熊 偉

開(kāi)展三維實(shí)景中國(guó)建設(shè)是“十四五”時(shí)期基礎(chǔ)測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的重要任務(wù)之一，對(duì)推進(jìn)自然資源精細(xì)化、智能化管理具有重要意義。去年以來(lái)，自然資源部測(cè)繪發(fā)展研究中心圍繞實(shí)景三維地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)及其軟件創(chuàng)新主題，深入開(kāi)展調(diào)研，基本摸清相關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀，旨在為“十四五”發(fā)展提供參考。

推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的重大意義

新的歷史時(shí)期，推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)是貫徹落實(shí)“數(shù)字中國(guó)”戰(zhàn)略、切實(shí)履行好自然資源部“兩統(tǒng)一”職責(zé)、提升新型基礎(chǔ)測(cè)繪保障服務(wù)能力、維護(hù)國(guó)家地理信息安全的必然要求，具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

第一，黨的十九大報(bào)告明確提出了建設(shè)數(shù)字中國(guó)的戰(zhàn)略要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步等趨勢(shì)，賦予了新時(shí)期“數(shù)字中國(guó)”建設(shè)新的內(nèi)涵。以實(shí)景三維中國(guó)為代表的地理信息是支撐新時(shí)期數(shù)字中國(guó)建設(shè)的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性數(shù)據(jù)資源。

第二，2018 年自然資源部組建伊始，陸昊部長(zhǎng)在海南測(cè)繪地理信息局就國(guó)土空間規(guī)劃及“多規(guī)合一”信息綜合管理平臺(tái)建設(shè)等問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研時(shí)強(qiáng)調(diào)，自然資源登記等系統(tǒng)要由二維系統(tǒng)變成三維系統(tǒng)，解決自然資源調(diào)查、確權(quán)和國(guó)土空間用途管控等問(wèn)題。推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)，是有效解決上述問(wèn)題的基礎(chǔ)性工作和必然選擇。

第三，2018 年以來(lái)，由美國(guó)發(fā)起的中美貿(mào)易爭(zhēng)端不斷升級(jí)，已經(jīng)影響到我國(guó)地理信息系統(tǒng)軟件領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，未來(lái)有可能進(jìn)一步升級(jí)。在這一背景下，開(kāi)展并持續(xù)推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)數(shù)據(jù)資源建設(shè)，必須充分考慮相關(guān)生產(chǎn)軟硬件的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。因而，從某種意義上來(lái)說(shuō)，推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)對(duì)于推動(dòng)測(cè)繪地理信息領(lǐng)域科技創(chuàng)新、促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、更好地維護(hù)國(guó)家信息安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

國(guó)內(nèi)實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)及軟件自主創(chuàng)新情況

（一）國(guó)內(nèi)實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)及應(yīng)用市場(chǎng)現(xiàn)狀

首先，從實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)市場(chǎng)規(guī)模上看。根據(jù)對(duì)中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)、各地市采購(gòu)網(wǎng)站以及千里馬等商業(yè)采購(gòu)網(wǎng)站公開(kāi)的招標(biāo)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，近年來(lái)，實(shí)景三維相關(guān)工程級(jí)項(xiàng)目金額呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，由2016 年的10248 萬(wàn)元，到2017 年的21823 萬(wàn)元，再到2018 年的57972 萬(wàn)元?？陀^來(lái)說(shuō)，實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)不止上述所列數(shù)據(jù)，比如，有些實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)隱含在其他相關(guān)工程項(xiàng)目中很難篩選出來(lái)，有些由各級(jí)政府部門(mén)直接委托相關(guān)單位承擔(dān)，這些任務(wù)分布在各行業(yè)、各領(lǐng)域，整個(gè)實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)市場(chǎng)規(guī)模的具體數(shù)值難以準(zhǔn)確估量?？偟膩?lái)看，實(shí)景三維數(shù)據(jù)已經(jīng)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求。

