實景三維技術構建的數(shù)字空間。資料圖片

充滿禪意的寺廟、錯落有致的宮殿，建筑面貌非常逼真……最近，游戲《黑神話：悟空》中唯美的中國古建筑成功“破圈”，引發(fā)熱議。

事實上，這是科研人員借助實景三維技術，將現(xiàn)實世界的三維立體空間“復刻”進電腦，使一個個現(xiàn)實中的場景在游戲中得以重現(xiàn)。

除了游戲，實景三維技術在其他很多領域的應用也越來越廣泛深入。比如，美國紐約“城市規(guī)劃實驗室”就曾利用實景三維技術，對曼哈頓地區(qū)的建筑和街道進行建模，用來模擬不同規(guī)劃方案的效果，提高了城市規(guī)劃的精準度。

在軍事領域，由于能夠將戰(zhàn)場環(huán)境完整地“復刻”進數(shù)字空間中，從而助力作戰(zhàn)模擬訓練等，實景三維技術也成為各國軍隊發(fā)展的熱點。

那么，什么是實景三維技術？它有哪些獨特的優(yōu)勢和功用？又有著怎樣的發(fā)展?jié)摿颓熬埃空埧幢酒陉P注——

映射“真實”的數(shù)字空間

實景三維技術，全稱真實場景三維數(shù)字技術，可構建映射“真實”的數(shù)字空間，是一種前沿的數(shù)字化測繪手段。

在實際工作中，實景三維技術通過借助激光雷達、攝影測量、衛(wèi)星遙感等高精度的測量掃描設備和技術手段，捕捉現(xiàn)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信息，并將其轉化為具有結構化、語義化、支持人機兼容理解和物聯(lián)實時感知的三維模型。

由于測量數(shù)據(jù)都來源于現(xiàn)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(xiàn)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對象的時序性表達。

具體來說，實景三維技術在收集測量對象數(shù)據(jù)中，還按照時間順序全面地記錄和展示了空間對象的真實狀態(tài)及其變化過程。

區(qū)別于傳統(tǒng)的二維、靜態(tài)的地理信息數(shù)據(jù)測量技術，實景三維技術實現(xiàn)了高度逼真的場景重構和虛實結合的空間拓展，使依托環(huán)境的各種應用得到更抽象的分析和更具象的呈現(xiàn)。

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(xiàn)狀，為后續(xù)遺址的修復和保護工作提供了準確的數(shù)據(jù)支持；加拿大在勘探與管理礦產(chǎn)資源時使用實景三維技術，以提高勘探礦產(chǎn)資源的效率和精度，降低開采過程中的安全風險；日本東京大學應用實景三維技術，對東京及周邊地區(qū)的地質結構進行建模，依據(jù)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(jù)……

此外，實景三維技術還具有強大的交互性和可擴展性。

用戶可以在計算機中便捷地自由旋轉、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，通過與虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)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，因為可以對一定范圍內人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)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(tǒng)空間信息的認知和使用方式，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，不斷走向成熟應用

在過去的幾十年里，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(shù)據(jù)采集技術，再到與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術深度融合，實景三維技術不斷成熟和進化，特別是近年來，更是呈加速發(fā)展態(tài)勢。

在數(shù)據(jù)采集方面，隨著無人機、激光雷達等設備的普及和應用，實景三維數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理方面，隨著計算機性能的不斷提升和算法的不斷優(yōu)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(jù)新華社報道，結合無人機設備的應用，國防科技大學自主研發(fā)的有著“智能鷹眼”之稱的智能實景三維重建系統(tǒng)，實現(xiàn)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(xiàn)場情況，獲取具體數(shù)據(jù)，進行科學決策。

與實景三維技術和其他技術疊加融合后一同而來的，是實景三維技術應用場景的多元化。

——環(huán)境監(jiān)測。瑞士利用實景三維技術，實時掌握湖泊環(huán)境的變化情況，對蘇黎世湖流域進行監(jiān)測，有針對性地采取有效保護措施。

