数字政通基于Ladybug3的车载激光扫描系统研制.doc

数字政通 基于Ladybug3的车载激光扫描系统研制第一章总论一、项目名称及主办单位(一)项目名称基于Ladybug3的车载激光扫描系统研制、集成和应用项目(二)项目实施单位实施单位：北京数字政通科技股份有限公司注册地址：北京市海淀区西直门北大街42号节能大厦7层701-707室注册资本：5,600万元公司类型：股份有限公司法定代表人：吴强华主营业务：公司是拥有多项自主知识产权的软件企业和高新技术企业，专业从事基于GIS应用的电子政务平台(包括数字化城市管理、国土资源管理和规划管理等)的开发和推广工作，为政府部门提供GIS、MIS、OA一体化的电子政务解决方案，并为政府提供各个部门间基于数据共享的协同工作平台二、实施单位概况北京数字政通科技股份有限公司成立于2001年11月，注册资本5,600万元，是拥有多项自主知识产权的高新技术软件企业，是国土资源部认证的电子政务基础平台开发资质单位。公司专业从事基于无线和有线网络下，GIS、MIS、OA一体化的电子政务应用系统的开发和推广工作，提供政府各部门间基于数据共享和协同工作的电子政务一体化解决方案；同时基于行业应用提供系统集成及信息采集的相关服务。公司是数字城管行业中的领军企业，目前的行业占有率逾60%。通过实施大量项目，公司积累了丰富的项目实施和研发经验，并在数字化城市管理和国土资源管理领域形成了自身的核心竞争力。三、项目概况数字政通(一)拟建地点项目拟建地点为北京市海淀区西直门北大街32号枫蓝国际中心A座18层。(二)建设规模预计在未来的两年内我公司会生产10台基于Ladybug3的车载激光扫描系统和3台便携式激光扫描系统。(三)主要建设条件本项目研制的车载激光扫描系统是一项先进的地理信息数据建设手段，是目前测绘界最先进的数据采集技术，符合国家测绘主管部门的测绘自主创新及提升测绘能力的指导方针，产品研制成功后可广泛应用于我国数字城管、数字城市、数字国土、公路、应急、公安、导航等城市信息化建设领域，符合我国长期建设发展规划目标及市场需求，具备了产业化需求条件。该技术自上世纪90年代发展至今，已经形成了细分产业链和成熟应用市场，具备成熟可靠的生产工艺及工程应用模型。随着该地理信息数据应用的不断深化，国内也已经形成了产学研结合、多领域应用发展的态势，突破了国外高端科技产品的封锁，逐步形成了自主创新的技术基础及设备研制能力，行业需求在本土化创新、自主知识产权扶持及行业应用多样化的环境下得到释放，因此，在科研支撑、研制投产、配型配套、市场投放的各个环节已经具备了充分有力的产品应用条件，顺应我国地理信息产业面向多领域信息化融合的大趋势。其次，数字政通公司是国内上市公司，具备雄厚的资金实力、严格的管理体系、专业的科研团队以及创新求是的文化，可在项目期内最大程度地规避、控制风险，确保基于Ladybug3的车载激光扫描系统研制成功，并取得预期的社会效益和经济效益。(四)项目总投资本项目总投资为4,627.72万元人民币。本项目的资金来源为本次公司公开募集资金。四、编制依据和参考资料1、双目摄影测量中精度分析与试验；数字政通2、车载激光点云数据精度分析方法；3、IMU/DGPS辅助车载CCD及激光扫描仪三维数据采集与建模；4、车载三维数据获取与处理系统设计与实现；5、车载激光扫描仪外参数标定方法研究；6、城市市政综合监管信息系统技术规范CJJ/T 106；7、城市市政综合监管信息系统单元网格划分与编码CJ/T 213；8、城市市政综合监管信息系统管理部件和事件分类、编码及数据要求CJ/T 214-2007；9、城市基础地理信息系统技术规范(CJJ 100)。数字政通第二章市场分析一、行业现状和发展趋势从纸制地图到电子地图再到二维GIS，地理信息领域发生了众多革命性变革，每一次变革都极大地提高了人们生产和决策的效率。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的传统手段已经难以满足现代社会多样化应用的需求，如何快速、直观、有效地将现实世界的三维信息数字化、仿真化，经过计算机处理后应用于信息化领域成为解决这一问题的瓶颈。三维激光扫描测量技术是一项创新性的数据测量手段，它克服了传统测量技术效率低、信息损失大、安全性差、劳动强度大，专业性高难以推广应用的局限性，采用非接触主动测量的方式直接获取目标环境的高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速高效地将现实世界的环境信息转换成易于计算处理的数据，并最大程度的还原了真实社会环境，信息量丰富、直观可视、便于使用、扩展性强。随着现代社会信息技术研究的深入及城市信息化程度的提高，我国提出了建设数字地球、数字城市等概念，作为建设基础支撑的地理信息数据是建设的主要内容之一，市场对空间三维信息的需求更加迫切，其中三维信息快速采集是城市真实精细场景重现与信息化管理应用的关键。