第08章 二三维一体化与新技术

本章导读

第 7 章留下的判定条件——覆土厚度、净高、悬挑净空——本质上都是三维的，纯二维作业只能靠外业记录与人工填写，这是本章讨论三维能力的起点；更大的推力来自实景三维中国建设，它把三维空间数据从“可选”变成“基础设施”。本章按“为什么—用什么—怎么合—往哪去—信几分”展开：8.2 节比较四类三维数据源的精度、效率与局限，8.3 节讨论格式选择的三层策略，8.4 节区分显示、数据、分析三个层次，8.5 节识别实景三维与多测合一的三个接口，8.6 节按成熟度给新技术分级，8.7 节给出一条分三步走的路线。两个判断都偏保守：二三维一体化真正要的是分析一体化，而它门槛最高，多数平台只做到第一层；AI 提取适合做初稿，不适合直接做成果。数字孪生与 CIM 的问题往往不在技术，而在数据治理。读完你会明白，本章的价值不在于告诉你三维多好，而在于告诉你在哪里用它才不亏——而这些三维判定条件最终都要落成可执行的检查，正是第 9 章要接着处理的事。

学习目标

读完本章，你应当能够：

• 复述 8.1 节列出的三类三维判定条件（绿地核实的覆土厚度、人防核实的净高与层高、规划核实的悬挑净空），说明为什么它们在纯二维作业下只能靠人工录入；
• 对照表 8-1 比较四类三维数据源的精度、效率与局限，说出“没有一种数据源同时满足高精度与高效率”时的组合策略；
• 区分 8.3 节的主存储格式、交换格式与展示格式三层，为一份多测合一三维成果各举一个候选并说明选择理由；
• 判断 8.4 节表 8-2 中三个层次各能解决与不能解决什么问题，并说明为什么多测合一真正需要的是分析一体化；
• 复述 8.5 节三个接口的内容，指出为什么当前阶段属于探索期、缺少的是哪一类技术规定；
• 对照表 8-3 判断六类技术的成熟度，说明 AI 要素提取与数字孪生、CIM 各自应被放在什么位置，并解释“概念先行、落地分化”的含义。

8.1 为什么多测合一绕不开三维

第 7 章已经埋下了伏笔：绿地核实要判断覆土厚度，人防核实要判断净高与层高，规划核实要判断悬挑部分的净空——这些判定条件本质上是三维的。在纯二维作业模式下，它们只能靠外业记录、人工填写属性、审核人员凭经验判断；在三维模式下，它们可以直接量算。

更重要的推力来自外部：实景三维中国建设正在把三维空间数据从“可选”变成“基础设施”。

《自然资源部办公厅关于全面推进实景三维中国建设的通知》（自然资办发〔2022〕7号，2022 年 2 月 24 日）明确了建设目标与任务：

• 到 2025 年，5 米格网地形级实景三维覆盖全国陆地及主要岛屿；5 厘米分辨率城市级实景三维初步覆盖地级以上城市；50% 以上的政府决策、生产调度和生活规划可通过线上实景三维空间完成；
• 地方层面需完成“获取优于 5 厘米分辨率的倾斜摄影影像、激光点云等数据，基于上述工作及已有成果完成基础地理实体数据制作”；
• 全国构建“统一的基于云架构、兼顾结构化和非结构化数据特征、分版运行的国家和省市县实景三维数据库，实现分布存储、逻辑集中、互联互通”；
• 明确“为数字孪生、城市信息模型（CIM）等应用提供统一的数字空间底座”；
• 原则：“只测一次，多级复用”——“在高精度实景三维数据覆盖区域，只基于已有成果整合、不重复生产，在非覆盖区域进行新测生产”。

2026 年 8 月 27 日自然资源部例行新闻发布会上，国土测绘司进一步提出“鼓励开展分层分户等精细化三维模型构建”。“分层分户”这个提法与人防防护单元、房产分户单元在对象粒度上是一致的——这意味着三维成果与不动产登记单元之间可能建立对应关系。

8.2 三维数据的四种来源与各自的技术特点

多测合一可能用到的三维数据源有四类，它们的精度、成本、适用场景差异很大。

表 8-1　四类三维数据源的技术特点

关键认识：没有任何一种三维数据源能同时满足“高精度”与“高效率”。 因此实际项目中往往是组合使用：倾斜摄影做整体现状，点云做关键部位精测，无人机补摄遮挡区，BIM 做设计对照。

