众趣分享 | 实景三维空地一体化解决方案解析

1.实景三维空地一体化的概念

传统的实景三维技术应用已经非常普遍，但这一技术只能实现高空视角的三维化，无法实现空地一体化无死角的实景三维空间表达。空地一体化实景三维技术是指通过整合空中（如无人机、卫星、航拍）与地面（如摄像头、传感器、定点摄影）的多源数据，结合虚拟现实（VR）、人工智能AI、三维建模、实时传输等先进技术，构建全方位、无死角、高精度的实景虚拟环境模型，以实现沉浸式体验、高效数据分析和智能化管理的综合性技术体系。其核心在于打破传统单一高空航拍视角限制，为用户提供全域覆盖的三维空间体验。

2.空地一体化核心技术组成

（1）多源空间数据融合

通过无人机倾斜摄影、地面定点拍摄、激光点云扫描等手段全面获取地物几何与纹理信息，并通过获取的空中与地面的互补数据，解决单一视角建模的缺陷（如近地面失真、模型空洞等），并通过空间计算算法实现数据配准与融合，生成涵盖高空，地面和室内的高精度实景三维模型。

（2）虚实融合与交互

全面使用AI技术，利用全景VR技术、虚拟漫游、AR叠加等方式，将真实场景与虚拟信息结合。利用充分和精确融合的空间信息，用户在虚实空间中可以精准定位与流畅移动，同时可在航拍视角与地面视角间"一键切换"，获得"空天一体化"的无感知过渡体验，实现在整个三维世界中的无缝畅游。

（3）智能化处理与实时传输

充分借助5G、云计算、AI空间计算等技术，以及结合用户的对空地一体化模型的使用特点，实现基于Web的数据实时处理与传输。同时，智能化处理技术能够自动的对模型中的数据进行智能分析，给出相应的提示或者预警等，不仅能大幅度的减少危险和灾害的发生，也可以为科学决策提供有效支持。

3.技术挑战与发展方向

（1）多源数据匹配难题

空地影像因视角、尺度差异导致特征匹配困难，多源数据融合的时候有位置上的差异，导致模型相关数据的畸变，错位等等，从而影响了建模的效果，破坏了数据一致性和完整性的要求。

（2）网络访问的实时性与精度平衡

大规模数据融合需高效算法与算力支持，如云计算。且数据传输过程中需要保证在优先带宽的限制下，尽可能的保证用户的各种操作，让用户有沉浸式的体验。

（3）标准化与跨平台整合

因为展现空地一体化模型的设备各式各样，因此需要使用统一的数据格式与坐标系，实现同一个模型能够在多平台（PC、移动端、AR/VR设备）的展现和无缝交互。让模型的展现能够覆盖更多的终端设备，才能让模型的使用能够被更广泛的普及。

4.众趣科技在核心技术上的优势

（1）基于AI的数据匹配

使用众趣自研的三维激光扫描仪X3 Pro，在地面上通过架站式的连续扫描，可以实现扫描数据的高精度AI拼接，从而获得扫描环境的10mm高精度三维模型。在扫描的过程中，在获得高精度三维点云数据用以建立三维模型以外，X3 Pro还能获取高清晰度360度环绕全景图片，分辨率能够达到单反级的16K，从而实现地面环境在图像画面上的清晰呈现。通过AI算法实现对X3 Pro的采集数据和无人机倾斜摄影的采集数据进行融合，可以将高清晰度的地面全景图片“嵌入”无人机倾斜摄影的大场景数据中，其位置关系经过众趣自主研发的AI算法进行计算后，能够保持高度的一致性，从而支撑用户在空地切换时的无缝衔接，和地面漫游时的沉浸体验。

（2）实时性与精度平衡

为了客户在使用空地一体化模型时能够不卡顿，必须要在有限的网络带宽资源下尽可能的传输有效的数据，为此，众趣也开发了多种先进技术。比如基于LOD的传输技术，即终端仅请求用户视角对应数据，通过"时延换带宽"降低80%带宽需求。同时，还采用基于金字塔模型的传输优化，为不同视角区域分配差异化画质，减少冗余传输。通过以上技术大量减少传输数据量，可以实现用户操作过程中的流畅性，让用户有沉浸式的使用体验。

（3）标准化与跨平台整合

    众趣采用标准3D渲染引擎WebGL，且基于标准HTML5技术进行开发，从技术基座上保证了众趣的空地一体化模型能够在适应不同物理的终端（PC、移动端、AR/VR设备），能带给不同的客户一致的感知体验。另外，众趣科技还针对性的对一些物理终端做了做了专门的开发，更进一步的拓宽了模型设备的适用范围。

5.众趣科技的空地一体化实景三维的典型应用场景

1. 三维建模与地理信息服务
   • 解决传统倾斜摄影建模的盲区问题，生成高精细城市模型。如深圳华强北项目通过空地影像联合建模，真实还原地物细节。
   • 文化遗产数字化：如《黑神话：悟空》游戏场景中，悬空寺等建筑通过空地融合技术实现高精度重建。
2. 智慧城市与行业管理
   • 环境监测：台山市红树林项目整合无人机巡航、地面摄像头与VR漫游，构建智能监测系统。
   • 警务安防：VR实景地图提供高空俯瞰与地面细节，辅助布控与决策；5G警务系统支持无人机巡逻与AR/VR增强互动。
3. 科研与教育
   • 基于全景图像的空地一体化虚拟地理环境，用于教学与科研实验，如登封地区的多尺度显示模型与交互漫游。
   • 水利VR培训系统允许工作人员远程模拟堤防巡检，提升操作安全性。
4. 娱乐与文旅
   • 航拍步进式全景漫游技术为景区提供360°沉浸式展示。

     航拍室外一体化步进式全景漫游

   • VR鬼屋结合实体场景与虚拟内容，创新线下体验模式。

综上，实景三维空地一体化通过整合空-地数据与虚拟技术，在提升模型精度、增强用户体验、优化行业管理等方面展现出巨大潜力，未来将随着5G、AI等技术的深化应用进一步拓展其边界。