如何從零開發(fā)一個三維可視化大屏，作為產(chǎn)品經(jīng)理需要知道哪些技術(shù)盲點？

此文從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)應用三個方面對三維可視化大屏開發(fā)流程梳理，幫助0-3歲的產(chǎn)品經(jīng)理更好理解三維可視化大屏搭建。

一、數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是三維可視化大屏的基礎，它決定了最終展示的精度和細節(jié)程度。在三維可視化項目中，數(shù)據(jù)采集通常包括以下幾個方面：

1. 地理空間數(shù)據(jù)

這部分包括地形、建筑物、道路等的高程數(shù)據(jù)、位置坐標數(shù)據(jù)、衛(wèi)星圖像、航空照片等。

【坐標數(shù)據(jù)的獲取】

在地圖中我們看到的點位，如樓房位置、園區(qū)位置、站點等本質(zhì)是獲取該點的經(jīng)緯度坐標，放到地圖上。坐標數(shù)據(jù)由客戶提供、設備采集、坐標拾取工具、逆地理編碼等。

【高程數(shù)據(jù)的獲取】

• 使用在線地圖服務：有許多在線地圖服務（百度地圖、高德地圖）提供高程數(shù)據(jù)。在這些服務上找到高程信息或下載高程數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是以柵格形式提供的，可以通過API或下載方式獲取。
• 使用地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件：GIS軟件如ArcGIS、QGIS等可以加載地圖數(shù)據(jù)，也會提供工具來獲取高程點數(shù)據(jù)。

2. 三維建模數(shù)據(jù)

三維建模數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)是點云數(shù)據(jù)，點云數(shù)據(jù)可以理解為很多密集的點。

建模數(shù)據(jù)的采集方法有傾斜攝影測量、激光雷達掃描、無人機航拍等。

1）激光掃描

激光掃描獲取的是點云數(shù)據(jù)。

【采集原理】

通過結(jié)構(gòu)光或者激光測距，通過掃描目標物體表面，接收器接收反射回來的激光點云數(shù)據(jù)，獲取表面的三維點云數(shù)據(jù)。

【主要用途】

激光掃描可以獲得準確的物體表面幾何信息，可以應用于建筑物、文物保護、汽車制造等領域。

【采集設備】

手持式、地面式、機載式、水下式、全景式、移動式。

2）傾斜攝影

傾斜攝影獲取的是影像數(shù)據(jù)。

傾斜攝影設備包括航空器和傾斜相機兩部分，可以將其理解成無人機航測拍照的過程。

【采集原理】

一臺無人機上搭載著五鏡頭相機，同時從1個垂直、4個傾斜等角度采集物體的大量高清圖片；

通過傾斜攝影軟件（Smart3D、PhotoScan等）轉(zhuǎn)換為點云數(shù)據(jù)。

【優(yōu)勢】

由于相機角度豐富，所以可以獲取豐富的地物紋理信息、高效自動化的三維模型生產(chǎn)、高真實度的三維空間場景。

【弊端】

傾斜攝影技術(shù)采用可見光進行測量，對天氣要求較高，對密集植被下的地形、一些細小物體的建模能力存在不足。

【適用場景】

傾斜攝影可以獲取具有真實紋理的三維數(shù)據(jù)，適合做大范圍三維建模、一些對精度要求稍低的三維工程測量應用。

3. 實時或歷史數(shù)據(jù)

比如交通流量、空氣質(zhì)量、溫度、濕度、設備狀態(tài)等動態(tài)信息。

這些數(shù)據(jù)主要取決于實際業(yè)務數(shù)據(jù)，一般為業(yè)務中客戶關(guān)注的關(guān)鍵指標。

呈現(xiàn)方式主要為圖表、數(shù)據(jù)等。

相關(guān)圖表展示工具可以參考echart或highchart。

4. 屬性數(shù)據(jù)

與建模物體相關(guān)的附加信息，如建筑的名稱、用途、所有權(quán)等基礎信息。

呈現(xiàn)方式主要為彈窗、浮窗等文字信息。

二、數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理階段是將采集來的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于三維可視化的格式。

我們在前期采集了很多地理數(shù)據(jù)、點云數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理的過程就是將這些數(shù)據(jù)結(jié)合集成在一起。

在對數(shù)據(jù)預處理之后，需要先使用點云數(shù)據(jù)建設三維模型，再將三維模型與地理系統(tǒng)坐標、高程融合，最后整合相關(guān)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等。

1. 數(shù)據(jù)預處理

在前端采集中獲取的點云數(shù)據(jù)清理和驗證數(shù)據(jù)，消除噪聲，糾正錯誤。

2. 三維模型

三維建模的過程可以理解為一個正方體由點——線——面的過程：點云數(shù)據(jù)——網(wǎng)格數(shù)據(jù)——三維網(wǎng)格模型。

假設三維建模的物體是一個正方體。

• 點云生成：將圖片影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點云數(shù)據(jù)，即一堆點聚集成一個類似正方體；
• 點云優(yōu)化：去除冗余點，減少噪音，生成的點云連線后是坑坑洼洼的，需要人工修平；
• 網(wǎng)格構(gòu)建：點云數(shù)據(jù)柵格化，構(gòu)建三角網(wǎng)格，這是三維模型的基本形式，即點連線成為一個正方體形狀；
• 紋理映射：將圖片影像映射到三維模型上，即正方體面上增加真實的畫面；
• 模型細化：對模型進行細節(jié)調(diào)整，如添加缺失的特征或修正誤差；
• 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：將模型轉(zhuǎn)換為適用于特定軟件或硬件平臺的格式；

3. 數(shù)據(jù)整合

將不同來源的數(shù)據(jù)合并到統(tǒng)一的三維空間坐標系中。

這個過程可以理解為在建好的三維模型中，整合坐標數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量、溫度、濕度、設備狀態(tài)、植被等等，讓模型更加貼近動態(tài)的現(xiàn)實場景。

三、數(shù)據(jù)應用

數(shù)據(jù)應用階段涉及將處理后的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在三維可視化大屏上，讓用戶能夠從中獲取有價值的信息。這包括：

1）界面設計與交互

設計用戶界面，提供交互功能，如縮放、旋轉(zhuǎn)、平移和篩選數(shù)據(jù)。

2）實時數(shù)據(jù)集成

將實時數(shù)據(jù)流與三維模型相結(jié)合，提供動態(tài)更新的視圖。

3）分析與可視化

開發(fā)工具幫助用戶分析數(shù)據(jù)，如熱力圖、趨勢線、統(tǒng)計圖表等。

Echart圖表：

https://echarts.apache.org/zh/index.html

Highchart圖表：

https://highcharts.com.cn/products/

4）其他功能

根據(jù)用戶需求開發(fā)特定功能，如路徑規(guī)劃、設備監(jiān)控、環(huán)境模擬等。

歡迎指教！