【意义】实景三维模型正从过去的“表达现实”发展演变为现今的“连接现实、认知现实乃至预见现实”。随着实景三维中国建设的全面推进，“实景三维+”的融合应用模式已渗透至诸多行业。作为国家重要的新型基础设施，实景三维模型对于地理空间认知、虚拟地理环境、时空计算等科学研究，以及对于数字中国建设、数字经济发展、精细化社会治理等国家战略和社会需求，具有重要价值。【分析】本文系统综述了实景三维模型的概念框架、核心方法、应用场景和面临的挑战。首先，对实景三维模型的概念、内涵和主要类型进行了系统回顾和归纳总结，提出原生实景三维模型和次生实景三维模型的概念，以推动其深度应用；并从数据层、模型层、平台层、应用层、理论与标准规范层5个层次对实景三维模型的研究范畴进行归纳。其次，按照“原生实景建模-次生实景建模-模型优化与评估”的思路，梳理了当前实景三维建模的核心方法，并探讨各类方法的发展方向。接着，系统回顾了实景三维模型的应用场景，并从“时空底座-信息提取-连通现实-赋能行业” 4个维度，总结其行业服务和应用范式。最后，从地理信息认知范式转型、复杂场景时空动态建模、智能化转型和行业深度应用等方面，总结了当前实景三维建设面临的主要问题和挑战，并对实景三维模型的未来发展方向进行了展望。【目的】本文旨在为相关研究提供全局性的学术视野与系统的技术发展脉络，帮助相关研究人员与技术人员快速把握实景三维领域的前沿态势，为技术研发与“实景三维+”的行业应用提供参考依据，并对人工智能赋能实景三维建设等潜在突破方向进行预判，启发创新性研究和实践思路。

【目的】城市三维空间中可获取的视觉信息是全面感知城市景观系统性和文化意义的基础。针对GIS视域分析的计算规模限制及复杂遗产景观语义数字化表达难题，本文旨在研究三维视觉区位的高效计算方法，以支持对城市垂向空间重要观景位置和视觉廊道的识别与建构。【方法】以文化遗产景观语义特征点为纽带，融合建筑高度的数字地形高程模型，构建以地表为基础的三维视觉区位计算矩阵，计算面向文化遗产的三维视觉区位数据集，进而系统分析其空间分布模式以支持城市规划。【结果】以张家口市及其长城景观为例开展实证研究，生成了100 m网格单元、垂向3 m间隔的长城三维视觉区位数据集，识别出4种典型视觉区位空间模式：西南和南部三维空间全域高可视长城景观区、市区中心清水河沿线垂向高可视南北空中廊道区、北部和东南部建筑和地形双重影响的垂向可视受限区、东部全域低可视区。研究同时揭示了张家口市3、9和12 m观察高度的长城视觉感知关键区位。本研究方法在保持结果一致性的前提下，有效避免了传统视觉分析中全域计算带来的冗余，具备支撑大范围城市三维空间景观视觉资源价值快速挖掘的能力。【结论】本研究提出的三维视觉区位计算方法在充分表达遗产景观语义信息基础上保证了计算效率，结果数据集可支撑城市三维景观设计与空间规划实践，为国家文化公园资源价值挖掘提供了新思路。

【目的】视觉质量是衡量城市建成环境的重要感知指标，对城市更新和人居环境改善具有重要意义。现有方法缺少建成环境对室内空间视觉质量影响的评估，难以准确反映城市空间中人居体验的真实感受。【方法】本文融合多源激光点云，提出一种基于窗域视角的视觉质量评价方法。首先，配准无人机与地基激光点云并提取地物类别，以窗户中心为视点构建视域影像，采用类别和视距分别赋值；其次，提出空间可视性和空间层次均衡指数2种三维评价因子，并结合9种现有二维评价因子基于视域影像构建自然性、社会性和复杂性视觉质量评价体系；最后，引入埃洛评级系统对视点处公众的主观感知进行量化，利用随机森林构建评价因子与视觉质量评分之间的关联，并分析因子相关性。【结果】结果表明，在所选实验区域，本文方法评价精度较高， R²可达0.969 3。空间可视性、天空开阔度和空间层次均衡指数应作为提高城市视觉质量的优先考虑因素。二维指标在视觉质量评价中占主要地位，但三维指标在有限因子情况下预测能力更强、影响更大。大多数评价因子与视觉质量得分呈正相关。视域范围开阔、地物类别数量丰富的区域，视觉质量等级更高。【结论】本文依托窗域视角，创新性地提出空间可视性和空间层次均衡指数，并引入埃洛评级提高评价结果的客观性，实现视觉质量的多维度、多元评价。本文方法能定量评估室外建成环境对室内空间视觉质量的影响，从视觉感知角度支撑精细尺度和重点区域的城市评价，为城市规划、景观设计提供量化数据支撑。

