三维数字城市范文1
关键词： 三维城市模型； 三维数字包头
1. 引言
随着“数字城市”建设的推进，传统的二维数字地图已不能满足城市三维空间管理的需要。建立三维数字城市成为城市规划、建设、管理部门在空间信息社会化服务中共同追求的目标。
“三维数字城市”是通过对城市地形、建筑及其它人工设施进行三维地理建模，形成覆盖全市的数字城市立体场景，同时结合虚拟仿真等技术，实现城市的三维可视化管理，是提高城市规划编制技术水平，实现科学规划的有效手段，是推进“数字包头”建设，实现公共事务可视化管理的基础保障，可以促进经济社会的全面可持续发展。
包头市于2011年启动了三维数字城市建设工作。经过几年的不断努力，建成了一套数据，二个系统，三个规范，取得了丰硕的成果。
2. 发展情况
包头市三维数字城市建设以虚拟现实技术、三维GIS技术和信息管理技术等为核心，以计算机网络和软硬件平台为依托，以相关国家政策、法规和行业标准等为保障，通过Internet/Intranet等方式真实、直观、充分地展现包头市的城市空间框架，实现城市三维空间信息数据的全方位共享与交换，形成对行政管理和社会的应用与服务。
2.1 一套数据
一套数据是指利用三维仿真技术建成包头市中心城区约150km2的三维精细模型，实现城市景观的三维虚拟重建，精细、生动地反映了城市的整体风貌。主要分为二个层次，第一层是地形地貌模型库，第二层是城市三维模型库。
地形地貌模型库主要利用数字高程模型和数字正射影像生成，采用1∶2000比例尺DEM和DOM数据，平面坐标系采用包头市独立坐标系，高程系统采用1985国家高程基准，地形地貌数据库可以展现真实的三维地理环境。
城市三维模型库主要对城市建筑、道路、水系等进行精细建模，能够真实再现城市景观。首先通过外业实地采集建筑、景观的立面照片，作为三维模型的侧面贴图来源。利用VirtuoZo，在立体环境下采集建筑物顶部三维矢量数据。利用采集的建筑物矢量线通过CCModel软件自动生成建筑物三维体块模型。由于正射影像已经消除了建筑物投影差，使得矢量信息c影像信息能够完美叠加，由此可以对影像顶部纹理信息进行准确裁切，并自动提取，附着在建筑物三维模型数据上。根据外业实景照片，制作侧面纹理贴图。
2.2 二个系统
二个系统是指建成三维数据管理系统和三维规划辅助决策系统。三维数据管理系统可将各种传统的二维矢量数据、航测遥感数据、数字高程模型、三维精细建筑模型无缝集成，实现海量三维模型数据的浏览和管理。三维规划辅助决策系统以规划专业应用为基础，具有空间量测、多方案比较、日照模拟、通视分析等专业分析功能，可以应用于辅助规划编制和城市管理。
2.3 三个规范
三个规范是指针对包头市的实际情况，建设相应的三维数字地图标准体系，包括：《三维数字地图技术规程》、《三维数字地图质量检查与验收规程》和《建设项目建筑（规划）设计方案三维仿真辅助审查数据要求》，作为项目建设和三维技术进一步发展与应用的保障和依据。
2.4 推广与应用
在三维数字城市的应用方面，首先推广了三维规划辅助决策系统在规划评审中的应用。通过三维建模技术，建立起拟建项目及周边的三维仿真环境，使人足不出户就可以领略真实的城市面貌，从而对拟建项目与周边环境关系有直观的认识和把握，为规划管理提供了决策依据。其次拓宽了三维技术的应用载体，将仅限电脑终端使用，推广至ipad移动终端，大大提高了使用的便捷性，为城市形象推广、领导决策提供了便利的工具。
3. 关键性技术
3.1 多源多尺度模型的融合及海量数据管理
与传统的二维数据相比，三维地理信息数据具有数据复杂、数据量庞大的特点，其数据建库组织是一个非常重要的技术和策略问题。主要包括：
（1）数据组织方法。在三维数字城市建设过程中涉及二维和三维数据，对于二维数据可采用传统的数据组织方法，对于三维数据主要采用不规则网格组织模型数据，充分发挥各种数据组织方法的优势：同时，考虑三维模型数据与二维数据的对应，以实现二维数据和三维数据的统一管理。
（2）数据压缩方法。对规则格网的栅格数据（如DEM、DOM数据），建立金字塔数据结构并进行压缩；模型数据则采用LOD方法进行压缩。