——文化遺產(chǎn)保護和推廣。不少國家將實景三維技術用于文化遺產(chǎn)保護中。實景三維技術可為文化遺產(chǎn)保護提供高精度的三維模型和紋理信息，為旅游推廣提供具有高度真實感和沉浸感的三維場景，提高旅游的吸引力和滿意度。

——資源管理與修復。我國借助實景三維技術實現(xiàn)了對礦產(chǎn)、土地等自然資源資產(chǎn)的可視化和精細化管理。同時利用不同時序的實景三維數(shù)據(jù)，對比生態(tài)修復前后效果，工作人員能夠據(jù)此有效開展生態(tài)修復。

人工智能等技術的發(fā)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(shù)據(jù)匯聚的數(shù)字化底座，又反過來成為支撐“數(shù)字孿生城市”“工業(yè)元宇宙”“智慧交通”“智慧城市”等新興專業(yè)領域的底層支撐技術之一。

以新加坡“智慧國2025”項目為例。2014年，新加坡公布了“智慧國2025”項目。實景三維技術，為新加坡構建一個集動態(tài)三維城市模型與數(shù)據(jù)精確協(xié)作于一體的平臺提供了重要的可視化數(shù)據(jù)基礎。

借助實景三維技術，該平臺實時精確收集城市三維模型的基本地理信息數(shù)據(jù)，整合政府機構數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)信息以及物聯(lián)網(wǎng)設備的實時動態(tài)數(shù)據(jù)，通過全要素實時感知、互聯(lián)控制、多維度數(shù)字化表達及動態(tài)監(jiān)控，為提高城市規(guī)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(shù)據(jù)支持，推動了新加坡的數(shù)字化和智能化發(fā)展。

從抽象到真實，從靜態(tài)到時序，從平面到立體，從陸地表層到全空間的構想，實景三維技術的應用空間越來越廣泛，場景越來越豐富。

賦能數(shù)智時代作戰(zhàn)訓練發(fā)展

戰(zhàn)場情報分析、作戰(zhàn)情報保障、作戰(zhàn)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(tài)勢監(jiān)控……在軍事領域，實景三維技術以其獨特的優(yōu)勢，成為提升作戰(zhàn)指揮效率、優(yōu)化戰(zhàn)術決策的重要手段，可為多種軍事應用場景提供數(shù)據(jù)基座。

在輔助作戰(zhàn)指揮方面，實景三維技術能精確還原戰(zhàn)場的地形、地貌、建筑物、交通道路等細節(jié)，為指揮員提供逼真的戰(zhàn)場環(huán)境體驗和精準的戰(zhàn)場態(tài)勢感知。指揮員也可將其與兵棋推演系統(tǒng)配合使用，實現(xiàn)“兵棋看態(tài)勢看全局，實景看行動看戰(zhàn)法”的綜合指揮需求。

在無人機低空飛行方面，實景三維技術能通過三維模型預先模擬飛行路徑，避開障礙物，優(yōu)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(guī)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、標注，基于實時三維重構的數(shù)據(jù)進行戰(zhàn)術模擬和推演，快速預測戰(zhàn)場變化并評估不同戰(zhàn)術方案的效果，實現(xiàn)異地指揮和多終端多人協(xié)同操作。

美軍積極開拓和應用實景三維模型輔助訓練。美國陸軍“綜合訓練環(huán)境（STE）”項目以實景三維技術為支撐，聚焦沉浸式虛擬訓練，旨在復制物理環(huán)境和各種復雜的操作環(huán)境，提高美軍訓練與演習的有效性。美軍認為，基于實景三維技術構建的綜合訓練環(huán)境，將更有助于訓練人員發(fā)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(fā)展空間，但現(xiàn)階段建設還存在升級數(shù)據(jù)采集技術、融合建模數(shù)據(jù)、深化成果應用、降低建模和更新維護成本等難點問題。

從整體發(fā)展上看，隨著技術和應用不斷進步，實景三維技術將更加注重數(shù)據(jù)的精度和完整性，繼續(xù)提高三維模型的逼真度和交互性。同時，實景三維技術還將繼續(xù)與人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術深度融合，拓展其在智慧城市、自動駕駛、教育培訓等領域的應用前景。

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(chuàng)新和改變。