刘先林院士接受广州欧科独家专访
83岁的刘先林院士，一直活跃在测绘研究的最前沿。始终以最饱满的热情，对待自己最热爱的事业。近日，刘院士做了《实景三维中的mesh模型》的报告并公开发表。4月18日下午，在刘先林院士生日前夕，广州欧科有幸邀请了刘院士进行独家专访。刘先林院士、广州欧科董事长熊爱武、副总经理兼总工程师熊友谊三人同时在线。
广州欧科：目前，大规模开展mesh建立中存在的主要问题有哪些呢？如何使得mesh模型，不仅好看，还能应用？
刘先林院士：飞行效率低、处理速度慢、精度差、生产不出测绘级别的各类产品、停留在无结构的阶段。要想让mesh模型不仅要好看，而且能用，我们需要对其进行结构化。我们现在就正在做这个工作，结构化的本质是实体化，只有实现了实体化才能真正满足应用的需求。
广州欧科：作为测绘级产品，首先要谈基准的问题，您觉得mesh模型应该采用怎样的平高基准呢？为什么呢？
刘先林院士：因为服务的对象就是这个城市，平面基准应该是该城市地方坐标系的平面坐标，即航飞的那个城市的地方坐标基准，高程基准不能用大地高，必须是海拔高，还需要能够将城市原有的众多空间数据进行整合。我们最近做了郑州的一个试验区，控制点是当地测绘院去做的，用的就是当地的城市坐标系。当然这与CGCS2000坐标系并不矛盾，能够互相转换。
广州欧科：如何可以有效地解决飞行效率低的问题呢？
刘先林院士：我们现在的飞行效率很高了。固定翼飞机使用SWDC-6航摄仪，SWDC-6下视为双拼机，旁向幅面为20K，相比于同类倾斜设备，效率已经提升了40%。单机两亿像元，GSD可小至2～3cm，6个小时飞行面积可达50多平方公里，过去只能安装在大型有人直升机上，现在双下视镜头的设计就可以装在固定翼飞机上使用，满足航速较高的要求。
广州欧科：实景中国建立mesh模型，当前无人机也参与很多，但是通用／民用相机普遍效率低、精度差，问题很多，如何选择测绘级无人机用斜片机？
刘先林院士：对于无人机用斜片机的选择，我们是这样建议的：首先不能选帘幕快门，必须使用电子快门；其次，单机像幅要尽可能大而且畸变要小于1/3像元；再次，相机同步应该在1毫秒以内；最后，最小曝光间隔1秒。
广州欧科：在如何提高mesh数据的处理速度方面，您能详细介绍一下吗？
刘先林院士：过去一台价值五六百万刀片机的数据处理速度，一天只能处理一个平方公里的数据。这明显是价格昂贵，但效率低。现在国内三个大厂商基本上都用一体机，一体机的年消费经费在27万左右，一天可以处理接近10个平方公里的数据。CPU云使用能提高百倍效率，GPU云一用上来的话，它可以提高千倍。目前所有的厂商还没有解决GPU的多卡调度问题，如果解决了，其速度将大幅度提高，达到1万倍。
广州欧科：mesh模型精度差，具体主要是哪些方面呢？主要通过怎样的技术手段来解决呢？
