土地房产交易三维可视化平台设计与实现
发表时间：2020-09-15T01:39:02.524Z 来源：《建筑细部》2020年第14期作者：邓敬宏1 张粉层2
[导读] 为土地房产在线交易提供了技术基础，通过在深圳产业用地用房供需服务平台上进行试用，收到了良好的效果，在国内相关平台建设上具有一定的推广价值。 1.深圳市土地房产交易中心广东深圳 518034；
2.深圳市易图资讯股份有限公司广东深圳 518040
摘要：本文以深圳土地房产交易平台建设为例，介绍了三维地图、720o全景技术应用于交易平台的相关技术方法。借助这些技术，使交易平台可以向用户直观展示用地用房所属地段的面貌和周边环境，在视觉上实现了“所见即所得”的效果，大大提升了交易平台的服务水平，为土地房产在线交易提供了技术基础，通过在深圳产业用地用房供需服务平台上进行试用，收到了良好的效果，在国内相关平台建设上具有一定的推广价值。
关键词：三维地图；用地用房；交易平台
The Design & Implementation of Three-Dimensional Visualization on Land and Real Estate Trading Information Platform
Deng Jinghong1 Zhang fenceng2
1 Shenzhen Land & Real Estate Exchange Center，Guangdong Shenzhen，518034
2 Shenzhen Yitu Information Co.，Ltd，Guangdong Shenzhen，518040
Abstract：Taking the construction of land and real estate trading platform in Shenzhen as an example，this paper introduces the relevant technical methods of applying 3D map and 720 ° panoramic technology to the transaction platform. With the help of these technologies，the trading platform can intuitively display the appearance and surrounding environment of the land-use housing to the users，realize the "what you see is what you get" effect visually，greatly improve the service level of the trading platform，and provide the technical basis for the online transaction of land and real estate. The trial application on the Shenzhen industrial land supply and demand service platform has received good results It has a certain promotion value in the domestic related platform construction.
Key word：3D Map；land & real estate；trading platform
随着互联网技术的广泛应用和大数据时代的来临，土地房产交易服务逐渐由传统交易模式转向线上交 易，市场上涉及土地房产交易业务的网络服务平台也如雨后春笋。但现有网络平台中的土地房产信息大都以二维空间信息展示和图文发布为主，尚不能满足线上快速交易所需的空间信息展示及相关业务需求，土地房产交易往往都是线上线下结合完成，没有根本性的变化。
利用三维电子地图，结合720o全景影像技术等可将拟交易的土地房产信息，包括关联的城市面貌、园区（小区）面貌等以三维全景方式直观展示出来，用户上网浏览即可获得与实地考察同样的效果，快速获取需要的信息，及时进行网上交易。
