技术 | 赫尔辛基的新一代城市模型

赫尔辛基，作为芬兰的首都和区域中心，正在蓬勃发展，城市人口不断增长，居民超过60万。这座城市有3D城市建模的悠久传统，可追溯到20世纪80年代中期。当前，赫尔辛基的新一代3D城市模型已经完成并正用于促进商业研究和开发。对Bentley现实建模（Reality Modeling）技术的使用让该计划的实现成为可能。

为了支持城市发展，推广数字城市计划，启动新的商业投资以及与大学合作伙伴实施项目，赫尔辛基使用创新先进的建模技术开发出一种新的城市3D展示。“赫尔辛基的第一批模型建立于1985年，很多人用这些模型进行工作，我们正在传承这一传统。我们的项目是给赫尔辛基提供新一代城市模型”项目经理Jarmo Suomisto解释道。

作为该三年计划的一部分，赫尔辛基启动了10亿欧元的承诺，以采集城市资产，创建基础设施的3D城市模型，用于与内部、外部利益相关方以及公众共享，并通过一系列试点项目展示现实建模的力量。该项目被称为赫尔辛基3D+，需要绘制超过500平方公里的地图，测量600多个地面控制点，并管理和共享大量数据。为了应对这些挑战并在规定的时间和预算内提供精确的城市模型，该市需要综合全面的现实建模和信息管理能力。

赫尔辛基使用Bentley的现实建模技术用于地理坐标选择、建模和可视化，并使用Bentley Map生产了大比例尺地图和具备地理坐标的公共设施网络。他们结合LiDAR激光扫描和倾斜摄影测量技术，收集地形和地表数据，并采集超过50,000张城市和周围岛屿的影像，共生成11TB的数据。ContextCapture使赫尔辛基能够制作最终的高细节3D现实模型，整体精度高达20厘米。

除了提供模型网格外，赫尔辛基3D+项目还需要生成CityGML格式的3D城市语义信息模型。该模型基于2015年的城市扫描数据，但是包含了新的点云和倾斜图像。点云用于生成地形和表面模型，而倾斜图像用于生成CityGML模型的纹理并处理网格模型。Bentley技术的互通性使团队能够使用为建模而采集的相同原始数据来生成这种数字城市模型，这种模型是基于数据库的模型，可以实现多样化、先进的城市分析和模拟，并可以通过分析结果进行细化。

Bentley强大的集成现实建模功能显著降低了生产整个赫尔辛基城市和偏远群岛的两种模型的成本，该城市模型是现存的最大的现实模型之一。“不仅是现实网格模型，也不仅仅是CityGML智能模型，我们需要两者。拥有两个模型扩展了数字城市计划、研究和发展。”Suomisto说。

赫尔辛基3D+项目成功的关键在于能够高效地共享模型和项目数据，并与利益相关方和公众合作。“我们希望让赫尔辛基市民参与这些模型并了解它们。”Suomisto解释道，“例如我们已经实施了一个新的城市规划互动平台。”该团队使用LumenRT优化模型并制作动画效果的可视化表达，用以向公共和私营部门进行演示，增强人们的理解，从而获得市民认可并最好地利用模型来造福社区。

ProjectWise则充当合作的界面，用于管理内外部团队的信息和共享数据。项目管理软件通过门户网站实现了分发和一般访问，促进了精确的数据共享，优化的文档管理和简化的工作流程，使这个三年项目按计划进行。

利用Bentley应用程序，赫尔辛基向众多利益相关方开放了数据，优化了信息移动性和模型的使用，以确保城市处于数字城市计划的最前沿。通过开放数据方法，赫尔辛基正在向市民、私营公司和大学免费提供模型，用于商业规划和旅游业、电信和电力供应行业的发展。

赫尔辛基拥有两个创新的城市模型、优化的数据管理和开放的数据共享，并搭建了一个平台来开发新的工作方式。当整合到城市的内部流程中时，模型提供了实际的时间表，减少了错误，并使操作链数字化，因为它们具有实时的数据流，从而节省了大量成本。城市供应商可以利用统一的详细模型为实际工作分配资源，而不是为每个单独的项目建立模型。

此外，通过对城市的可视化表达进行模拟和分析，可以用于改善基础设施，支持替代能源，确保环境可持续性，这将有助于沟通和理解新的发展目标并优化决策制定。“我不知道世界上任何其他城市拥有ContextCapture模型和整个城市的CityGML模型。”Suomisto补充道。

除了创建模型之外，赫尔辛基还有一个交付成果，就是通过一系列试点项目展示现实建模的力量。该城市的开放数据方法支持这一可交付成果，因为赫尔辛基获得了外部商业合作伙伴和大学的帮助，以确保他们优化模型的利用率。赫尔辛基有超过12个试点项目正在进行中，已将模型的应用扩展到诸如优化能源分析方法等项目，以实现2050年碳中和，并减少对化石燃料依赖的目标。

这些模型已被用于太阳能利用分析，洪水评估和噪声计算。赫尔辛基将3D模型与开放数据方法相结合，突破了现实网格的界限，向全世界展示了数字城市可以通过3D城市模型实现的目标。

本文资料来自《geomatics world》杂志2018年11月/12月专栏文章《A New Generation of City Models for Helsinki》

作者：米歇尔·阿森鲍姆

译者：方芳，荷兰对地观测咨询公司（NEO Bv）遥感地信咨询顾问

《中国测绘》出于传递资讯的目的刊登此文，不代表本刊观点。