刘先林院士：过去模型精度差的主要原因是这个相机没有做畸变差改正，相机很“粗糙”。我们现在相机的畸变差改正可以改到一个微米的水平。过去的话叫做附加参数，在做空三的时候附加参数有几种选择。一种是按区域，一种是按航线。计算机领域的人，对于空三的附加参数，他们每一张像片都要有附加参数，这就叫过度参数化。过度参数化带来的结果就是精度表面看上去很高，但其实不行。我们经过高精度畸变差改正以后，我们要求他这个参数只能按航线设置，通过这样的手段，精度就得以提高。
广州欧科：对于mesh模型在结构化方面的缺失，您的团队是怎么解决这个问题的呢？可以结合一些怎样的人机交互操作呢？
刘先林院士：智能提取的成功率一定要带到后端人机交互去，使得人机交互的内业人员，只需要浏览提取成功率低或未被提取的建筑物。智能提取可靠性高的，赋予黑色或灰色。智能提取可靠性不足、需要修测的，用红色进行补测。深度学习漏提取的建筑物，通过人工立体补测，用绿色勾起来。这样，作业员只需要看红色和绿色区域就可以了，大幅度地提高了作业效率。
广州欧科：倾斜模型往往在近地面由于遮挡，从而存在拉花、破洞等现象，难以满足可视化的要求，为了解决这类问题，除了人工修模外，通常还会采取近地影像、密集点云等混合建模，您觉得混合建模技术在实际工程中的可行性有多大？
刘先林院士：从卫片、航片到大车甚至到小车，到室内，都要融合进行。融合有两种，一种是视觉融合，一种是实体融合。视觉融合是非常困难的，像素分辨率相差大，空三计算难以实现。只要把卫片数据、航片数据、大车数据以及推扫数据都实体化了之后，这个问题就从视觉融合变成了实体融合，极其简单，就是把这个融合问题变成了一个“合并”问题。
广州欧科：对于未来的mesh模型的数据来源，您觉得还会有怎样的可能性呢？例如：点云、视频流等。
刘先林院士：目前的mesh模型都是采用构三维TIN，这个三维TIN的格网数据结构很复杂，一般的编程人员很难应对。我们正在思考走别的方法，正在试验。其中一个突破方向就是直接用点云把mesh 模型建起来，点云可以拓扑化与结构化，也可以提取，可以单体化，也可以做正射与DSM，主要考虑的原因是点云的生产非常简单。另外一个突破方向可能就是视频流建模。视频流建模既不是近景测量，不是航空交会，完全是垂直基线，用手机30帧的情况下录制视频，就可以后处理三维建模。这些都是未来可以考虑研究的可能性。
广州欧科实景三维部分案例
广东省历史建筑三维数据采集平台
汕头市高精度实景三维数据建设
数字东莞地理空间框架三维城市建设三维模型制作
数字东莞三维城市三维平台搭建与应用开发
佛山市三水区实景三维建模及平台开发
肇庆市端州区实景三维建模及三维规划辅助决策平台开发
江门市开平碉楼世界文化遗产三维数字化测绘
东莞市历史建筑三维数字化测绘
肇庆市历史建筑三维数字化测绘
佛山市历史建筑三维数字化测绘
潮州市历史建筑三维数字化测绘
揭阳市历史建筑三维数字化测绘
惠州市历史建筑三维数字化测绘
高州市历史建筑三维数字化测绘
重庆市历史建筑三维数字化测绘
成都市历史建筑三维数字化测绘
鄂尔多斯历史建筑三维数字化测绘
南宁市历史建筑三维数字化测绘
广州市增城区金兰寺遗址三维数字化测绘
东莞市陈屋城市更新项目实景数字化测绘
江门市卢国沾祖居等建筑三维激光扫描
韶关市乐昌坪石老街三维模型制作
......