8.3 三维数据的技术格式与交换

三维数据的格式生态比二维复杂得多。多测合一成果若要入库并与 CIM 平台、实景三维数据库对接，格式选择就不是纯粹的技术偏好问题。

主流的几种格式：

• 3D Tiles：面向大规模三维地理空间数据的流式传输格式，由 OGC 采纳为标准。据 Khronos Group 公告，OGC 已采纳 3D Tiles 1.1 为 Community Standard，该版本将若干 1.0 扩展提升为核心，并引入新的 glTF 扩展用于细粒度元数据存储。需要说明的是：该公告页未标注发布日期，本报告未能核实其正式批准日期，引用时应注意版本与日期的准确性。
• glTF：三维模型的通用交换格式，3D Tiles 的模型内容基于 glTF。
• IFC：建筑信息模型（BIM）的开放交换格式，由 buildingSMART 维护。本报告未能核实 IFC 4.3 与 ISO 16739-1:2024 的正式状态（检索 buildingSMART 官方页返回 404，ISO 官网未直接核对），因此不对其版本状态作断言。
• 点云格式：LAS/LAZ（行业通用）、E57（测绘与三维扫描通用）、以及各类私有格式。
• 城市三维模型：各地实践中格式不一，常见有 OSGB（倾斜摄影常用）、3D Tiles、以及基于数据库的私有格式。

格式选择的实用建议：不要追求“唯一格式”，而应确定“主存储格式 + 交换格式 + 展示格式”三层：

• 主存储格式：能保留完整几何与属性，通常是数据库内部格式或标准交换格式的完整版；
• 交换格式：用于跨系统传递，优先选择开放标准；
• 展示格式：用于 Web 端浏览，优先选择流式加载格式。

8.4 二三维一体化的三个技术层次

“二三维一体化”常被当作一个营销词汇使用。技术上有三个不同的层次，混淆它们会导致期望错配。

表 8-2　二三维一体化的三个层次

多测合一真正需要的是第三层——分析一体化。 因为第 7 章列出的判定条件（覆土厚度、净高、悬挑净空）都需要二三维混合运算。

但第三层的实现门槛最高：大多数 GIS 平台的二维几何引擎与三维几何引擎是分离的，混合运算需要专门开发。这也是为什么很多“二三维一体化”平台实际只做到第一层。

本报告判断：在多测合一场景中，务实地采用“二维为主、三维为辅、关键量算用三维”的混合策略，比追求全面三维化更可行。 具体做法是：二维数据承担绝大多数业务对象的管理与统计，三维数据仅在需要三维判定的环节参与计算，计算结果回写为二维要素的属性。这样既获得了三维能力，又避免了全量三维化带来的成本爆炸。

8.5 实景三维与多测合一的关系：三个可能的接口

实景三维中国与多测合一在制度上是两条线，但在数据上必然会相交。本报告识别出三个可能的接口：

接口一：竣工测绘成果作为实景三维更新的数据源。 实景三维要求“时序化增量更新”，而竣工测绘正好提供了建筑物新建、改建的高精度变化信息。如果竣工测绘的三维成果能够直接喂给实景三维数据库，就实现了政策的“只测一次，多级复用”。

接口二：实景三维作为多测合一的现状底板。 在竣工核实中，需要判断建筑是否按规划建设、周边环境是否改变。实景三维模型可以作为“现状真值”的参考，辅助人工判断。

接口三：CIM 平台作为成果的汇聚与展示层。 1729 号文鼓励平台与各类系统互联互通，而各地正在建设的 CIM 基础平台是天然的汇聚层。多测合一的三维成果可以通过 CIM 平台实现跨部门可视化共享。

这三个接口目前都还没有成熟的标准化方案。 本报告检索未发现国家或行业层面针对“竣工测绘三维成果如何进入实景三维数据库”的技术规定。这意味着当前阶段属于探索期，各地做法会分化。

8.6 新技术：分清“已落地”与“试点中”

在 GIS 与测绘的交叉领域，新技术层出不穷。本节只讨论与多测合一直接相关、且有公开依据的技术，并严格区分其成熟度。

8.6.1 AI 辅助要素提取：已进入可用阶段

从影像或点云中自动提取建筑物轮廓、道路边线、绿地范围，是深度学习在测绘中最成熟的应用方向之一。

其技术路径通常是：语义分割（识别像素/点属于哪类地物）→ 实例分割（区分同类地物的不同个体）→ 矢量化（把栅格结果转成矢量多边形）→ 规则后处理（按规范简化、正交化）。

在 2026 年 8 月的发布会上，自然资源部提出“人工智能+时空信息”行动，包括“构建时空智能大模型”“推进全业务流程智能化升级”，并提到已在 21 个省、14 个市开展人工智能建设试点（据自然资源部“一张图”建设工作问答（十八），2026 年 5 月 7 日）。需要注意：这些仍是试点与顶层设计阶段（部方表述为“顶层设计初稿”“立项评审阶段”），不能当作已全面推行的制度。

多测合一的实用判断：AI 提取适合做初稿，不适合直接做成果。原因是规范对几何的严格性要求（如建筑角点必须是实测坐标、面积必须按规则计算）使得自动提取结果必须经过人工检查与修正。把 AI 定位为“减少 60% 的初稿绘制工作量”，而不是“替代外业与内业”，是当前更现实的态度。

