机载LiDAR与航空影像联合城市三维建模系统（LiDARPro）主要以机载LiDAR点云及多视航空影像作为输入数据，通过点云语义分割、点云影像配准、实景三维模型重建、建筑物单体结构化模型重建、人机交互等功能模块，实现高效率、（半）自动的城市实体三维模型重建，具备全自动大测区城市建模、半自动城市高精度精细实体模型重建等多种解决方案，致力于提高智慧城市建设的自动化程度，推进实景三维中国建设进程。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 创新性： 机载LiDAR与航空影像联合城市三维建模系统（LiDARPro）主要以机载LiDAR点云及多视航空影像作为输入数据，通过点云语义分割、点云影像配准、实景三维模型重建、建筑物单体结构化模型重建、人机交互等功能模块，实现高效率、（半）自动的城市实体三维模型重建，具备全自动大测区城市建模、半自动城市高精度精细实体模型重建等多种解决方案，致力于提高智慧城市建设的自动化程度，推进实景三维中国建设进程。系统主要由两部分功能模块组成：自动化模型重建模块及三维可视化交互管理系统模块。其中自动建模模块由点云影像自动配准、实景三维模型重建、点云滤波、点云分类、建筑物单体化分割、建筑物结构化模型重建等软件子模块构成。系统支持DEM、DOM、实景三维模型、建筑物LoD1至LoD3模型等多种产品生产；支持多核、多CPU、多GPU架构的任务并行化管理，支持搭建点云、影像、模型数据库，支持人机交互进行语义分割、模型编辑、纹理编辑等功能。 软件解决的关键问题： LiDAR点云与倾斜影像异源异构数据配准问题，点云影像数据难以联合应用； 单一数据源三维信息与纹理信息不全，高质量模型结果依赖高精度数据输入，导致数据获取成本昂贵、效率较低； 城市级实景三维模型重建自动化程度低，低精度自动结构化模型成果难复用，而手动模型绘制难度高、工艺繁琐； 实景三维数据制作单位高度依赖国外软件，国产化难。 先进性： 当前，国内90%以上地形级实景三维数据制作测绘单位都基于国外软件进行三维重建，而城市级实景三维模型则重度依赖全人工手动勾绘且需调用国外专业三维建模软件，模型重建学习成本极高、软件针对性不强而效率低下。 机载LiDAR与航空影像联合城市三维建模系统软件系统以高精度、高效率、高自动化程度城市级实景三维模型重建为首要目标。软件系统具备高精度点云影像配准模块提供异源数据联合应用基础；采用LiDAR点云约束的多视影像密集匹配策略实现高精度、全覆盖三维数据输入以实现高质量实景三维模型重建；采取地面点滤波、非地面点地物分类、目标地物单体实例分割递进式流程得到建筑物等地物单体化三维数据；优化自动结构化模型重建与人工干预的结构化建模流程，无需额外依赖专业建模软件；提供针对建筑物结构化建模的模型编辑、纹理编辑模块，不达标的自动模型可复用，三维点云端、二维影像端可独立或联合编辑，具备交互友好的参照式、勾绘式、半自动编辑模式。 独占性： 系统主要搭建两条生产路线，以适应不同地域模型精度要求差异、不同应用时间响应要求。其一是以LiDAR点云为主的快速建筑物结构化模型重建，经过点云分类、建筑物实例分割、结构化模型重建等步骤构建人工地物结构化模型，并利用配准后多视影像对模型纹理映射，此生产线主要产品包括DOM、DEM、 LoD2为主的建筑物结构化模型、典型地物真实色彩点云等轻量基础数据；其二是在LiDAR点云约束下生成高精度密集匹配点云构造高质量实景三维模型，并在此基础上提取建筑物单体三角网数据，经过模型简化抽象得到建筑物LoD3模型，此生产线主要产品包括实景三维模型、建筑物LoD3模型等城市级实景三维数据要素。 此外，软件系统支持在Windows (Win7/10)、Ubuntu (16.04/18.04/ 20.04)、国产麒麟(V4/V10)等多操作系统中运行，已阶段性实现国产化。

本发明涉及城市设计规划，提供在城市规划设计中识别城市风貌要素，通过建立城市在地建筑风貌案例库、理论分析、实验数据采集、数据公式分析、实际校正等手段，精准识别城市风貌要素的权重关系。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 本发明涉及城市设计规划，提供在城市规划设计中识别城市风貌要素，通过建立城市在地建筑风貌案例库、理论分析、实验数据采集、数据公式分析、实际校正等手段，精准识别城市风貌要素的权重关系。依靠要素分类簇群的数值为基准，动态平衡城市风貌控制区内的各类风貌要素的控制比例，科学系统地指导城市风貌规划设计和保护的一种基于VR结合眼动跟踪的城市风貌特征识别的方法。 在当前大力宣扬城市特色文化的背景下，为了突出地域风貌特色，许多城市常将具有一定城市地域文化代表性的旧城或历史街区进行整治和修复，城市风貌识别是开展城市风貌保护及塑造工作的重要基础。这是利用数字技术来感知、认知城市，进而科学精细化挖掘和智慧化发展城市风貌的新方法，该技术用于城市风貌特征要素分区和精细化识别、监控和提升，为城市风貌规划管理提供科学系统的指导建议。