（3）空间索引建立。对于海量数据的三维场景，必须建立适当的空间索引以加速三维模型数据的定位与访问，提高数据访问和存储的效率。
3.2 三维建模技术
三维数字城市的三维建模就是重建城市真实地理环境，即以真实的地理空间位置再现城市现状景观（包括地形地貌、城市建筑与道路设施等）。要在计算机中模拟现实世界，就必须建出在多维尺度下外形、光照、质感等各方面都与真实对象相似的对象模型。需要解决以下问题：
（1）建模区域划分。城市包括了建成区、郊区等，建成区包括了新建地区、待改造地区等，首先要对建模区域进行规划，合理划分建模工作片区（格网划分、街区划分），对每个区片设定建模级别，是建模之前首先要开展的工作。
（2）多源数据的整合利用。三维城市模型建设涉及DEM数据、DOM数据、地形图、实拍照片、规划图纸等多种数据源，需要有效整合这些原始数据，并按应用要求，对原始数据进行流程化处理，满足三维模型在几何、细节上的要求。
（3）大范围三维场景模型的快速建立。对于大区域的三维模型的建立，要有一个快速建模的技术和方法，提高模型建立的自动化水平，同时保证模型的质量。
（4）制定建模技术规范技术标准。三维数字城市建模范围大、模型种类多样，统一的建模标准和规范非常重要，它不仅可保证模型建设的质量和效率，使建模工作顺利进行，还可推动和实现三维数据的共享。
4. 存在的问题
4.1 更新速度滞后
三维数字城市的现势性直接关系到其使用价值的优劣，可以说是三维数字城市的生命，只有始终保持其现势性，跟上城市建设发展的步伐，才能及时有效的为城市规划建设管理服务，提供真实可靠的决策依据，才能使三维数字城市在国民经济和社会发展中发挥应有的作用。
目前我市三维数字城市建设已历经六年时间，由于城市建设发展迅速，城市景观发生了很大变化，现有三维数字城市的部分区域已经与现实情况不符，需要及时进行更新。然而，现有每年只能完成3平方公里区域的更新，更新的速度远远滞后于城市建设发展的步伐。
4.2 应用的深度与广度不够
在应用的深度方面，我们的应用仍主要集中在三维城市景观的全景浏览方面，缺乏更深层次的开发应用。
在应用的广度方面，我们的应用仍主要集中在城市规划领域，如资源管理、灾害防范、事故应急处理、环境影响评价等领域的应用仍未涉足。
4.3 人才技术力量薄弱
三维数字城市建设是一项专业技术性很强的工作，三维技术发展也十分迅速，但是我们现有专业技术人员数量却严重不足，技术水平与先进地区差距巨大，人才技术力量的缺乏，势必影响我市三维数字城市建设的可持续发展。
5. 解决的思路
5.1 建立有效的更新机制
为保障三维数字城市的有效利用，必须切实建立三维数字城市更新机制，建设快速更新的技术保障体系，从更新方法、更新周期、更新工作的机构、人员和经费等方面落到实处。为此，我们需要借鉴先进地区的好方法、好经验，结合我们的实际，摸索出一条符合我市实际的快速有效的好方法。
倾斜摄影测量技术是当前国际测绘领域一项新兴、热门的技术。它颠覆了传统航空摄影技术，融合了正射和倾斜影像，通^在飞行平台上搭载多台航摄仪（或传感器）同时从垂直、倾斜等多个不同角度的拍摄将用户引入真实世界。通过对倾斜摄影测量技术的研究可以得知，该技术是大规模城市三维模型建设更新的可行方法。下一步应继续深入研究如何利用倾斜摄影测量技术实际开展工作，同时研究如何解决地面低处模型欠佳的问题，为大规模三维模型更新打好基础。
5.2 积极推广应用
积极开拓三维地图制作、三维辅助分析等更深层次的应用。积极开拓资源管理、灾害防范、事故应急处理、环境影响评价、城市形象展示等领域的应用。
5.3 加强人才队伍建设
三维数字城市建设是提高我市城市管理现代化水平的一项前期性、基础性、公益性的工作，其作用只能加强，不能削弱，这就要求要有一支人员结构合理、业务水平精通的人才队伍。建议引进更多专业技术人才，同时多提供培训深造机会，为三维数字城市建设的可持续发展做好人力资源保障。
三维数字城市范文2
关键词：三维；数字城市；skyline；模型