其次，從真三維數(shù)據(jù)應(yīng)用市場(chǎng)上看。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近三年實(shí)景三維應(yīng)用的主要領(lǐng)域是政府單位，比例占到95%以上?？梢?jiàn)從資金保障、應(yīng)用需求、專(zhuān)業(yè)性、數(shù)據(jù)保密等多角度，目前，政府單位仍是實(shí)景三維數(shù)據(jù)最大的用戶(hù)群體，企業(yè)和公眾類(lèi)應(yīng)用受限于種種因素，尚未真正形成規(guī)模，相關(guān)需求有待挖掘。

（二）國(guó)內(nèi)實(shí)景三維重建（測(cè)繪）軟件創(chuàng)新情況

經(jīng)調(diào)研國(guó)內(nèi)專(zhuān)注于實(shí)景三維重建及相關(guān)數(shù)據(jù)處理、管理軟件自主創(chuàng)新的測(cè)繪地理信息高科技公司，目前，國(guó)內(nèi)傾斜攝影自動(dòng)化三維建模技術(shù)以國(guó)外軟件為主，國(guó)內(nèi)90%以上的實(shí)景三維數(shù)據(jù)制作測(cè)繪單位都基于國(guó)外軟件進(jìn)行三維重建。由于實(shí)景三維數(shù)據(jù)精度都在厘米級(jí)以上，同時(shí)其在未來(lái)國(guó)家和城市治理能力現(xiàn)代化中將發(fā)揮越來(lái)越重要甚至不可替代的作用，如果長(zhǎng)期由國(guó)外軟件壟斷我國(guó)實(shí)景三維數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)軟件后門(mén)或漏洞，或者停止授權(quán)等極端事件，將對(duì)我國(guó)地理信息安全甚至國(guó)家安全帶來(lái)災(zāi)難性影響。

為了擺脫實(shí)景三維重建軟件受制于國(guó)外的局面，近五年來(lái)，一些國(guó)內(nèi)科研院所、高校、企業(yè)積極推進(jìn)該領(lǐng)域自主創(chuàng)新，已經(jīng)涌現(xiàn)出以Ai3D/Virtuoso3D 系統(tǒng)、Altizure、3DRealWorld、DJITerra 等為代表的國(guó)產(chǎn)三維重建軟件。與國(guó)外同類(lèi)軟件相比，這些自主軟件在數(shù)據(jù)適應(yīng)性、自動(dòng)化處理能力、數(shù)據(jù)處理規(guī)模、數(shù)據(jù)處理效率等方面基本處于同一水平。但是，由于起步較晚，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本被國(guó)外軟件占領(lǐng)，大多數(shù)用戶(hù)已經(jīng)習(xí)慣使用國(guó)外軟件進(jìn)行三維重建，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)選擇使用國(guó)產(chǎn)軟件，致使國(guó)產(chǎn)軟件缺少大規(guī)模普及應(yīng)用的機(jī)會(huì)，因而在人機(jī)交互界面等用戶(hù)體驗(yàn)方面與國(guó)外軟件相比還存在較大差距。

推動(dòng)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題

（一）加快謀劃實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)工程實(shí)施方案

2019 年2 月25 日，自然資源部召開(kāi)2019 年全國(guó)國(guó)土測(cè)繪工作座談會(huì)，明確表示將于年內(nèi)啟動(dòng)“十四五”基礎(chǔ)測(cè)繪規(guī)劃編制工作，推動(dòng)在實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)等多個(gè)重要方向凝練形成大項(xiàng)目、大工程，進(jìn)一步提升基礎(chǔ)測(cè)繪核心供給能力，切實(shí)為自然資源管理“兩統(tǒng)一”職責(zé)履行提供測(cè)繪支撐，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)與社會(huì)發(fā)展做好保障?；诖耍涌煅芯刻岢鐾苿?dòng)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的路徑和辦法十分必要和緊迫。

（二）統(tǒng)籌考慮實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)與軟件創(chuàng)新發(fā)展問(wèn)題