【目的】作为新型基础测绘和实景三维中国建设的重要数据成果和数据组织方式之一，实体数据及其模型在时序、维度和粒度等方面对现有地理信息产品进行了拓展和提升。行政区划建模尤其是大数据条件下面向多维动态数据的建模研究具有重要意义，但传统建模方法未能从实体角度全面描述行政区划的生命周期和语义级组成关联等信息，对于面向多源异构数据的实体化融合转换也鲜有探索。【方法】为解决这些问题，本研究提出了顾及组成关联的行政区划实体化建模方法。首先基于多粒度时空对象数据模型描述框架将行政区划抽象为包含标识编码、时空参照、空间特征、属性特征和组成关系5方面描述内容的时空实体，并以实体自身时空特征和实体之间组成关联2个层面对其进行形式化描述。而后顾及行政区划实体多维动态和多元关联的特性，提出了由固有元组、空间元组、属性元组、关系元组和版本操作构成的“4元组+1操作”逻辑数据模型，并以标准行政区划边界、代码和统计数据为例，构建了面向实体的多源数据融合转换流程。【结果】基于开源软件和开发平台的行政区划实体化建模实验表明，本文方法能够支持具有生命周期和复杂组成关系的行政区划实体数据的构建、存储、管理、编辑、查询和可视化等功能，较好地解决了行政区划时态组成关系表达以及多源数据的融合建模问题。【结论】该研究构建了行政区划实体自身层面的时态演化性和关系层面的嵌套层级性的耦合表达机制，为基于实体的空间认知和多模应用提供模型基础。

【背景】在实景三维中国建设全面推进的背景下，基于已有实景三维模型快速建立高精度的数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是一种新的地形建模方式。特别是，在复杂城市区域，地块类型多变、高程渐变和突变特征并存，增加了地形建模的挑战性。【方法】本文提出一种基于实景三维模型的“分区分块”高精度DEM建模方法。首先，基于实景三维模型提取的高程点；然后，采用CoANet网络提取道路骨架，并结合DeepLabV3分割建筑物、林地、草地、水体4类功能区，进而设计差异化建模方法：裸露地提取并通过行道树平均统计降高处理保障道路平整性，林区通过融合改进局部最大值算法与邻域均值降高算法恢复林下地形，建筑物通过极值检测重构过渡带，水域基于水涯线构建DEM；最后，将分区建模结果融合得到整体DEM。【结果】实验表明，差异化方法能够在道路区域较均值降高前精度提升56.5%，在草地区域精度较布料模拟算法（Cloth Simulation Filter, CSF）提升17.8%，在林区较改进局部最大值法精度提升53.1%，样区整体精度提升35%。【结论】本方法可为自然与人工地形交错、突变与渐变共存的城市地表提供了一种自动化、高保真的DEM建模解决方案。

【意义】地表过程的动力学模拟，对于理解和把握地理过程的演变规律及其对生态环境的影响意义重大，一直是地理信息科学领域研究的重点和难点。【背景】已有的研究偏重表面二维模拟，三维过程动态模拟亟待加强。全球离散格网系统（Discrete Global Grid Systems，DGGs）和元胞自动机（Cellular Automata，CA）的有机融合为地理过程的动态模拟提供了有力的工具和平台。【方法】以球体测地线八叉树格网（Sphere Geodesic Octree Grid, SGOG）构建鄂陵湖水体模拟平台，依据菲克第一定律原理，并基于C++语言、OSG（Open Scene Graph）三维引擎和集成开发平台，构建水体污染扩散可视化模型。分析和设计基于三角形元胞的二维、三维元胞邻居和转换规则，通过扩展虚拟元胞的方式设置湖泊堤岸处的边界条件，进行二维、三维以及基于岸边地形约束的静态污染扩散模拟实验，直观展示突发水体污染事件中污染物的二维和三维扩散过程，并对扩散模拟结果进行分析。【结果】 ① 在污染限、瞬时投入的污染物总量相同并且考虑二维模拟和三维模拟中单个元胞所代表的实际水体空间不同时，三维模拟中高污染浓度元胞存在持续时间明显高于二维模拟，三维模拟中高污染浓度元胞持续时间相对二维模拟增长了55 min。且所涉及的元胞总量和实际水体空间也有显著差别：以扩散55 min时为例，二维模拟污染元胞总量为661个，而在三维模拟中污染元胞总量为3 546个，此时三维模拟中污染所涉水体空间约为二维模 拟结果的89.4%； ② 二维和三维模拟中，不同污染程度元胞占比的变化趋势较为接近，例如重度污染区域占比均在扩散前33 min降低至10%以下，轻度污染区域占比均在前33 min达到70%以上。但污染元胞在垂向上的空间分布不容忽视，三维模拟结果更符合污染扩散实际情况。【结论】本研究为水环境污染研究提供新的技术思路，同时为突发水体污染事件的管控提供决策参考。

