實景三維技術：「新視界」創造「新世界」
■吳憲宇 許 偉 李 芮
實景三維技術構建的數碼空間。資料圖片
充滿禪意的寺廟、錯落有致的宮殿，建築面貌非常逼真……最近，遊戲【黑神話：悟空】中唯美的中國古建築成功「破圈」，引發熱議。
事實上，這是科研人員借助實景三維技術，將現實世界的三維立體空間「復刻」進電腦，使一個個現實中的場景在遊戲中得以重現。
除了遊戲，實景三維技術在其他很多領域的套用也越來越廣泛深入。比如，美國紐約「城市規劃實驗室」就曾利用實景三維技術，對曼哈頓地區的建築和街道進行建模，用來模擬不同規劃方案的效果，提高了城市規劃的精準度。
在軍事領域，由於能夠將戰場環境完整地「復刻」進數碼空間中，從而助力作戰模擬訓練等，實景三維技術也成為各國軍隊發展的熱點。
那麽，什麽是實景三維技術？它有哪些獨特的優勢和功用？又有著怎樣的發展潛力和前景？請看本期關註——
對映「真實」的數碼空間
實景三維技術，全稱真實場景三維數碼技術，可構建對映「真實」的數碼空間，是一種前沿的數碼化測繪手段。
在實際工作中，實景三維技術透過借助激光雷達、攝影測量、衛星遙感等高精度的測量掃描器材和技術手段，捕捉現實世界的地質特征和物體的形狀、大小、位置以及表面紋理等詳細資訊，並將其轉化為具有結構化、語意化、支持人機相容理解和物聯即時感知的三維模型。
由於測量數據都來源於現實世界，實景三維技術所生成的三維模型無論是形狀、尺度還是紋理都高度逼真，保留了現實世界的真實感和立體感。
同時，實景三維技術還兼顧了空間物件的時序性表達。
具體來說，實景三維技術在收集測量物件數據中，還按照時間順序全面地記錄和展示了空間物件的真實狀態及其變化過程。
區別於傳統的二維、靜態的地理資訊數據測量技術，實景三維技術實作了高度逼真的場景重構和虛實結合的空間拓展，使依托環境的各種套用得到更抽象的分析和更具象的呈現。
比如，意大利利用實景三維技術，詳細記錄了羅馬古城遺址的現狀，為後續遺址的修復和保護工作提供了準確的數據支持；加拿大在勘探與管理礦產資源時使用實景三維技術，以提高勘探礦產資源的效率和精度，降低開采過程中的安全風險；日本東京大學套用實景三維技術，對東京及周邊地區的地質結構進行建模，依據模型模擬不同強度地震可能帶來的災害和影響，為制定地震應急預案提供了科學依據……
此外，實景三維技術還具有強大的互動性和可延伸性。
使用者可以在電腦中便捷地自由旋轉、縮放、移動這些構建好的實景三維模型，甚至可以對它們進行編輯和修改。同時，透過與虛擬現實、增強現實等技術的結合，實景三維技術還可以進一步拓展其可能性。
可以說，因為可以對一定範圍內人類生產、生活和生態空間進行真實、立體、時序化反映和表達，實景三維技術改變了對傳統空間資訊的認知和使用方式，正在成為基礎測繪領域重要的「新型基礎設施」。
與其他技術疊加融合，不斷走向成熟套用
在過去的幾十年裏，從最初主要依靠手工建模和簡單的三維掃描技術，到借助傾斜攝影、激光掃描等高效的三維數據采集技術，再到與人工智能、大數據、雲端運算等技術深度融合，實景三維技術不斷成熟和前進演化，特別是近年來，更是呈加速發展態勢。
在數據采集方面，隨著無人機、激光雷達等器材的普及和套用，實景三維數據的獲取變得便捷和高效，提高了實景三維模型的構建速度和精度；在數據處理方面，隨著電腦效能的不斷提升和演算法的不斷最佳化，實景三維模型的構建和渲染速度也得到了大幅提升。
比如，據新華社報道，結合無人機器材的套用，國防科技大學自主研發的有著「智能鷹眼」之稱的智能實景三維重建系統，實作了「真三維、可測量、全方位」，能夠把遠方的實景「搬」到眼前，讓決策人員「身臨其境」地感受現場情況，獲取具體數據，進行科學決策。
