(shù)據(jù)處理

生態(tài)環(huán)境的大規(guī)模改變促使人們不得不開(kāi)始重視生態(tài)文明建設(shè)，并積極尋找節(jié)能環(huán)保的手段[4]。比如在礦山開(kāi)發(fā)作業(yè)時(shí)，利用航測(cè)與遙感技術(shù)能夠有效增強(qiáng)信息技術(shù)支持，加強(qiáng)管理工作，并依據(jù)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)制定更為合理的開(kāi)礦方案。除此以外，還能夠很好地保護(hù)礦山周邊的生態(tài)環(huán)境不受作業(yè)影響。采礦工作是一項(xiàng)容易產(chǎn)生嚴(yán)重污染的危險(xiǎn)作業(yè)，若得不到專業(yè)合理的技術(shù)指導(dǎo)，則會(huì)導(dǎo)致污染防治工作效率低下。應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)監(jiān)控過(guò)往人員與車輛，則可以高效避免人為的生態(tài)破壞。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，地形分析方面較為突出，利用航測(cè)與遙感技術(shù)獲得數(shù)據(jù)繪制的地理圖，并將數(shù)據(jù)與信息充分融合，實(shí)現(xiàn)地形調(diào)查工作。攝影測(cè)量和遙感技術(shù)的4D 產(chǎn)品主要包含數(shù)字線劃地圖、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字高程模型以及數(shù)字正射影像圖，這些產(chǎn)品適用于各個(gè)行業(yè)，起到的作用也各不相同。

數(shù)字柵格地圖：數(shù)字柵格地圖是以柵格數(shù)據(jù)格式儲(chǔ)存與表示的圖形數(shù)據(jù)，這一產(chǎn)品可以用作背景圖，給其他數(shù)據(jù)提供參照與修測(cè)依據(jù)，可以用在數(shù)據(jù)采集評(píng)價(jià)與更新方面。數(shù)字正射影像圖：數(shù)字正射影像圖是通過(guò)數(shù)字高程模型，對(duì)經(jīng)過(guò)掃描處理后的航空像片進(jìn)行輻射糾正，按圖幅范圍裁切成影像數(shù)據(jù)，帶有公里網(wǎng)格以及地圖幾何精度和影像特征。數(shù)字高程模型：數(shù)字高程模型是在高斯投影平面上規(guī)則或不規(guī)則的網(wǎng)格點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程數(shù)據(jù)集，其可以派生出等高線、坡度圖等，也能與其他專題信息數(shù)據(jù)疊加，生產(chǎn)數(shù)字正射影像圖的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)字線劃圖：數(shù)字線劃圖是地形圖上一種基礎(chǔ)要素信息的矢量格式數(shù)據(jù)集，其中保存著要素空間關(guān)系以及相關(guān)的屬性信息。數(shù)字線劃圖能全面地描述地表目標(biāo)，為縮短數(shù)據(jù)采集和產(chǎn)品提供的周期，數(shù)字線劃圖能夠滿足各項(xiàng)要求，隨即進(jìn)行數(shù)據(jù)選取和顯示，與其他信息疊加，從而進(jìn)行空間分析與決策。

3.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)應(yīng)用最初應(yīng)用于我國(guó)軍隊(duì)與鐵路行業(yè)，現(xiàn)如今已經(jīng)逐漸普及到各行各業(yè)，利用數(shù)據(jù)處理功能獲得特殊目標(biāo)主要體現(xiàn)在軍事領(lǐng)域，傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)并不能滿足信息數(shù)據(jù)的獲取需求，因此必須利用航空遙感技術(shù)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，使圖像與數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度得到提升。另外，航測(cè)與遙感技術(shù)還能夠大幅度降低人力與成本，保護(hù)礦物資源，提高工作效率。數(shù)字高程模型建立后也需要通過(guò)雙曲拋物線插值的計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的具體數(shù)字高程，三維建模技術(shù)能夠使這一過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)被自動(dòng)獲取，既能夠避免人為操作可能會(huì)出現(xiàn)的誤差，也能夠很好地提升工作效率。因此，在這項(xiàng)工作的進(jìn)行過(guò)程中，相關(guān)人員必須確保建立的模型能滿足實(shí)際工作需求，并致力于提高數(shù)字模型計(jì)算的效率與質(zhì)量，使模型建立更加完整。

3.4 三維建模技術(shù)應(yīng)用分析

21 世紀(jì)科技進(jìn)步的同時(shí)，空間信息技術(shù)也得到了快速發(fā)展，二維數(shù)據(jù)已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)代的需求，因此跟隨時(shí)代發(fā)展的腳步4D 技術(shù)產(chǎn)品以及三維建模逐漸形成新的發(fā)展趨勢(shì)，并在各行各業(yè)中得到了高度使用。三維建模技術(shù)能夠更加精準(zhǔn)地分析和計(jì)算數(shù)據(jù)，在一定程度上使4D產(chǎn)品的效果在各個(gè)行業(yè)得到高效發(fā)揮[5]。

數(shù)據(jù)模型建立：數(shù)據(jù)模型建立是三維建模技術(shù)中的重要組成部分，數(shù)據(jù)模型起源于數(shù)字高程模型，其主要使用了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)地圖空間數(shù)據(jù)交換格式NSDTF -DEM，這種方式的數(shù)字高程模型是以矩形塊形式存在的。部分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算并不需要很大的矩形塊，為了節(jié)省計(jì)算空間可以利用小矩形模塊對(duì)其進(jìn)行模擬，建立項(xiàng)目文件對(duì)模型群進(jìn)行管理，并利用文件索引將數(shù)字模型儲(chǔ)存機(jī)制優(yōu)化，使其能夠更準(zhǔn)確迅速地找到文件的對(duì)應(yīng)構(gòu)成模型，為后續(xù)運(yùn)算打好基礎(chǔ)。

建立真實(shí)感地形：建立真實(shí)感地形手段主要有BPS算法以及LOD 算法，在疊加高分辨率影像后算法顯得尤為重要?；?D 的三維建模在工程中的實(shí)際使用效果來(lái)看，建立真實(shí)感地形可以為工程的實(shí)施提供便利條件，應(yīng)選擇適宜方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，具體形式應(yīng)結(jié)合工程具體情況分析，可以通過(guò)路線邊界約束算法等技術(shù)建立大規(guī)模地形便于實(shí)時(shí)觀看。

4.結(jié)語(yǔ)

充分實(shí)現(xiàn)信息化科技建設(shè)能為人們生活與社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)不可小覷的便利條件，基于此，本文結(jié)合航測(cè)遙感技術(shù)以及三維建模技術(shù)的具體情況對(duì)4D 技術(shù)展開(kāi)研究，分析了4D 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀以及其在三維建模中的具體應(yīng)用情況與作用，以期能夠?yàn)槲覈?guó)科技發(fā)展提供參考。由于如今的大部分行業(yè)已經(jīng)無(wú)法脫離航測(cè)與遙感技術(shù)的支持，因此需要得到不斷的完善與提升。研發(fā)人員應(yīng)該在今后的工作過(guò)程中，充分吸收現(xiàn)代化技術(shù)與知識(shí)，發(fā)揮巨大的效能，在完善相關(guān)技術(shù)的同時(shí)發(fā)掘新的潛力，進(jìn)而發(fā)展更多的產(chǎn)業(yè)，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到更高效的發(fā)展。