8.6.2 无人机与移动测量：已成常规手段

无人机低空摄影与移动测量系统在竣工测绘中的应用已经相当普遍。相关的技术标准也已成形，如 CH/T 3021-2018《倾斜数字航空摄影技术规程》（2018 年 8 月 17 日发布、2019 年 1 月 1 日实施）、GB/T 39612-2020《低空数字航摄与数据处理规范》（2020 年 12 月 14 日发布并实施）。

限制主要不在技术，而在空域管理与安全：城市建成区的飞行需要审批，机场净空区、军事禁区周边有严格限制。这决定了无人机在多测合一中的角色是“辅助手段”而非“主力手段”。

8.6.3 三维激光扫描：精度最高，成本也最高

地面站与背包式激光扫描可以获取厘米级的三维点云，特别适合建筑立面、地下空间、复杂结构。限制在于设备成本、外业效率、内业处理量。

在多测合一中，它最有价值的场景是人防工程与地下空间——常规手段难以覆盖，而三维扫描可以一次获取完整的三维信息。

8.6.4 数字孪生与 CIM：概念先行，落地分化

CIM（城市信息模型）与数字孪生是近年来的高频词。多测合一与它们的关系，如前所述，主要在成果汇聚层面。

需要提醒的是：CIM 平台的建设成效高度依赖基础数据的质量与更新机制。 如果竣工测绘成果不能持续、规范地进入 CIM 平台，平台就会退化成一个三维展示窗口。这不是技术问题，是数据治理问题——与本报告第 1 章的核心判断一致。

8.6.5 技术成熟度的分级判断

表 8-3　多测合一相关技术的成熟度分级

8.7 一个务实的路线建议

对于准备在多测合一中引入三维能力的单位或地区，本报告建议一条分三步走的路线：

第一步（6–12 个月）：建立三维数据的“局部使用”能力。 不追求全面三维化，先在 1–2 个痛点场景（如人防核实、绿地覆土判断）引入三维量算，验证技术可行性与成本。

第二步（12–24 个月）：建立二三维数据的关联机制。 让三维成果与二维要素建立对象级关联（同一个建筑在二维图层与三维模型中可互查），为后续的混合分析打基础。

第三步（24 个月以上）：对接实景三维与 CIM 体系。 在上级部门明确技术路径后，按统一要求接入。

避免的做法：一上来就建设“二三维一体化平台”，把三维作为平台的核心卖点。这类项目常见的结局是三维场景很好看、业务用不上、维护成本高、数据不再更新。

本章小结

三维能力对多测合一而言不是“锦上添花”，而是解决特定判定问题（覆土厚度、净高、悬挑净空）的必要手段。但全面三维化的成本与复杂度远超多数项目的承受能力。

关键判断：

1. 实景三维中国建设为三维成果提供了制度性去向（“只测一次，多级复用”），但目前“竣工测绘三维成果如何进入实景三维数据库”尚无标准化方案，处于探索期；

2. 二三维一体化要区分显示、数据、分析三个层次，多测合一真正需要的是分析一体化，而它的实现门槛最高；

3. 务实策略是“二维为主、三维为辅、关键量算用三维”，而不是全面三维化；

4. 新技术要分清成熟度：AI 提取可作初稿生成工具，无人机与三维扫描已成熟但受条件限制，数字孪生与 CIM 落地依赖数据治理而非技术本身。

本报告未能核实的信息：3D Tiles 1.1 的 OGC 正式批准日期、IFC 4.3 的正式状态、国家层面信创/国产化的强制性要求（仅见地方采购文件中的国产化要求，未见国家统一政策文号）。这些空白在第 16 章的趋势判断中会被再次提及。

思考与练习

1. 某项目要在规划核实中判断一栋带架空层建筑的基底范围与悬挑部分的净空，作业组只有二维竣工图和外业记录本。请按 8.1 节与 7.4.2 节说明哪些判定条件在二维下无法可靠量算，指出至少需要补哪两类三维信息，并说明补测后结果应如何回写到二维成果。
2. 某地区准备上马“二三维一体化平台”，厂商演示里二维图层与三维场景叠加显示、可以联动查询。请按表 8-2 判断这套方案处在第几层，说明它能解决什么、不能解决什么，并给出把能力推进到分析一体化所需补的技术条件。
3. 某单位把 AI 提取的建筑轮廓直接作为规划核实成果提交，审核时被指角点坐标不可追溯、面积口径无法核对。请按 8.6.1 节判断问题出在哪一步，说明 AI 提取在当前阶段应被放在流程的什么位置，并写出人工校核至少应覆盖哪些内容。
4. 取本单位或本地正在推进的三维项目材料（实景三维、CIM 或竣工三维成果），与 8.5 节的三个接口逐一比对：判断它实际落在哪个接口上、缺的是数据源、标准还是责任分工，并把结论写成一句可在项目例会上陈述的判断。
5. 今天就动手：按 8.7 节的三步路线，为你所在单位写一页纸的三维能力清单：第一步选定 1–2 个痛点场景（如人防核实或绿地核实中的覆土量算），写明现状数据能否支撑、缺什么、谁来补，标出本月可完成的一件小事。