與實景三維技術和其他技術疊加融合後一同而來的，是實景三維技術套用場景的多元化。
——環境監測。瑞士利用實景三維技術，即時掌握湖泊環境的變化情況，對蘇黎世湖流域進行監測，有針對性地采取有效保護措施。
——文化遺產保護和推廣。不少國家將實景三維技術用於文化遺產保護中。實景三維技術可為文化遺產保護提供高精度的三維模型和紋理資訊，為旅遊推廣提供具有高度真實感和沈浸感的三維場景，提高旅遊的吸重力和滿意度。
——資源管理與修復。中國借助實景三維技術實作了對礦產、土地等自然資源資產的視覺化和精細化管理。同時利用不同時序的實景三維數據，對比生態修復前後效果，工作人員能夠據此有效開展生態修復。
人工智能等技術的發展，促進了實景三維技術的更新。與此同時，實景三維技術打造的三維空間數據匯聚的數碼化底座，又反過來成為支撐「數碼孿生城市」「工業元宇宙」「智慧交通」「智慧城市」等新興專業領域的底層支撐技術之一。
以新加坡「智慧國2025」專案為例。2014年，新加坡公布了「智慧國2025」專案。實景三維技術，為新加坡構建一個集動態三維城市模型與數據精確協作於一體的平台提供了重要的視覺化數據基礎。
借助實景三維技術，該平台即時精確收集城市三維模型的基本地理資訊數據，整合政府機構數據、互聯網資訊以及物聯網器材的即時動態數據，透過全要素即時感知、互聯控制、多維度數碼化表達及動態監控，為提高城市規劃的科學性和合理性、城市管理的效率和水平提供了真實的場景和數據支持，推動了新加坡的數碼化和智能化發展。
從抽象到真實，從靜態到時序，從平面到立體，從陸地表層到全空間的構想，實景三維技術的套用空間越來越廣泛，場景越來越豐富。
賦能數智時代作戰訓練發展
戰場情報分析、作戰情報保障、作戰實驗研究、飛行模擬訓練、武器裝備模擬訓練、兵棋推演模擬對抗、智慧軍營態勢監控……在軍事領域，實景三維技術以其獨特的優勢，成為提升作戰指揮效率、最佳化戰術決策的重要手段，可為多種軍事套用場景提供數據基座。
在輔助作戰指揮方面，實景三維技術能精確還原戰場的地形、地貌、建築物、交通道路等細節，為指揮員提供逼真的戰場環境體驗和精準的戰場態勢感知。指揮員也可將其與兵棋推演系統配合使用，實作「兵棋看態勢看全域，實景看行動看戰法」的綜合指揮需求。
在無人機低空飛行方面，實景三維技術能透過三維模型預先模擬飛行路徑，避開障礙物，最佳化飛行效率，極大降低空中交通沖突的風險，提高無人機航線規劃的科學性和安全性。
在模擬訓練和推演方面，指揮員可以在三維模型上進行標繪、標註，基於即時三維重構的數據進行戰術模擬和推演，快速預測戰場變化並評估不同戰術方案的效果，實作異地指揮和多終端多人協同操作。
美軍積極開拓和套用實景三維模型輔助訓練。美國陸軍「綜合訓練環境（STE）」專案以實景三維技術為支撐，聚焦沈浸式虛擬訓練，旨在復制物理環境和各種復雜的操作環境，提高美軍訓練與演習的有效性。美軍認為，基於實景三維技術構建的綜合訓練環境，將更有助於訓練人員發展認知技能、增強團隊合作和建立「肌肉記憶」。
實景三維技術在軍事領域具有廣闊的發展空間，但現階段建設還存在升級數據采集技術、融合建模數據、深化成果套用、降低建模和更新維護成本等難點問題。
從整體發展上看，隨著技術和套用不斷進步，實景三維技術將更加註重數據的精度和完整性，繼續提高三維模型的逼真度和互動性。同時，實景三維技術還將繼續與人工智能、虛擬現實等技術深度融合，拓展其在智慧城市、自動駕駛、教育培訓等領域的套用前景。
我們有理由相信，實景三維技術將為人類社會帶來更多的創新和改變。
（來源：中國軍網-解放軍報）
