【三维数域】“三维数据”这把钥匙，怎么用？

随着城市化进程步入高质量发展的全新阶段，城市规模和复杂性不断增加，城市精细化管理已经成为未来城市发展的必然趋势。

在现实需求和技术发展的背景下，城市发展必然会迈进三维数字城市建设的新型城市建设阶段，三维数字城市能够以前所未有的实时性与立体感，生动展现人类社会的生产活动全貌，实现对城市的精细化、智能化管理。尤为重要的是，它为城市规划与决策提供了全方位、多视角且高精度的数据支撑，而这一切的根基，深深植根于三维数据的采集与运用之中。

一 应用背景

近年，自然资源部先后发布了《实景三维中国建设技术大纲》《关于全面推进实景三维中国建设》，标志着我国三维数字城市建设进入了一个崭新的发展阶段。

回顾过去，三维数据的生产主要依赖于测绘人员的手工采集。如今，新型测绘仪器的出现与基础设施的持续完善，再加上物联网与人工智能等新兴技术与测绘技术的深度交融，已然为利用三维数据精准构建并高效管理真实世界开辟了新的可能。

城市级实景三维——圣弥厄尔教堂 图源：自然资源部

如今，三维数据凭借其固有的优势，在商用及个人应用领域展现出了广泛且深入的应用潜力。

大到城市级别，三维模型可视化技术有助于提前发现和解决城市开发中的潜在问题，如日照、通风、景观视线等，为构建宜居城市提供科学依据，在应急响应与安全管理中也发挥着越来越大的作用；到工厂、车间，三维模型结合传感器、物联网、大数据等技术，可以实时监控设备状态、优化生产流程，并提前预测和排除设备故障，最大化地提升生产效率和质量。

对于个人，三维模型也为沉浸式体验提供了坚实的基础。无论是近期热门的《黑神话：悟空》，还是目前越来越多的智慧文旅、AR、VR应用，背后都是基于三维模型技术突飞猛进的发展才能实现的。

二 存在的挑战

• 多源异构与海量数据的复杂性

随着数据采集技术的进步，三维数据的来源越来越多样化，包括激光雷达、卫星影像、无人机航拍等。这些多源异构数据在格式、分辨率和坐标系统等方面存在差异，导致数据整合与管理变得极具挑战性。

此外，三维数据通常具有高维度和高分辨率的特点，数据量极为庞大。例如，一个城市级别的三维模型可能涉及数百PB的数据存储，这对计算、存储和传输能力提出了极高的要求。

• 数据冗余与复杂度高

在三维数据的采集和处理过程中，不可避免地会产生大量冗余数据。例如，多个设备对同一区域进行采样时，可能会产生重复或多余的信息。这些冗余数据不仅增加了存储负担，还可能对后续的分析和应用产生干扰。

同时，三维数据的复杂性也体现在数据结构上。例如，一个建筑的三维模型不仅包含几何信息，还可能包括材质、纹理和力学特性等多种属性，这使得数据管理和分析的难度进一步增加。

• 需要保障数据安全性

目前的三维模型，主要还是以文件形式存储，通过网络传输。这对数据安全的保护提出了更高的要求：不对数据进行加密会存在数据泄露的风险；对数据加密又存在性能损耗，影响加载渲染的性能。现有的数据直接发布的方式无法保证数据的安全，传统基于对称密码加密的方式加大了渲染端的计算压力。

同时，三维模型通过互联网分发，如何防止无关用户进行攻击、爬取也成为了一大难点。传统的反爬鉴权机制在日益增长的用户访问请求量、越来越复杂的网络环境下力不从心。

三 未来的机遇

当前，三维数据领域正面临着一系列挑战，这些挑战在某种程度上与上世纪纸质地图向电子地图转变时所经历的困境相似。不过正是在应对这些挑战的过程中，三维数据迎来了其历史上空前的发展机遇。

这一机遇主要得益于人工智能（AI）和大数据技术的飞速发展，它们为三维数据的智能处理开辟了前所未有的新路径。深度学习算法的应用使得海量三维数据得以自动分类、标注和简化，从而显著提升了管理效率。

同时，智慧城市与数字孪生的概念为三维数据提供了更广阔的应用前景。智慧城市的构建离不开多源数据的整合与可视化，而三维数据正是这一整合过程中的核心数字基石。借助三维数据的动态更新与实时呈现，智慧城市能够在交通、经济、民生等多个领域实现智能化管理，进一步提升城市的运行效率与质量。

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