提出了多源异构交通大数据分析融合技术、城市广域交 通AI 信号控制技术、城市广域交通AI 协同管理技术和究城 市广域交通运行及管控评价技术。通过对关键技术突破及现 有技术集成应用，形成能够解决我国城市广域交通管控突出 问题的成套技术及解决方案。

城市三维空间管理是城市特色与形象塑造的重要手段，是城市建设管理的重要任务，依托数字化管理平台，提升管理的科学理性、效率、效果以及智能化水平。以威海三维空间智能管理数字化平台实践项目为依托，融合团队目前所拥有的近50项相关专利技术，展开了基于多源大数据的万维沙盘建构、三维空间管控要素的谱系化建构、三维空间管控引导的智能规则、人机交互机制下的智能管理应用场景等相关研究，完成智能管理数字化平台的建设，并投入到日常的城市建设管理之中，大幅度提升了管理工作的科学性与工作效率，取得了良好的实践效果。

成果介绍本发明公开了一种城市天际轮廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法，包括以下步骤：利用携带坐标获取装置的照相机逐段拍摄城市天际轮廓线立面的局部影像，并记录每个拍摄时刻照相机的坐标方位和镜头朝向；获取每个拍摄点与所拍摄对象之间的水平距离；建立拍摄点与拍摄图像的几何映射关系，生成城市天际轮廓线立面的正射影像图；综合城市天际轮廓线立面与其正射影像图的几何比例，输出城市天际轮廓线立面正射影像图的测量数据。本发明缩小了常规技术带来的图像畸变误差，提高了测量精度。本发明的目的是提供一种 城市天际轮廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法，缩小了常规技术带来的 图像畸变误差，提高了测量精度。技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种城市天际轮 廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法，包括以下步骤：1）利用携带坐标获取装置的照相机逐段拍摄城市天际轮廓线立面的局部影 像，并记录每个拍摄时刻照相机的坐标方位和镜头朝向；2）获取每个拍摄点与所拍摄对象之间的水平距离；3）建立拍摄点与拍摄图像的几何映射关系，生成城市天际轮廓线立面的正 射影像图；4）综合城市天际轮廓线立面与其正射影像图的几何比例，输出城市天际轮 廓线立面正射影像图的测量数据。技术创新点及参数1.1）利用携带坐标获取装置的照相机(800万以上像素)逐段拍摄城市天际轮 廓线立面的局部影像，所述影像中城市天际轮廓线位于图幅中心；1.2）通过携带坐标获取装置的照相机(800万以上像素)，在每一次拍摄局部 影像时，记录拍摄时相机坐标方位的经度、纬度以及镜头朝向。进一步的，所述步骤2）包括：2.1）分别获取步骤1）各局部影像所拍摄对象上左右两端点A1和A2的经纬 度坐标，以及两点之间的距离K；2.2）由拍摄点向步骤2.1）中的两点连线做垂线，垂线与所述两点连线有一 交点，记录拍摄点至所述交点的距离，该距离为拍摄点与所拍摄对象之间的水平 距离S。进一步的，所述步骤3）包括：3.1）任选城市天际轮廓线立面的某一局部影像为标准，其拍摄点至所拍摄 对象之间的水平距离为S0，所拍摄局部影像所拍摄对象上左右两端点之间的距离 K0，拍摄得到局部影像的宽度为A0；3.2）以所选局部影像为标准，对其他局部影像的边长进行缩放调整，，公式 为：A i = S i S 0 A 0式中，Si为局部影像i其拍摄点至所拍摄对象之间的水平距离（参考步骤 2.2）的方法获得）,Ai为该局部影像缩放后的影像宽度。3.3）将经过缩放调整的局部影像依照图像序列进行拼接，得到完整的城市 天际轮廓线立面正射影像图。进一步的，所述步骤4）包括：4.1）于步骤3.3）拼合得到的城市天际轮廓线立面正射影像图上进行测量， 天际轮廓线的图面高度为H0，图面长度为L0；4.2）计算城市天际轮廓线的实际高度H，公式为：H = K 0 A 0 H 04.3）计算城市天际轮廓线的实际长度L，公式为：L = K 0 A 0 L 0式中，K0即为步骤3.1）所选局部影像的拍摄对象左右端点的实际距离（参 考步骤2.1）的方法获得）。4.4）输出城市天际轮廓线的实际高度H和实际长度L。市场前景城市天际轮廓线，亦称城市天际线，是由城市中的高层建筑构成的整体形象， 或由高层建筑群构成的局部形象。城市天际轮廓线直接取决于城市用地建设的发 展布局，又是城市规划建设成果的直观反映，因此，城市天际轮廓线是城市规划 建设部门进行城市建设和调整的重要内容。获得现状的城市天际轮廓线的立面正射影像图是城市规划建设部门进行天 际线建设和空间调整的首要和重要技术环节。但是，构成城市天际轮廓线的城市 建筑群的分布往往呈曲线形态蜿蜒绵延，实际长度往往长达数公里以上，甚至超 过5公里，在采用定点单张拍摄的方式时，同样出现在影像上的被摄物体其实际 距拍摄点的距离往往相差很大，造成定点单张拍摄的城市天际轮廓线图像存在很 大的透视变形，当采用同样方法进行测算时，图像两端的建筑会比图像正中的建 筑尺度偏小，造成城市天际轮廓线的高度、长度等数据的测算误差，这种因透视 造成的测算误差，虽然可以通过摄像器材进行校正，但仍旧无法完全消除。这使 城市规划建设部门在城市天际线建设和空间引导建设中，缺乏准确有效的图像信息和测量数据。1.减少传统技术做法的图像误差：本发明针对了传统城市天际轮 廓线立面影像图获取方法应透视带来的图像畸变和数据测量误差，提出一种利用 多点拍摄并自动校正拼合的获取方式，输出城市天际轮廓线立面的正射影像图， 基本消除了透视带来的图像误差。2.自动输出测算数据，节省工期：通过附加坐标获取装置的摄像器材，将图 像和坐标同步输入，可以自动进行空间解算，输出天际轮廓线立面正射影像图和 测算数据，交互方式简便，提高工作效率，节省工作时间。

