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“乡村规划小飞侠”助力乡村振兴―河南工业职业技术学院大学生释放创新创业活力

  本网讯 近年来,河南工业职业技术学院围绕 “乡村振兴”战略,大力扶持学生开展创新创业实践,学生创业项目“乡村规划小飞侠-无人机智能实景三维建模设计”,通过乡村规划数字化建模,助力乡村振兴发展。

  本网讯 近年来,河南工业职业技术学院围绕 “乡村振兴”战略,大力扶持学生开展创新创业实践,学生创业项目“乡村规划小飞侠-无人机智能实景三维建模设计”,通过乡村规划数字化建模,助力乡村振兴发展。

  乡村振兴,规划先行,数字化建模是乡村规划的第一步。2021年8月16日自然资源部发布了《实景三维中国建设技术大纲(2021版)》,乡村规划三维建模产业将迎来最大风口。全国目前约有691510个 行政村,2,766,040个自然村,乡村规划三维建模市场近2000亿。

  传统三维建模设计使用AutoCAD、ArcGIS、SketchUp等软件制作三维模型规划图,将沟、路、渠等以线或实体的形式表达,建模效率低、精度低、价格昂贵,规划设计缺乏立体感、多角度、全方位的展示,设计成果难以吸纳群众真实的意见。

  针对乡村规划三维建模市场痛点,团队成员基于国际上先进的无人机倾斜摄影测量技术,优化区域网联合平差等五项关键数据处理算法,成功研发了智能实景三维建模设计系统,与传统作业方式相比建模效率提高49.6%,成本降36.1%,与行业标准值相比模型坐标精度提高9.6%。团队为乡村规划设计提供内外业一体化解决方案,该方案实现了从无人机航线规划、到照片采集,再到模型生成的一键式操作流程,该方案模型产品精度高,效率高,成本低等特点,提高了乡村实景三维建模的效率和质量,节约建模成本。解决建模效率低、精度低、价格昂贵,规划设计过程无法充分吸纳群众真实意见等问题,推出了无人机航测建模规划设计技术整体解决方案,服务于数字乡村建设。

  乡村规划小飞侠-无人机智能实景三维建模设计系统,拥有三大核心功能。

  一是解算地物三维坐标。为了对航摄像片进行数字解析处理,建立航空影像、地面目标和投影中心的数学模型。在理想情况下,像点、投影中心、物点位于同一条直线上,我们将以三点共线为基础建立起来的描述这三点共线的数学表达式,称之为共线条件方程式,利用最小二乘原理对共线条件方程解算共线方程,即可得到地物三维坐标,即从像点到地面点坐标的解算过程。

  二是构建地物三维几何特征。经过上一步解算地物三维坐标以后,就要表达地物的几何特征,地物三维几何特征用不规则三角网数字化模拟表达,不规则三角网(模型采用一系列相连接的三角形拟合地表或其他不规则表面,用来构造数字地面模型。

  三是还原地物真实纹理属性。生成白膜以后,模型没有真实地物的纹理属性,需要对原始照片进行纹理映射,映射出最真实的颜色,得到的模型是真实的实景三维模型。该系统能够自动化三维建模设计,能够准确地数字化还原村庄现状。通过系统核心算法的改进和优化,快速解算地物三维坐标数据,智能实景三维建模设计系统处理的自动化水平得到了明显提高,通过相关软件系统的应用,TIN网格以及三维点云可以自动生成,从而为三维模型的构建提供地物的整体层次以及细部数据,使三维建模的真实度以及客观性得到了全面提高,提高数据采集处理的精度以及三维建模的质量和效率。

  此外,该系统还拥有二、三维联动设计、街景影像漫游、模型种植等六大特色功能。未来发展将充分对接“元宇宙”领域,服务打造虚拟世界。

  目前团队已注册公司运行,服务项目涵盖834个村庄,55处历史古迹,辐射11个省份。业务范围包括农村不动产登记、美丽乡村建设、灾后重建、古建筑三维建模、名人故居数字化建模等。2021年,河南省遭遇千年一遇的洪涝灾害,团队成员在第一时间到达新乡,参与洪灾救援,利用无人机航拍为救援队勘测灾情,助力灾后重建。

  随着国家政策相继出台,配套建设资金落地,其产业链将逐渐成熟和完善,这对加快整个行业的创新能力建设具有重要的推动作用。乡村规划小飞侠,助力乡村规划设计发展步入新时代,为服务乡村振兴贡献科技的了力量。(郭慧颖、马倩、邱泽M)

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