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國土空間變化的三維監(jiān)測技術探討

大西北

<p class="ql-block" style="text-align:center;">（一）</p> <p class="ql-block ql-indent-1">為了提升國土空間治理現代化水平，需要打造“可感知、能學習、善治理、自適應”的智慧國土空間規(guī)劃，即<span style="font-size:18px;">建設國土空間規(guī)劃實施監(jiān)測網絡（</span>CSPON）。</p><p class="ql-block ql-indent-1"><span style="font-size:18px;">CSPON</span>的基礎是發(fā)現變化和認知變化即“可感知”，只有“可感知”，才有可能“能學習、善治理、自適應”。所以，迫切需要提升當前國土空間變化監(jiān)測的水平。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">現行的遙感監(jiān)測技術，因為遙感影像中“同物異譜，同譜異物”的問題，監(jiān)測結果既不是很準確，也不是很可靠。</p> <p class="ql-block ql-indent-1" style="text-align:justify;">國土空間規(guī)劃實施監(jiān)測的關鍵與核心是發(fā)現國土空間的變化，國土空間的變化包括地形的變化、植被的變化和地物的變化等三個方面，現行的基于遙感影像的動態(tài)監(jiān)測只能看紋理變化，但紋理變化不能完全說明國土空間發(fā)生了變化，只有地形和地物發(fā)生了變化，才能說明國土空間發(fā)生了變化。</p><p class="ql-block ql-indent-1" style="text-align:justify;">因此，我們嘗試探討國土空間變化的三維智能監(jiān)測技術。</p> <p class="ql-block ql-indent-1" style="text-align:justify;">國土空間變化的三維智能監(jiān)測主要是通過對不同時期三維模型的疊加分析，發(fā)現國土空間的變化，主要是地形和地物兩方面的變化，并計算和評估國土空間變化的規(guī)模和影響。</p> <p class="ql-block" style="text-align:center;">（二）</p> <p class="ql-block ql-indent-1">我們最近用同一個地方的兩期城市級實景三維模型進行了智能監(jiān)測實驗。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">實驗區(qū)里共有四個變化的地方，①是挖坑和堆土的地形變化，②是新建建筑群的地物變化，③是林帶變道路的植被變化，④是停車場內車輛的地物變化。</p><p class="ql-block ql-indent-1">人工監(jiān)測只發(fā)現②和③兩個明顯變化的地方，沒有發(fā)現①和④兩個微小變化的地方；自動監(jiān)測則發(fā)現了全部變化的地方，</p><p class="ql-block ql-indent-1">可見，人工監(jiān)測總是有片面性，從而產生漏洞，自動監(jiān)測則能發(fā)現全部。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">下圖為四個地方變化前后實景三維模型與變化模型的鳥瞰圖</p> <p class="ql-block ql-indent-1">上圖是兩期實景三維模型疊加分析后發(fā)現的變化模型，疊加到變化后模型上的效果。圖中紅色部分表示地表上增加的地物（①增加的土堆②增加的建筑物④到場的汽車），藍色部分表示地表上減去的地物（①新挖的坑③一塊林地變成了通道④離場的汽車）。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">從上圖可以看出，監(jiān)測的變化與實際變化疊加套合的非常好，尤其能把離場和到場的小汽車都能準確識別出來，可見，這種監(jiān)測結果是精確且可靠的！該技術對地形地物變化很敏感，對紋理變化不敏感。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">但由于數據獲取成本太高，這種技術還難以廣泛推廣！</p> <p class="ql-block" style="text-align:center;">（三）</p> <p class="ql-block ql-indent-1">這個技術中最大的障礙是林地或樹木，排除林地或樹木對監(jiān)測的干擾是三維監(jiān)測技術的最大難題。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">林地或樹木，由于樹冠的形狀太破碎且沒有穩(wěn)定的形狀，現在的三維建模理論與技術，還無法建立穩(wěn)定和精確的三維模型。</p> <p class="ql-block ql-indent-1">可見，林地或樹木，不僅是全野外測量的障礙，也是攝影測量的障礙，還是三維建模的障礙，總之，它們就是測繪的天敵！</p> <p class="ql-block ql-indent-1">感謝我的研究生史俊偉、張長安和劉權等幫我做實驗，給予我靈感！</p> <p class="ql-block" style="text-align:right;">楊永崇2024年12月15日于西安</p> <p class="ql-block">備注：圖中所有圖片均為作者設計制作</p>