在“十四五”開(kāi)展實(shí)景三維中國(guó)數(shù)據(jù)資源建設(shè)工程之前，提前謀劃啟動(dòng)三維重建（測(cè)繪）軟件國(guó)產(chǎn)化科研專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)。依托科研專(zhuān)項(xiàng)，提供必要的數(shù)據(jù)資源、資金投入、基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用環(huán)境測(cè)試等支持，在進(jìn)一步攻克國(guó)產(chǎn)實(shí)景三維重建軟件性能提升難題的同時(shí)，以管理應(yīng)用需求為導(dǎo)向，逐步解決單體模型自動(dòng)化提取困難等技術(shù)難題；另一方面，建議在“十四五”實(shí)景三維中國(guó)數(shù)據(jù)資源建設(shè)工程中全盤(pán)使用國(guó)產(chǎn)三維重建（測(cè)繪）軟件，為推動(dòng)和擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)三維重建（測(cè)繪）軟件的應(yīng)用創(chuàng)造有力支撐條件，借助開(kāi)展大規(guī)模數(shù)據(jù)生產(chǎn)契機(jī)全力支持軟件技術(shù)創(chuàng)新，加速三維重建（測(cè)繪）軟件國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

（三）協(xié)調(diào)推進(jìn)實(shí)景三維軟件創(chuàng)新與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

在統(tǒng)籌推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)數(shù)據(jù)資源建設(shè)與三維重建（測(cè)繪）軟件自主創(chuàng)新任務(wù)的同時(shí)，應(yīng)高度重視相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。從三維空間數(shù)據(jù)的海量處理、高效發(fā)布、共享與互操作等生產(chǎn)應(yīng)用管理全鏈條出發(fā)，積極推動(dòng)研制一套完整的涵蓋生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品形態(tài)、應(yīng)用模式等內(nèi)容的實(shí)景三維中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系，更好地支持“十四五”時(shí)期以及未來(lái)常態(tài)化、規(guī)范化、高效化地開(kāi)展實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)工作。

（四）戰(zhàn)略研究規(guī)劃實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入

實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的技術(shù)方法有多種且相對(duì)成熟，關(guān)鍵是對(duì)于960 萬(wàn)平方公里陸地國(guó)土面積是否需要采取同一種技術(shù)方法、標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開(kāi)展。因?yàn)椴煌瑓^(qū)域的現(xiàn)實(shí)情況差異很大，既要考慮有人區(qū)、無(wú)人區(qū)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)方面的區(qū)別，也要考慮山水林田湖草等自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)際需要，同時(shí)還要考慮國(guó)土空間規(guī)劃、城鄉(xiāng)發(fā)展等實(shí)際，這直接涉及不同區(qū)域在數(shù)據(jù)精度、建設(shè)內(nèi)容等方面的差異。另外，不同的技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的是不同的經(jīng)費(fèi)支撐，其差距可能在數(shù)十倍。例如，如果對(duì)960 萬(wàn)平方公里陸地國(guó)土全部采用精細(xì)化的管理模式，需運(yùn)用全面傾斜+激光生成實(shí)景三維的方式。按照目前市場(chǎng)行情，城市非城區(qū)需要航飛傾斜攝影5 厘米精度（成圖精度大約在10 ～15 厘米），完成此精度1 平方公里的三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)大約需要5000 ～6000 元；城市城區(qū)需要航飛傾斜攝影2 ～3 厘米精度（成圖精度大約在5 厘米），完成此精度1 平方公里的數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)大約需要2 萬(wàn)元。根據(jù)2018 年城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒，我國(guó)673 個(gè)城市城區(qū)面積200896.5平方公里、建成區(qū)面積58455.66平方公里。基于此，完成所有城市城區(qū)實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)大約需要40 億元，完成所有城市建成區(qū)實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)大約需要11.25 億元，完成城市非城區(qū)實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)大約需要564 億元，總計(jì)需要約604億元。因此，謀劃實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)工程必須做好需求、規(guī)劃、項(xiàng)目、預(yù)算的銜接工作。