刘先林院士&广州欧科
2012年，广州欧科联合中国工程院刘先林院士，共同成立了广东省地理信息产业第一家院士工作站——广东省欧科数字空间院士工作站。刘院士多次为广州欧科测绘领域发展建言献策，在战略方向、技术创新、学术引领等方面发挥了重要的作用。在“南海Ⅰ号”考古发掘数字化保护项目中，关于智能测绘平台上的超低空摄影测量技术解决方案，刘院士为项目、为广州欧科作出了不可磨灭的贡献。从硬件设备选取，镜头标定测试到后期配套解算软件，这一切都离不开刘院士给广州欧科的指导意见和技术支持。
广州欧科也在恩师刘院士的谆谆教诲中从孩童成长为杰出少年。先后取得了国家文化和科技融合示范基地和国家版权示范单位两个国字号牌匾。刘院士胸怀祖国、敢为人先、潜心研究的科学精神，永远是广州欧科全体员工的楷模和学习的榜样。广州欧科也继续跟随刘院士科学创新的脚步、立鸿鹄之志，在20年经验的沉淀上再攀高峰，成为历史文化和自然资源保护和利用的领军企业。
广州欧科：目前，大规模开展mesh建立中存在的主要问题有哪些呢？如何使得mesh模型，不仅好看，还能应用？
刘先林院士：飞行效率低、处理速度慢、精度差、生产不出测绘级别的各类产品、停留在无结构的阶段。要想让mesh模型不仅要好看，而且能用，我们需要对其进行结构化。我们现在就正在做这个工作，结构化的本质是实体化，只有实现了实体化才能真正满足应用的需求。
广州欧科：作为测绘级产品，首先要谈基准的问题，您觉得mesh模型应该采用怎样的平高基准呢？为什么呢？
刘先林院士：因为服务的对象就是这个城市，平面基准应该是该城市地方坐标系的平面坐标，即航飞的那个城市的地方坐标基准，高程基准不能用大地高，必须是海拔高，还需要能够将城市原有的众多空间数据进行整合。我们最近做了郑州的一个试验区，控制点是当地测绘院去做的，用的就是当地的城市坐标系。当然这与CGCS2000坐标系并不矛盾，能够互相转换。
广州欧科：如何可以有效地解决飞行效率低的问题呢？
刘先林院士：我们现在的飞行效率很高了。固定翼飞机使用SWDC-6航摄仪，SWDC-6下视为双拼机，旁向幅面为20K，相比于同类倾斜设备，效率已经提升了40%。单机两亿像元，GSD可小至2～3cm，6个小时飞行面积可达50多平方公里，过去只能安装在大型有人直升机上，现在双下视镜头的设计就可以装在固定翼飞机上使用，满足航速较高的要求。
广州欧科：实景中国建立mesh模型，当前无人机也参与很多，但是通用／民用相机普遍效率低、精度差，问题很多，如何选择测绘级无人机用斜片机？
刘先林院士：对于无人机用斜片机的选择，我们是这样建议的：首先不能选帘幕快门，必须使用电子快门；其次，单机像幅要尽可能大而且畸变要小于1/3像元；再次，相机同步应该在1毫秒以内；最后，最小曝光间隔1秒。
广州欧科：在如何提高mesh数据的处理速度方面，您能详细介绍一下吗？
刘先林院士：过去一台价值五六百万刀片机的数据处理速度，一天只能处理一个平方公里的数据。这明显是价格昂贵，但效率低。现在国内三个大厂商基本上都用一体机，一体机的年消费经费在27万左右，一天可以处理接近10个平方公里的数据。CPU云使用能提高百倍效率，GPU云一用上来的话，它可以提高千倍。目前所有的厂商还没有解决GPU的多卡调度问题，如果解决了，其速度将大幅度提高，达到1万倍。
广州欧科：mesh模型精度差，具体主要是哪些方面呢？主要通过怎样的技术手段来解决呢？
刘先林院士：过去模型精度差的主要原因是这个相机没有做畸变差改正，相机很“粗糙”。我们现在相机的畸变差改正可以改到一个微米的水平。过去的话叫做附加参数，在做空三的时候附加参数有几种选择。一种是按区域，一种是按航线。计算机领域的人，对于空三的附加参数，他们每一张像片都要有附加参数，这就叫过度参数化。过度参数化带来的结果就是精度表面看上去很高，但其实不行。我们经过高精度畸变差改正以后，我们要求他这个参数只能按航线设置，通过这样的手段，精度就得以提高。