成果介绍城市三维空间管理是城市特色与形象塑造的重要手段，是城市建设管理的重要任务，依托数字化管理平台，提升管理的科学理性、效率、效果以及智能化水平。以威海三维空间智能管理数字化平台实践项目为依托，融合团队目前所拥有的近50项相关专利技术，展开了基于多源大数据的万维沙盘建构、三维空间管控要素的谱系化建构、三维空间管控引导的智能规则、人机交互机制下的智能管理应用场景等相关研究，完成智能管理数字化平台的建设，并投入到日常的城市建设管理之中，大幅度提升了管理工作的科学性与工作效率，取得了良好的实践效果。技术创新点及参数1、平台在集成了城市设计二三维成果、城市基础地理数据、包括多规合一与控规等其他规划编制成果等三大类、50+层数据的基础上，有能力进行相对复杂的城市空间指标测度，如错落度计算、天际线分析等。2、平台中录入并集成了中心城区城市建设用地所有地块约35000条管控规则，初步实现了管控规则的智能化应用，平台中开发出以下六大场景应用：相关规划的要求核提、方案报批的智能审查、多方案的智能比选、规划要点的智能生成、建筑方案的精细审查、规划实施的智能监测。3、据规划分局的管理人员透露，之前需要15-20个工作日，甚至更长时间处理的工作量，在借助于数字化平台辅助的基础上，1-2个工作日即能完成，大幅提升了规划管理部门的工作效率，同时审查结果更加准确、全面。市场前景本智能管理数字化平台成果能逐步推广至全国各大中小城市，能有效提升规划管理工作的效果与效率，同时为规划管理理性决策提供技术支撑，具有较好的发展前景。同时，平台可逐步扩展多源大数据，为未来的数字城市、智慧城市建设提供一定的方法与保障。

一种基于多源遥感数据的城市不透水层信息提取方法，包括根据夜间灯光亮度影像，计算归一化灯光亮度并基于阈值分割方法对城市地表进行区域类型分割；利用灯光亮度、陆地表面温度与归一化土壤调节植被指数，构建增强型归一化不透水层指数；通过建立每一种类型分割区域的增强型归一化不透水层指数MNDISI与不透水层率之间的线性定量关系，进行不透水层的提取工作。本发明较好地结合了多源遥感数据的优势，有效抑制了光谱混淆对于不透水层率估算结果的不利影响，为城市土地利用和环境变化监测提供了一种新的途径。