中图分类号：O343.2文献标识码：A 文章编号：
Design of 3D Digital City modeling proposal based of Skyline
Yang Ran
(Hebei TianYuan Geographic Information Engineering CO.LTD, Yanjiao, Langfang, 065201, China )
Abstract: According to the No.1 Bureau of China Metallurgical Geology Bureau of the Yanjiao base for the project area, using 3DMAX and skyline software, this paper proposes a complete solution for construction and display of three-dimensional digital city. Finally, the project has completed the construction, and the Tian Yuan 3D Information Management System is used for data browsing and management.
Key words: 3D; digital city; skyline; model
一、引言
随着GIS和计算机技术的不断发展，城市规划和测绘管理等领域对地理信息数据的要求越来越高，三维数据能够弥补二维数据的不足，为这些研究提供直观的表现和辅助手段，让设计人员和决策者可以在宏观层面把握城市空间形态的要点和亮点，使城市地理、资源、环境、生态、经济、等实现可视化、虚拟化，在规划和管理上具有更高的效率。
二．项目区介绍
该项目区覆盖范围为燕郊开发区中国冶金一局办公区及冶金天元小区，有建筑楼群，小范围绿地、小面积水体、球场、花坛及其它各种配套设施，测区总面积为0.2平方公里。
三．建模方案设计
3.1建模方案
地形数据采用DEM和DOM数据叠加，地形矢量数据辅助的方法，这样可以显示正射影像上的数据内容，又可以表达地表起伏的状态。由于本次建模不是大面积建模，仅小范围建模测试，所以建筑物模型的建立并不采用大范围统一建模方式，将外业采集的建筑和地物坐标数据导入3dmax中进行建模和纹理映射，不改变其坐标。用地面摄影获取建筑照片，然后用Photoshop软件进行处理得到纹理数据，最后在3dmax进行纹理映射。所有数据为了保持坐标一致，均把坐标转换为统一格式。
图3-1建模总体架构
3.2建模关键技术
数据获取技术：指利用现有资料进行外业测量、全数字摄影测量等方法获取测区内地形数据、影像数据和纹理数据，本项目中主要用到的是建筑、地物、绿地、道路等等的坐标，覆盖测区的DOM正射影像图，纹理数据指地上建筑物和一些简单地物的照片等，纹理拍摄坚持遵循一定规律原则。
数据处理技术：本项目中地形场景制作以DEM高程数据和DOM正射影像图作为底图，两种数据均采取先预处理后使用。为了优化场景需要添加了有关道路、绿地等的矢量数据，矢量数据通过对地形数据处理后获取。此外，在具体实施中考虑各种数据格式、不同坐标系统的数据转换等。
三维实体建模技术，纹理映射技术：本项目中建模采用3dmax软件建立各种地物模型，楼房、凉亭、球场等等，在纹理映射处理方面注意网球场、护栏、花坛等特殊模型贴图的方法。
三维对象管理和分析技术：借助于优秀的三维场景演示平台来存储海量数据，再现测区内真实三维场景和预见规划环境。同时进行三维数据查询和分析，方案对比等。
四．数据处理及制作
4.1数据来源
中国冶金一局燕郊基地国家1980坐标系地形数据；
来自srtm.csi.省略/公共网站下载的90米分辨率数字高程模型数据，经纬网格范围：东经115-120度，北纬35-40度（本项目区地形基本没有起伏，DEM数据仅供建模学习之用）；
外业建筑照片采集数据；
