为破解国家在城市管理、公共安全、社会服务等方面面临的新难题，本项目围绕“城市场景的全息表达与复杂事件的临场分析理解”这一关键科学问题，将按城市场景的全息表达、跨时空的语义关联融合、城市场景的临场式可视分析推理三个层次展开理论探索和技术攻关。为此，本项目设置三个课题：
三个课题之间的关系如图所示。第一个课题中的全息表达是城市场景及其语义关联的逻辑抽象模型，是整个项目的基础；而城市场景的渐进式与临场式构建以及多模态数据的时空配准为城市准全息计算模型提供三维模型数据与时空基准，构成准全息计算模型的数据层。第二个课题通过跨时空影像数据的感知计算、城市场景的语义计算和融合，建立城市对象与场景的具有时空基准的语义关联网络，形成城市场景准全息计算模型的语义层，并提供高效的信息搜索与汇聚手段。第三个课题在具有数据层和语义层的准全息计算模型基础上，建立临场感知的交互分析与推理环境，并逐步增强城市场景的准全息计算模型概念层的完备性；同时，又为第一课题的数据层与第二课题的语义层提供人类智能方面的指导与递进更新，从而实现人类智能与机器智能的深度耦合，最终实现城市场景临场可视分析与理解平台并进行应用验证。
本项目的三个课题围绕上述关键科学问题展开，逐层递进，形成一个互相影响的回路，能够保障研究的顺利进行。其所研究的理论方法和关键技术涉及到多个学科方向，必将推动机器学习和智能信息处理、计算机视觉和模式识别、虚拟现实和可视分析、智能传感和控制决策等多个学科方向的交叉发展，并将促进相关应用技术的进步。