深圳在产业用地用房供需服务平台建设中融合三维可视化技术，结合720o实景看房、楼栋户管理、产业地图等功能，构建了强大的大数据可视化平台。本文主要聚焦于用三维地图技术来增强服务平台的应用功能，让用户足不出户就能获得“身临其境”地浏览平台提供的产业用地和用房整体环境和数据的体验。
1 城市三维地图和720o全景影像技术简介
三维电子地图，是以三维电子地图数据库为基础，按照一定比例对空间整体或局部的三维、抽象描述。三维电子地图融合了地理学、测量学、制图学、遥感学、图形图像学等学科知识和技术。城市三维地图是基于高精度的DEM的基础上叠加高分辨率的正射影像作为地形表面，利用近景摄影测量技术采集建（构）筑物的表面数据，经计算机数字化处理建模、纹理贴图，属性定位，分层组织，整理入 库而形成的城市三维地图地理信息系统。
城市三维地图的一大特点是超媒体集成：以城市地形、地物、水系、道路等为基础地理要素为主体，还可以结合超链接技术反映出相关物体属性特征，包括：建筑的图片、属性、视频等相关信息。利用C/S和B/S两种数据架构，实现数据库与用户的交互操作，数据管理与客户端的在线浏览。
720o全景影像指的是展示双360o球型范围内的所有景致，即水平360o和垂直360o环视，是将平面的照片经过软件处理后得到三维立体空间的360o全景图像，通过鼠标等的拖拽操作，可以观看场景的各个方位，能给人以三维立体的空间感觉，使观者身临其境。
2.1 平台三维地理信息模型设计
平台三维地理信息模型是指城市地形地貌、地上地下建（构）筑物等的三维地理信息表达，反映对象的空间位置、几何形态、纹理及其属性等信息。模型包含如地形、建筑、交通、水系、植被等要素模型，通过几何模型、纹理、细节层次、建模单元、三维模型生产库（成果库）、三维模型表现库、平铺（tile）等技术方式来表现。表现形式分为地形表现和建模表现。依据表现的精细程度，建模表现分为三种方式：细节建模表现、主体建模表现和标准模型表现。
信息模型的精度分为模型平面精度和模型高程精度。根据成图比例尺分别将平面精度和高程精度分为I～V级。
平台三维地理信息模型中每种要素都有数据库表来记录和保存该要素的属性信息。考虑到三维模型一般会建立与基础地理信息GIS库的关联关系，模型数据库表中都含有关联GIS对象信息。以建筑要素模型为例，其模型如表1所示：
Table.1 Attribute of building feature model
空间数据，采用shapefile数据格式。比如编制单元级数据为空间数据，用于描述编制单元模型数据情况，编制单元的划分以行政区划为基础；区划级数据也为空间数据格式，用于描述区划模型数据情况。shapefile通常以X与Y的方式来处理地理坐标，一般X对应经度，Y对应纬度。利用地形数据（MPT）融合软件将遥感影像数据和数字高程数据（DEM）融合成三维的场景，以数据流方式读取地形文件，空间数据以数据服务接口规范对外提供三维数据服务。平台三维地理信息模型数据层交互示意图如图1所示：
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Fig.1 GIS data interchange in Platform
DEM可以用数学方法和图形方法表示：
数学方法可以采用整体拟合方法，即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统
一的地面高程曲面；也可用局部拟合方法，将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限的点进行拟合形成高程曲面。
图形方法可分为“线模式”和“点模式”。“线模式”就是用等高线来描述地形，是最常见的形式。“点模式”是用离散采样数据点建立DEM。数据采样可以按规则格网采样或是不规则采样，根据需要密度可以一致，也可不一致，也可以有选择性地采样，采集山峰、洼坑、隘口、边界等重要特征点。
2.2 平台全景图像模式选择
全景图的表现模式主要有球面全景图、柱面全景图和线型全景图3种。各种模式的全景图在合成时采用不同的合成风格：
（1）球形全景图将照片投影到一个具有经/纬度的全景球面上，所有的水平或垂直线投影到球面上时都会弯曲，其合成全景图的水平视角可达360o，垂直视角可达180o，通常适用于近距、广角镜头的大视角全景观察；