正射影像数据。
4.2数据制作详细流程
4.2.1地形数据MPT文件制作
将正射影像图和高程数据模型导入TerraBuilder，生成MPT文件。这样生成的场景地形既有正射影像中的各种地物信息，又有高程模型中的地表起伏状态。影像图和高程数据确保是WGS-1984坐标。
4.2.2模型数据制作与导入
1.建筑模型制作。将CAD格式的单个建筑地形图导入3dmax软件，根据建筑轮廓、高度等建立模型。利用PhotoShop软件处理外业采集的照片，对建筑进行纹理映射。贴图分为JPG格式和PNG格式（透明贴图采用PNG格式）两种，大小不能超过512×512像素，。且贴图不能重名。模型做好后制作成XPL文件即可在TE Pro中读取。
2.将建筑模型的中心点坐标批量制作成记事本文件或Excel表格文件，添加属性字段，导入ArcGIS生成shp点坐标文件。属性字段中有一个字段为存储的模型文件路径。将shp文件转换为WGS-1984坐标文件。
3.将模型点坐标shp文件导入TE Pro中，系统会根据shp文件属性字段中文件存放路径自动载入模型。
4.2.3地上附属物完善
正射影像中有些地形地物光谱分辨率不够高，看起来不够清晰、美观，如花坛、网球场、凉亭、池塘、鹅卵石小路等，本项目中为了达到真实再现三维场景的目的，把小路，花坛、池塘等地物的地形数据导入到ArcGIS中制作成面状shp文件，将shp文件导入TE Pro中，再填充相应的纹理；网球场、凉亭等不规则特殊地物在3dmax中建模，然后逐个导入到TE Pro中，用鼠标指定地物的精确位置。
模型导入完毕之后制作fly文件，用三维数据支撑平台打开fly文件，即可浏览三维场景，查询、分析和管理各种模型和数据。
五．数据支撑平台功能
本项目采用的三维数据支撑平台为天元三维基础信息管理系统V1.0。本系统开发平台为Skyline5.1.1，开发工具为Visual Studio2008，开发语言为C#，系统中采用了ArcGISEngine9.3组件库。
通过对Skyline的二次开发，系统支持二维图形浏览，实现了对地表场景、建筑物、地下管线等信息的统一管理。系统界面如下图5-1：
图5-1 天元三维基础信息管理系统界面
系统实现了三维显示、浏览、放大、缩小、查询、飞行、定位、数据管理、数据分析、方案对比、三维量测等功能。可进行水平量测，竖直量测，空间量测，面积量测等等；还可以对数据进行查询定位分析，采用地下模式查看，地面开洞分析，日照分析，断面分析，两点通视分析，视野分析等。
系统可以加载矢量数据，根据二维数据的属性信息自动创建三维模型，如管线、绿地、道路、房屋、河流等。以管线数据为例，加载shp格式数据后，可根据管线的属性信息（埋深、管径、管线类别等）将二维图像自动转换为三维模型。下图5-2中所示三维管线模型即是在平台中通过自动创建管线功能获取的。
图5-2 开洞分析地下三维管线数据（雨水和污水管道，数据均做了位移和修改）
人物、树木等建立模型比较困难，又耗费时间，若想美化场景加入这些元素，本系统支持导入树木、人物等的图片，处理成透明纹理加载到数据库中，系统可根据演示角度自动转换图片方向，在视觉上可达到仿三维的效果。
六．结束语
本文提出了一套三维数字城市建模完整的解决方案。以成熟三维地理信息开发平台skyline为基础进行数据的二次处理和整合，利用数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）建立大范围的三维场景，将建立的管理区域内三维模型导入，并叠加二维矢量图、地下管线图，建立一个包含地表、地上、地下管线的三维数据库，实现城市景观的模拟再现。此数据库可实现对于建筑物的查询、漫游、基本分析、方案规划及效果对比等工作，使之能服务于城市宣传、城市规划建设、房产管理、旅游导航、行政管理、以及警用抓捕等行业领域，同时为领导层宏观决策提供直观服务。
参考文献
[1]王杰，崔世杰，尹志永，蔡建文，深度探讨三维数字城市建模理论与实现思路(J)，科技创新导报，2011(1)：95.