本发明公开了一种基于卷积神经网络的城市轨道交通乘客拥挤程度检测方法，首先对待检测视频进行预处理，分段并提取运动残差图像，将原始图像与运动残差图像组合作为卷积神经网络算法的输入，建立至少包含一个卷积层和最大池化层的特征提取块，处理并计算原始图像和运动残差图像中包含的人群状态特征，再将人群状态特征和运动特征结合，构建至少包含一个卷积层、最大池化层和全连接层的特征融合块，进行融合处理，同时构建分类器，使用预制的带有拥挤程度标签的训练集对卷积神经网络进行训练，使分类器对待测视频中的乘客拥挤程度进行正确检测，更加全面的表征监控视频中的客流状况，实现拥挤程度的检测，提高了算法检测的准确率。

该项目是863计划项目，现处于实验室研究阶段。项目成果受专利保护。 1、项目概述 本项目针对高速公路进出城路段交通拥堵严重、事故频发，以及高速公路监控系统和城市快速路监控系统各自为政、协同性差的普遍现象，构建了基于互联网的分布式交通特征信息共享平台，实现了不同监控系统的信息共享；借助信息共享平台，系统分析了结合部的动态交通特征，提出了适应不同交通条件的短时交通特征预测技术；采用分层递阶控制和神经网络控制的方法，研发了多匝道的协同控制系统软件，并实现了结合部道路交通系统的微观仿真。 2、技术创新点 在监控系统的信息共享研究方面，初步建立了交通特征信息共享的平台，其中对异构监控系统之间交通特征级信息共享的内容和模式进行了系统分析，对异构信息进行了融合处理，实现了特征级信息的发布。 在短时交通特征预测研究方面，已对京津塘高速公路及北京市快速环路监控系统的海量交通流实测数据进行了特征与关联分析，完成了短时交通特征的预测，并实现了交通拥挤的预判。 在结合部的协同控制方面，利用模糊神经网络的建模和学习方法，对高速公路多匝道控制系统算法进行设计，并进行了控制效果仿真。   3、能为产业解决的关键技术 （1）基于服务水平的特征级交通动态信息融合技术 针对目前高速公路和城市快速路监控系统所采集的交通流基础数据格式和像素级融合技术都有所不同，控制目标参数不统一的现实情况，项目提出的交通特征信息共享平台首先要处理现有高速公路和城市快速路服务水平判定标准不统一的问题，其次需要解决区域交通监控系统的特征级数据融合问题，寻求基于服务水平的动态信息融合技术和方法。 （2）交通特征信息共享平台的设计技术 针对集中式信息共享平台投资大、实施困难的缺点，提出采用成熟的互联网技术，以及分布式技术建立交通信息共享平台，为异构监控系统的信息共享模式提供了一种新的建设思路。不需要增加额外的硬件投资、操作方便，就现有的管理体制来说，也容易实现。 （3）基于关联分析和智能控制技术的短时交通特征预测模型 将时间序列理论与关联理论引入交通状态分析，并根据不同交通条件建立的短时交通预测模型，在很大程度上提高了预测方法的实时性、准确性和可靠性，有利于预测技术的应用和推广。 （4）高速公路和城市快速路结合部实现协同控制的关键技术 基于区域道路交通网络动态信息采集系统数据资源的综合利用与共享，在交通服务水平判定技术的支持下，运用系统论、控制论的思想以及智能交通系统工程的理论方法，实现高速公路和城市快速路结合部的协同控制。 4、相关的行业发展水平，以及同类技术产品或成果比较 目前，我国已建设的交通信息系统中，各子系统基本上是作为一个个分支存在的，不仅子系统自身的数据尚未实现充分融合，集成度很低，而且系统之间存在行政分割问题，异构情况严重；在信息共享平台设计上，大都采用集中式为主，需要新建一个监控总中心，投资大，操作困难。 与本项目所提出的预测思路及预测方法相比，现有预测方法的适用性方面还存在不少缺陷。 目前，我国高速公路和城市快速路交通控制所采取的区域控制策略尚未形成较成熟的控制模式，高速公路和城市快速路的协同控制模式更是处于起步阶段，尚未形成成熟的技术产品。 应用范围： 本课题针对的主要对象是高速公路与城市快速路的结合部，课题研究成果不仅充分利用了现有的道路监控系统硬件资源，节省了建设成本，而且可以满足结合部的交通控制与管理需要，具有较强的应用和推广价值。在实际的应用和推广中，还需进一步扩充和细化协同控制目标，优化大范围内的多匝道协同控制模型及其算法，并对具体的控制策略和控制设施进行详细设计，以提升协同控制的实际效果。 预期效果： 运用系统论和其他相关领域研究的最新成果，探索建立区域高速公路和城市快速路交通信息共享平台的新思路和新方法，并在系统平台的基础上研究协同控制的策略和方法，并形成整套协同控制系统算法和软件。在实践中，研究成果能够得到较好的应用，并且能够部分解决高速公路和城市快速路结合部的交通问题。