广州欧科：对于mesh模型在结构化方面的缺失，您的团队是怎么解决这个问题的呢？可以结合一些怎样的人机交互操作呢？
刘先林院士：智能提取的成功率一定要带到后端人机交互去，使得人机交互的内业人员，只需要浏览提取成功率低或未被提取的建筑物。智能提取可靠性高的，赋予黑色或灰色。智能提取可靠性不足、需要修测的，用红色进行补测。深度学习漏提取的建筑物，通过人工立体补测，用绿色勾起来。这样，作业员只需要看红色和绿色区域就可以了，大幅度地提高了作业效率。
广州欧科：倾斜模型往往在近地面由于遮挡，从而存在拉花、破洞等现象，难以满足可视化的要求，为了解决这类问题，除了人工修模外，通常还会采取近地影像、密集点云等混合建模，您觉得混合建模技术在实际工程中的可行性有多大？
刘先林院士：从卫片、航片到大车甚至到小车，到室内，都要融合进行。融合有两种，一种是视觉融合，一种是实体融合。视觉融合是非常困难的，像素分辨率相差大，空三计算难以实现。只要把卫片数据、航片数据、大车数据以及推扫数据都实体化了之后，这个问题就从视觉融合变成了实体融合，极其简单，就是把这个融合问题变成了一个“合并”问题。
广州欧科：对于未来的mesh模型的数据来源，您觉得还会有怎样的可能性呢？例如：点云、视频流等。
刘先林院士：目前的mesh模型都是采用构三维TIN，这个三维TIN的格网数据结构很复杂，一般的编程人员很难应对。我们正在思考走别的方法，正在试验。其中一个突破方向就是直接用点云把mesh 模型建起来，点云可以拓扑化与结构化，也可以提取，可以单体化，也可以做正射与DSM，主要考虑的原因是点云的生产非常简单。另外一个突破方向可能就是视频流建模。视频流建模既不是近景测量，不是航空交会，完全是垂直基线，用手机30帧的情况下录制视频，就可以后处理三维建模。这些都是未来可以考虑研究的可能性。
广州欧科实景三维部分案例
广东省历史建筑三维数据采集平台
汕头市高精度实景三维数据建设
数字东莞地理空间框架三维城市建设三维模型制作
数字东莞三维城市三维平台搭建与应用开发
佛山市三水区实景三维建模及平台开发
肇庆市端州区实景三维建模及三维规划辅助决策平台开发
江门市开平碉楼世界文化遗产三维数字化测绘
东莞市历史建筑三维数字化测绘
肇庆市历史建筑三维数字化测绘
佛山市历史建筑三维数字化测绘
潮州市历史建筑三维数字化测绘
揭阳市历史建筑三维数字化测绘
惠州市历史建筑三维数字化测绘
高州市历史建筑三维数字化测绘
重庆市历史建筑三维数字化测绘
成都市历史建筑三维数字化测绘
鄂尔多斯历史建筑三维数字化测绘
南宁市历史建筑三维数字化测绘
广州市增城区金兰寺遗址三维数字化测绘
东莞市陈屋城市更新项目实景数字化测绘
江门市卢国沾祖居等建筑三维激光扫描
韶关市乐昌坪石老街三维模型制作
......
刘先林院士&广州欧科
2012年，广州欧科联合中国工程院刘先林院士，共同成立了广东省地理信息产业第一家院士工作站——广东省欧科数字空间院士工作站。刘院士多次为广州欧科测绘领域发展建言献策，在战略方向、技术创新、学术引领等方面发挥了重要的作用。在“南海Ⅰ号”考古发掘数字化保护项目中，关于智能测绘平台上的超低空摄影测量技术解决方案，刘院士为项目、为广州欧科作出了不可磨灭的贡献。从硬件设备选取，镜头标定测试到后期配套解算软件，这一切都离不开刘院士给广州欧科的指导意见和技术支持。
广州欧科也在恩师刘院士的谆谆教诲中从孩童成长为杰出少年。先后取得了国家文化和科技融合示范基地和国家版权示范单位两个国字号牌匾。刘院士胸怀祖国、敢为人先、潜心研究的科学精神，永远是广州欧科全体员工的楷模和学习的榜样。广州欧科也继续跟随刘院士科学创新的脚步、立鸿鹄之志，在20年经验的沉淀上再攀高峰，成为历史文化和自然资源保护和利用的领军企业。