三维数字城市范文3
【关键词】数字城市；三维数字；模型；构成分类；建模方法；应用发展
三维城市模型是以三维数字技术为基础，给城市建设带来了数字化的思维及设计方式，更为城市的规划和管理提供方便、直观、可行的平台。随着科技的发展，三维数字技术发展会越来越快，其作用也将越来越大，有着良好的发展前景。
一、 数字城市建设的现状及其内容与技术
1、数字城市建设的现状。据统计，全国有将近700个大、中城市，约有30000个小城镇已经开展了"数字城市"建设工程。"数字城市"作为城市信息化建设的关键环节，涉及到城市规划、管理、文化、经济等社会生活各领域。
2、数字城市建设的内容及技术。（1）数字城市建设主要包括：建立由城市空间基础信息平台、城市综合信息平台和城市电信基础平台组成的核心系统，通过该系统的正常运转实现信息的共享；建立应用系统；建立网络与信息接入设备，通过这些设备可以直接面向终端用户服务；建立政策法规与保障体系，该体系能够为数字城市的建设及运行提供法律、经济、标准、组织和管理等方面的保障；（2）数字城市建设的信息支撑技术主要包括遥感技术、全球定位系统（GPS）技术、地理信息系统技术、城市综合功能GIS技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等，可以将这些技术进行组合应用，最终达到城市空间数据的获取、分析、归纳及整合；（3）数字城市的服务对象主要包括政府，企业，社会以及公众四方面。
二、 三维数字城市模型的构成及分类
三维数字城市模型主要由基础数据，三维模型，运行环境（包括硬件环境和软件环境）及三维投影设备组成。
1、模型的总体构成。城市三维地理信息服务系统通常使用B/S模式，Web服务器可以完成数据的服务器与使用终端的无缝链接，并在浏览器环境下为用户提供正常的数据浏览以及查询服务。城市三维地理信息服务系统的应用体系一般由数据层，功能展示层，应用服务层构成。（1）数据层。数据层一般是利用地形数据融合软件，将遥感影像数据和高程数据融合成三维场景，再经过压缩处理后形成地形文件（MPT），再以数据流的方式被读取出来。WFS（WebFeatureService）和WMS（WebMapService）会被进行规范化处理，通常以OpenGIS数据服务接口进行规范，并提供二维数据服务。（2）功能展示层。功能展示层可以提供完整的用户界面，支持系统完成三维地理信息的浏览、查询、分析以及展示等功能。同时，还可为其他增值业务提供一些扩展接口，满足未来的业务扩展需要。（3）应用服务层。应用服务层是通过空间数据网络提供三维数据的服务接口，提供各种行业的使用服务。例如公共安全，交通国土资源，水利，虚拟旅游以及电力能源等领域。
2、模型分类。（1）地形地貌三维模型。为了将地形的高低起伏状态真实地模拟出来，通常是利用基础测绘数据，如带有高程值的数字线划图，建立地面高程模型（DEM），再根据具体的制作要求作成不同的高程模型。一般情况下，正射影像（DOM）的数据可通过一些影像的数据分析得到，这些影像具有不同的分辨率，主要影像有遥感影像、高分辨率的航空影像、低空摄影及近景摄影等。可以根据要求选择不同的影像数据，再根据统一的空间参考系，将正射影像叠加到地面高程模型上，这样就得到了一个真实反映地形地貌的三维模型。