【目的】DEM精度和栅格尺寸等参数的差异都会影响地表汇水过程模拟结果，但目前尚未有研究讨论过DEM栅格中心坐标偏移对地表汇水模拟结果的影响问题。【方法】本研究以基于无人机倾斜摄影构建的0.2 m分辨率DEM为参照数据，设置不同偏移方向和偏移距离，生成了栅格中心坐标不同的DEM数据序列。基于此对不同分辨率、不同偏移参数的DEM分别执行地表汇水过程模拟，提取集水区、汇水线等水文参数，并与原始DEM数据提取的结果做了对比分析。【结果】 ① 栅格中心偏移会影响汇水线和集水区的提取结果，且不同分辨率DEM的响应差异明显。5 m分辨率DEM下水文参数整体稳定，仅在部分偏移条件（如x方向+2 m、x和y联合方向-2 m）下出现轻微变化；而1 m分辨率DEM对偏移更为敏感，x方向偏移-0.3 m和-0.4 m时线密度升至8.461 3 km/km²，集水区数量由221个降至205个。2种分辨率下最大线密度变化幅度分别为0.189 0 km/km²与0.849 3 km/km²，表明高分辨率DEM更易受到偏移影响； ② 偏移方向对水文信息提取的影响存在差异，多方向偏移的影响大于单方向偏移。在1 m分辨率DEM中，偏移-0.2 m时，x方向线密度为8.363 9 km/km²、集水区数量为226个，而x和y联合方向下降至7.503 7 km/km²和197个，说明在相同偏移条件下，高分辨率DEM在水文信息提取上的变化幅度更大； ③栅格中心点的偏移带来的水文信息结果表明，地形复杂度对偏移效果有显著影响。地形起伏较大区域对栅格中心坐标偏移更为敏感，偏移后汇水线变化较大，而平地区域DEM中心点坐标偏移对汇水模拟结果的影响相对较小。【结论】本研究探讨了DEM栅格中心坐标偏移对地表汇水模拟的影响，对进一步减小DEM在水文分析中应用中的不确定性有一定意义。

【目的】为提高高速公路场景下车辆轨迹预测精度，解决密集交通流条件下多车交互过程中易出现的多时间尺度特征混叠、噪声扰动敏感及空间场景可解释性不足等问题，提出一种基于频域分解与特征融合的车辆轨迹预测方法。【方法】首先，在道路局部坐标系与车道空间参照下，利用改进的多元变分模态分解方法（IWOA-MVMD）对车辆历史轨迹进行分解，将非平稳轨迹信号解耦为不同频率尺度的模态分量（IMFs），实现多尺度运动特征提取并抑制高频噪声干扰；其次，采用卷积神经网络捕获轨迹局部特征，并结合方向注意力机制突出关键方位信息，以增强车辆间空间交互特征的表达能力；随后，引入双向交叉注意力机制，在频域特征与交互特征间建立双向信息交互机制，实现二者的深度融合；最后，通过Bi-Mamba网络刻画时间依赖，并通过混合密度网络输出预测轨迹的概率密度分布。【结果】在NGSIM数据集2-5s预测时域内，本文模型的平均RMSE为1.04m，相较于较优基线GCNTA降低25.2%，其中5 s预测误差下降40.6%； ADE/FDE分别为0.95 m和1.66 m，较最优对比模型STDAN分别降低12.0%和34.9%。【结论】本文所提出的模型有效提升了车辆轨迹预测精度与稳定性，为复杂高速道路场景中的轨迹预测提供了具有可行性的理论与方法支撑。