（2）柱形全景图将照片投影到一个全景圆柱面上，柱形投影的水平视角可达360o，垂直方向可达120o至180o视角。柱状合成风格通常用于远景平视的360o全景合成；
（3）线型全景图主要应用在以正常的视角观察大型物体如建筑物时，距离太近，正常视角只能看清
物体局部的情况下。如果需要将这些局部照片合成为一张涵盖全局的照片（水平视角可达180o，垂直视角可达180o），就可使用这种方式。
3 土地房产交易三维可视化平台实现路径
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3.1 平台三维电子地图数据采集与制作
三维电子地图的数据主要包括地形数据、地物数据、纹理数据。
3.1.1 地形数据采集
（1）野外实地直接测量获取 DEM 数据
这种方法适用于大比例尺、精度要求高、采集范围面积较小的 DEM 数据获取。
（2）利用摄影测量与遥感获取数据
该方法以航空摄影或遥感所获得的立体影像作为数据源，按照摄影测量原理，在解析测图仪或数字摄影测量系统上经过内定向、相对定向和绝对定向等过程，按一定的间距采样出数据。航空影像是建筑物重建的主要数据源，它是三维电子地图数据获取最经济快捷的方法之一。航空摄影测量与遥感可提民意网
供以下重要数据：建筑物三维重建模型（DLG）；数字高程模型（DEM）；数字正射影像（DOM）。
（3）以地图为数据源的 DEM 数据获取方法
从地图上获取 DEM 是目前应用广泛的一种方法。这是因为采用这种方法所需的原始数据源（地图）容易获取，对采集作业所需的仪器设备和作业人员的要求不高，采集速度也比较快，易于进行大批量作业。对于测绘部门，还可以利用分版图，分版采集各类要素，提高作业效率。
3.1.2 地物数据采集
（1）建筑物的数据获取
对建筑物实体来说，其基本数据主要由平面数据和高度数据两部分组成。建筑物平面数据的获取方法主要有以下几种，一是将数字地图中的建筑物轮廓线提取出来，用简单几何体表达建筑物外形特征；二是使用航空影像进行交互获取；三是使用航空影像以及地面摄影对
建筑物特征线进行自动提取；四是在地面使用激光扫描仪与 GPS，通过测距求算获取；五是使用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提取。
（2）地物的数据获取吴英案始末
紧贴地形表面的地物主要有：道路、植被、水系等，它们是面状的实体。在获取建筑物平面几何数据
时，我们也是把建筑物作为面状目标来对待的，在获取这些紧贴地形表面地物平面数据的时候，可以参考建筑物平面数据获取的方法。
（3）对象属性数据的获取
电子地图对象特征的属性有：用来描述建筑物实体的属性数据，如建筑物名称、社会性质、建筑位置等；用来描述地形、地物特征的属性数据，如道路长度、道路名称等。
对于这些没有规律可寻的地物属性数据主要通过最基本的方法逐个获取。
3.1.3平台三维电子地图制作
利用航空影像、卫星影像、等高线数据完成地形数据采集后，可获得城市地形数据DEM；利用航空影像、卫星影像的纠正技术，进行地表影像的处理及制作正射影像（DOM）；基于城市测量标准的高精度矢量信息，通过数字摄影测量立体量测的方式进行建筑物结构三维数据批量采集（DLG）。三维地理信息模型宜选取1：500、1：1000大比例尺地形图作为其数据源，高度精度以此为基准，高度精度以高程精度描述。针对城市三维数据应用所定义的基础信息数据（DLG/DEM/DOM，各种属性建库信息），获取城市三维地形数据、地表影像数据、建筑物三维矢量信息、建筑物模型提取、纹理提取（或粘帖）。模型的表现方式：以DEM为基准，将DOM贴附于DEM表面，实现地面起伏形态的三维
表现；对地理要素主体结构、细部结构进行精细几何建模表现，表面纹理采用能精确反映物体调、饱和度、明暗度等特征的影像；对地理要素的基本轮廓和外部结构进行几何建模表现，植被、栅栏、栏杆等模型仅用单面片、十字面片或多面片的方式表示，采用能基本反映地物调、细节结构特征的影像；对地理要素的基本形态、调进行表现，其位置、姿态、尺寸、调及比例可以调整，标准模型库应根据需要进行扩充。初步合成三维地图制品后，还要进行道路和建筑物等标注操作，输出最终三维电子地图，融合到土地房产交易平台中。三维地图制作流程示意图如图5所示：