基于激光扫描仪、工业相机、GPS与IMU等传感器集成的采集系统,目前正逐渐成为三维空间信息获取的主要手段之一。激光雷达系统是当前应用最为广泛、技术最为成熟的系统，它是上世纪九十年代中期出现的一项高新技术，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维数据的主要方式之一。车载三维技术作为目前测绘界最先进的数据采集技术将会极大地解放传统测绘工作者外业的工作量，代表着今后测绘行业的一个方向。调查研究显数字政通示：越是经济发达的城市，城市三维数据的应用量越大。建立城市真实场景的三维地理信息数据在城市规划、三维地图、智能交通、城市监控、应急指挥等领域发挥着重要作用，而且随着城市信息化程度的提高，真实可视化、信息量丰富的三维地理数据能够得到更加宽广的应用。车载激光扫描系统在大规模城市场景的三维数据获取、建设与应用支撑中具有越来越明显的优势，能充分发挥其精度高、速度快、数据相对完整的特点，提升城市信息化建设及管理的水平。多年来测绘行业的高科技技术装备长期受到国外出口禁运限制，主要的惯性测量器件、扫描设备无法进入我国市场，压制了我国的市场应用需求；而我国缺乏具有自主知识产权的科研能力、生产技术和实验设备，核心技术和关键技术受制于国际上发达国家，严重限制了我国测绘行业数据生成和应用的发展。自上世纪90年代我国从传统测绘走向数字测绘，国家主管部门为了加快我国现代化测绘技术装备制造业的发展，尽快赶上发达国家的水平，从根本上改变关键测绘技术、装备落后的状况，出台了相关政策，为国产化测绘技术装备的科研制造的提供宽松的政策环境；重视相关市场的技术创新，大力提升技术装备研发能力，将测绘科研单位、技术装备制造企业和测绘生产单位有机结合起来，提供良好的扶持体制，努力实现测绘科研单位、测绘技术装备制造企业和测绘生产单位的三方共赢。经过近几年的自主创新，取得了突破性的发展，我国已拥有自主知识产权的车载激光扫描系统关键设备及部件，其精度、指标及产品可与国际先进设备指标相当，甚至在数据处理能力上有所突破，并已经进入工程化、产业化阶段，国内的车载激光扫描系统已经走出了实验室，广泛服务于数字城市管理、数字城市建设、道路铁路建设、公安消防应急等多个领域，相信随着技术应用水平的不断提高、信息化建设的深化，系统的应用会更广泛、更深入，逐步向地下管网、物联网、智慧地球等应用领域延伸扩展，甚至进入公众化的地理信息服务领域。二、市场竞争状况与传统航空摄影测量相比，激光雷达测量是测绘科技的一个重大创新，它可以通过空中机载激光雷达、高像素航空数码相机和地面相配套的激光雷达扫描、卫星定位导航等设备的整合，进行多重激光扫描与数码成像同步测绘，可获取完全真实的三维立体影像，构建高精确度、高清晰度、大比例尺、可视化并准确测数字政通量的三维数据。目前市场上的三维激光扫描系统现分为机载激光扫描系统和地面激光扫描系统，在地面激光扫描系统中按照雷达平台的装置不同又细分为地面、车载、船载和手持等不同类型的系统。目前在欧美及日本等多国已经推出类似本项目产品的车载三维激光数据采集系统,系统的主要核心器件为激光扫描设备，目前生产激光扫描仪的公司较为典型的有瑞士的Leica公司、美国的3D DIGITAL公司和Polhemus公司，奥地利的RIGEL公司、加拿大的OpTech公司、瑞典的TopEye公司、法国的MENSI公司、日本的Minolta公司、澳大利亚的I-SITE公司、中国的北京容创兴业科技发展公司等；提供车载三维激光扫描集成车的公司有加拿大Optech公司研制的LYNXMobile MAPPER系统、日本东京大学研制的VLMS系统、日本拓普康公司的TopCon IP-S2、英国MDL,DynaScan公司、美国applanix公司、美国Tremble公司、德国Breuckmann公司等；我国有中国科学院深圳先进技术研究院数字所研制生产车载三维激光扫描系统，立得空间信息技术股份有限公司研制生产第一代的车载CCD实景三维采集车系统及第二代的激光三维采集车系统，天津市星际空间公司、东方道迩等引进国外车载三维激光扫描技术及测量车，另外，首都师范大学、山东科技大学、武汉大学、同济大学、南京大学、北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院、中国测绘科学研究院、吉林省公路勘测设计院等科研单位也相继研发了车载激光三维数据或全景影像采集系统等。在摄影测量数据处理方面，武汉大学和武汉适普公司联合开发了数字摄影测量工作站VirtuoZo和新一代数字摄影测量网格DPGrid，中国测绘科学研究院和北京四维公司联合开发了数字摄影测量工作站JX4，这两个软件占领了国内90%以上的市场。