结识二代街景

缘于一张网络高点击率的照片，我们结识了一位可爱的老人，认真从不懈怠的可爱;也缘于这位具有大国匠心的老人，我们结识了二代街景技术——老人和其团队孜孜不倦的科研成果。

平面线稿，显示导航路线、提醒拥堵，这是我们日常所用的导航。如果变成立体画面，具备街道全景景观;可以从任意视角进行移动观赏，这是老人及其团队目前正在研究的技术实现——三维立体地形图。

比较传统地图，老人将自己的研究称之为“二代街景”，并归结了他们之间的本质区别：传统地图是照片，二代街景是模型，也正是二代街景技术为三维立体地形图提供了空间数据支撑。二代街景可以还原街道环境，甚至可以呈现出周围的细节，如树木、电线杆、红绿灯、垃圾筒等配置。现实与虚拟相结合，可以全范围漫游，连大楼的底商广告牌、门牌号都一清二楚。

这个技术怎么实现的呢？科研团队带我们认识了一辆车，名叫车载激光建模测量工作车，跟随这辆车我们体验并验证了一次采集与呈现的过程。当采集驾驶结束后，我们回到实验室很快就看到了二代街景的成果，是三维的点云数据，真三维效果，呈现的内容非常精准。而中间的连接点只是一个小小的U盘，是科研人员从采集完毕后车辆的硬件配置箱拔下的。

小小的一份U盘，却包含了经历的所有数据，LiDAR数据、激光数据、GPS数据、IMU数据以及里程计数。如此厉害，没错，它集成的正是这辆车所配置的一个核心，即移动激光建模测量系统的采集成果。

移动激光建模测量系统是技术核心，也是老人从系统构建思路、关键装备研制、现场试验到处理软件研发等亲力亲为的心血付出。目前，该系统后期处理的绝对精度可达5厘米，1公里数据的处理时间只需要5分钟，可以提取多达50种城市地物要素分类，而国外同类产品即便只提取一种地物要素，也需要半个小时，该系统的技术水平在世界同类产品中处于领先地位。

激光？建模？虚实结合？讲到这里，从这些关键词我们或许也可一窥其中的技术原理。在开始前，接上面内容先解释1个专业词汇——LiDAR数据。机载激光雷达（ LiDAR， Light Detection And Ranging ） 系统通过发射和接收激光脉冲能直接快速得到地表密集的高精度三维点坐标被称为机载LiDAR点云数据。也正是點云采集技术的进步使得二代街景成为可能。所谓点云，就是巨量的点数据的集合。当一束激光照射到物体表面时，反射回来的激光会携带方位、距离等信息。若将激光束按照某种特定的轨迹，对物体进行极为精细的扫描，并且在扫描同时记录反射的激光点的信息，那么被记录下来的激光点构成的点云，就勾勒出了物体的外观。如果用三维激光扫描仪和照相式扫描仪相互配合，共同对某一个物体进行扫描，数据就会包括三维坐标、激光反射强度和颜色信息。让采集到的三维坐标信息相互印证，激光反射强度和颜色信息相互补充完善，就可以建立起被扫描物体的三维模型。建模所需的数据配合GPS数据，构成城市街景地图的基础。

最终形成的三维立体地形图，基于点云数据，不论从空中，还是其它各种视角，都可以对目标物体进行查看;或是以任意一个角度为中心360度旋转。同时，兼具测量功能，如测量马路中车道线的宽度，在地形图上即可操作完成，即时获得测量数据。当然，远不止步于此， 这只是刘院士及其团队的一个小目标。在未来，以智慧城市建设为目标，扩展其更为广阔的应用前景。

参考文献

[1]吴玉华，丁剑.淡泊名利 匠心报国：记中国工程院院士刘先林[J].中国测绘，2017（5）：4-10

刘先林

中国工程院院士

中国测绘研究院名誉院长

中国工程院首批院士之一，一直致力于航空摄影测量理论与航测仪器的研究工作并取得了一系列重大科研成果，多项成果填补国内空白，结束了中国先进测绘仪器全部依赖进口的历史。他通过仪器研制有力地推动了整个行业的发展，大大加快了中国测绘从传统技术体系向数字化测绘技术体系的转变，被誉为测绘界的“工人师傅”。

1. “科学密探”节目组在刘先林院士办公室做采访准备

2. 车载激光建模测量工作车示意

推荐单位 / 北京测绘学会

成果来源 / 中国测绘研究院

科研代表 / 刘先林

转化作者 / 苏子文