3.2 平台全景图数据采集制作
全景数据主要是局部展示园区的景象，使浏览者通过操作鼠标操作就可以详细浏览、参观园区景象甚至建筑物内部结构以及建筑物的资料信息。全景数据采集制作分为城市、行政区、园区航拍和单项土地、房屋拍摄两种情况。 3.2.1城市、行政区、园区航拍
懦夫博弈航拍设备采用大疆精灵4 pro，携带广角镜头、分焦段相机，开启GPS定位功能，设置为定位模式下拍摄。
由于云台镜头有正负320o限位，对社区或园区环境的拍摄采用机身旋转拍摄，机身旋转拍摄能保证在一次镜头中拍到更多的可用素材；选择好社区或园区多个中心点，通常是比较开阔的地方，比如广场、通道和楼层空中过道等；分别在每个中心点做机身旋转拍摄，拍摄该中心点周边环境，全面展示园区的大环境。
对大厦外貌的航拍，采用环绕拍摄方式，以大厦作为中心点，无人机围绕大厦做圆周运动，出于拍摄安全考虑，通常采用俯拍环绕方式进行拍摄。
后期图像处理：为了保证拍摄效果，通常采用HDR高动态范围图像处理方法处理所拍摄的图像。高动
态范围成像的目的就是要正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度[9]。在机身旋转拍摄图像的通道口处布置导航点，点击可以切换到对应的主体，继续浏览后续位置的环境面貌。
3.2.2土地、房屋数据采集制作
交易平台上拟交易的土地、房屋信息来自不同机构或个人，信息的采集可委托专业机构完成，也可由用户自行数据采集。
（1）委托专业机构进行数据采集上传
政府出让土地，或园区批量用房委托交易，数据采集往往需要通过航拍等专业设备完成，一般委托专业机构统一采集。产业园区、社区展示信息一般也由专业机构完成。房源室内面貌通过基于3D实景VR技术，采用具有深度视觉功能的专业3D相机采集空间的三维点云数据和彩数据，再通过算法重建空间的三维结构，基于房源的真实三维数据，生成1：1大小的3D实景空间，真实准确地还原现实场景。
（2）用户按照标准化方法，自行采集数据上传
房产交易时，为了取得好的看房体验，用户可以自行拍摄照片。拍摄所需工具为：三角架、节点云台
、照相机。关键技术要点：1）节点云台调整好后，相机先围绕中轴进行360o旋转拍摄，需要根据镜头的广度决定拍照数量；2）360o平面拍摄完毕后，将相机镜头调整至对准正上方进行拍摄；3）为去除相机底部阴影，在顶部照片拍摄完成之后，将相机调整至向下倾斜60°左右的角度进行拍摄；4）60°斜角拍摄完地面后，将三脚架向后平移一段距离，相机对准之前三角架的位置进行补拍，这样就可以去除掉三角架的阴影。照片拍好进行筛选，通过全景照片拼接软件生成720o全景影像。
3.3 可视化交易平台的实现
交易平台的可视化包含两个部分：三维电子地图和720o全景影像。
交易平台实现网络化可视化功能还需要借助主流的企业级分布式应用平台J2EE和WebGIS平台。WebGIS是传统的GIS在网络上的延伸和发展，具有传统GIS的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS基本功能，同时也是Internet 上地理信息发布、共享和交流协作的基础。在可视化交易平台的开发中，采用ArcGIS作为WebGIS开发平台，ArcGIS可为用户提供一个可伸缩的、全面GIS平台。
遵循三维地图制作流程，将拍摄的图像存储到图像数据库中后，在信息处理环节输出DEM、DOM、DLG等空间信息，将这些空间数据存储到数据库中，形成空间数据库，然后同GIS库相关联，完成三维城市建模工作，待数据标注等步骤完成后，就可以制作出三维电子地图。三维电子地图制作完成后，
在WebGIS上进行发布。
三维电子地图发布效果如图5所示：
滚压头三维电子地图实现了区域、地段的“所见即所得”的效果。配合720o全景影像技术，交易平台实现了用户感兴趣标的的“所见即所得”的效果。全景影像可向用户提供在线观察广场、园区的视觉印象，通过鼠标巡航从各角度了解该广场和园区的整体面貌，仿佛身临其境，实现足不出户，全盘掌握该广场或园区在城市中的位置、设计风格、建筑的空间结构等。
园区全景图效果如图6所示：
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