在卫星遥感图像数据销售代理方面，我国有数十家企业销售国际上主要的商用卫星遥感图像产品。同时，我国自己的卫星也逐步走向商业运营，这是我国遥感产业发展的重点领域。近年来，从事遥感数据服务的专业遥感企业快速发展，如北京视宝图像有限公司、北京天目创新公司、北京国遥新天地有限公司、北京地景空间信息技术有限公司，加上中国科学院遥感地面站，它们已经成为我国遥感数据的主要代理商，销售TM、ETM、SPOT、IKONOS、QuickBird等卫星影像产品，提供数据增值服务。数字政通此外，目前国内外提供三维激光扫描产品及服务的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，不同的应用领域可综合考虑成本、应用需求的精度要求等因素，选用合适的三维激光扫描设备及服务来建设。三、市场容量和需求预测国际上的高分辨率数据都是高度商业化的，而高分辨率的数据在商业上有广泛的需求，主要应用在国防、城市规划、城市管理与社会服务等方面。不久前，自然杂志发表的一篇文章将与数字地球密切相关的地理学技术与纳米材料、生物科技一起誉为21世纪三大前沿科学技术。作为信息产业的重要组成部分，每年全球地球空间信息产业的产值超过500亿美元，并以每年约20%的速度增长；服务于数字地球建设的对地观测计划在逐渐形成，仅在近5年内全世界就将发射130颗左右的对地观测卫星。而实际上整个产业而言500亿美元的估计还是保守的，仅美国就有每年300亿美元的产值。近年来，我国地理信息产业保持了高速发展态势。当前，我国地理信息产业市场需求旺盛，其主要应用仍然来自政府部门，国土调查、资源清查、环境监测、工程建设规划、粮食估产、灾害评估等都离不开地理信息数据及软件平台的支撑。目前涉及三维应用的行业和领域多达四十多个，软件方面仅北京国遥新天地、灵图等国内几家主流三维软件厂商就已完成三维项目超过150个，带动行业创造产值约20亿元人民币。不仅如此，国产三维软件在与国外同类产品的竞争过程中，占据了国内三维空间信息软件市场的半壁江山。仅在2008年，我国地理信息产业总规模已超过600亿元，从业人员约40万，从业机构超过1万家，一些地理信息技术与产品已达到或接近当前国际先进水平。十一五期间，面对金融危机的巨大冲击，我国地理信息产业仍然以每年超过20%的速度健康快速发展，地理信息产业规模不断扩大，市场日趋繁盛，五年增幅超过300%，预计到十二五结束的2015年，我国地理信息产业可望超越2000亿元总产值。不论是就世界范围还是我国来讲，数字地球的商业化应用前景广阔。可以说，从目前三维空间信息产业的产值来看，未来的三维空间信息软件市场必将具有无限的发展潜力数字政通和广阔的市场机会。数字政通第三章项目建设的必要性一、提高公司数字化城市管理系统建设效率的需要随着我国城市现代化建设进程的加快以及信息技术的不断发展，数字化城市管理行业市场前景将越来越广阔，预计未来3-5年，数字化城市管理系统的市场容量约为120亿元。而目前，数字化城市管理业务又是公司收入的主要来源，因此，提高公司数字化城市管理系统的建设效率对于公司的发展壮大来说显得尤为重要。该项目采用统一的数据结构开发的实景三维系统，无须繁琐的接口开发，就能与数字城管平台进行无缝对接，采集速度快，后处理效率高，大大减少公司数字城管项目在城市三维空间数据获取工作上所投入的人力和物力成本，并大幅缩短数字城管项目的建设周期，从而提高工作效率。二、满足客户对数字化城市管理更高层次需求的需要传统的二维GIS地图在数字城管系统中运用的表现形式缺乏生动性和现场感；记录定位较困难，对上报信息的监督员要求较高；并且缺乏有效的对城市管理部件的量测手段。该项目的实施可以有效解决上述问题。该技术能提供完备的数据生产软件，便捷的对采集数据进行调优、标定、关联、截图等操作。在业务操作中随处可调阅实景三维影像数据，在浏览实景三维影像数据时也能及时查看相关联的案卷信息、部件信息、标注信息等。很好的满足客户对数字化城市管理更高层次的需求，增强了公司的市场竞争力，为公司业务的可持续性发展提供了动力。三、增强公司持续盈利能力的需要目前，公司主要采用自主研发的模式，在数字化城市管理、国土资源管理和规划管理等领域为客户提供定制软件开发和技术维护等服务，获取软件开发收入、技术维护收入、软件升级及后续开发收入。该项目的实施将为公司开辟新的利润空间，大大增强公司的持续盈利能力。数字政通四、拓宽公司业务领域的需要该项目建成后，不仅能应用在数字化城市管理领域，而且还能在不需要任何改进的条件下应用于农业、交通、房地产等行业的数据采集上，从而为公司业务领域的拓宽打下了坚实基础。数字政通第四章项目建设的可行性一、政策条件地理信息产业是以地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和卫星定位系