（2）现状建构筑物三维模型。作为三维模型中的重要组成部分，现状建构筑物主要由两部分构成：一类是房屋，道路，人行天桥，桥梁，隧道，堤坝，公园，绿地，树木等地物要素；另一类是路灯，消防栓，井盖，公交车站等城市附属设施。现状建构筑物模型制作时耗费的工作量大、周期长，因此，在制作模型前应先根据精度要求进行选择，制作出不同的模型。而对于一些对精度要求标准较低的规则形状建构筑物，可采用大批量机器建模生产的方法，如果建构筑物顶端纹理较为复杂，可以使用高分辨的影像，进行贴图处理。
3、规划设计三维模型。三维模型的规划设计主要是用来满足城乡规划管理的需要，规划设计师在三维软件中进行设计必须与现状三维模型融为一体，并根据现状三维模型的真实环境对具体模型进行修改、调整、替换，或在三维仿真系统上重新生成新模型，包括设计和定义位置、朝向、形状、高度、外部色调和纹理等，这些修改调整都需要在统一的空间参考系中按照比例进行。
三、 三维数字城市模型的建模方法
三维城市模型的主要任务是先对城市的三维环境进行数字化表达，然后进行可视化处理，同时，能够提供相应的操作与分析功能。目前，城市三维景观的构建有许多方法，具有代表性以及比较常用的有以下一些类型：
1、基于单纯形的3DGIS数据模型物和虚拟城市景观模型重建法。可以将城市的实体模型按照维数划分为0维、1维、2维、3维四类，相应地用0、1、2、3的单纯形来对应表示构建。同时，将地形作为城市各种建筑物的承载体，用TIN来表示，称作2.5维，用2DGIS矢量线划数据来确定建筑物的平面位置，属性高度、建筑物的侧面纹理由数字相机获取，顶部纹理由航空遥感数据获得，生成景观模型；
2、基于航空影像生成城市三维城市景观。将建筑物按照外形特征分成平屋顶房屋、"人"字型屋顶房屋和复杂房屋，并分别采用不同几何数据模型进行构建；
3、TIN表达地形法，是用BP、CSG表达以点、线、面、体形式存在的空间实体城市三维GIS数据模型，并在立体空间中逐层引入空间信息，同时，为每个对象建立属性特征和空间关系；
四、 三维建模技术应用及未来发展
1、三维建模技术应用。（1）用于城市规划。对城市的未来形态进行预演，消失的城市形态也可以重新模拟出来，并根据规划成果随时进行修改，从而获得城市规划方案调整的科学依据，使城市规划更具前瞻性。（2）用于城市管理。三维建模技术可以完成城市灾害事件和突发事件的动态模拟，实现城市各类信息的可视化查询，为政府对城市的管理和服务提供决策。
2、三维建模技术的未来发展方向。由于城市三维景观主要是人工建筑物，因此，三维建筑物信息的获取与建模一直是城市建模的主要内容。近年来，一些新的建筑物三维重建方法陆续被提出来，其主要发展方向有以下三个方面：（1）数据的多元化、多线索和多信息的引入及融合；（2）提取过程中知识的运用渗透到从低级到高级处理的各个层次，在识别匹配推理过程中引入较多的人工智能理论与方法；（3）建筑物模型的多样化，如参数模型、棱柱模型、多面体模型以及构造实体几何模型（CSG）等，提取策略逐渐由单纯的模型驱动或数据驱动转向二者混合运用。
结束语
三维数字技术是在二维地理信息基础上制作出的一种三维模型，经过程序开发，已发展成为三维地理信息系统，由于它可以使城市管理者制定更加科学、人文、生态的城市规划，因此，可被广泛地应用于国土资源管理、城市规划、电力、电信、公安、供排水、旅游等领域。
参考文献：
三维数字城市范文4
关键词：数字城市、景观设计、三维可视化、研究
中图分类号：P901文献标识码： A 文章编号
引言
数字城市三维模型和城市空间地理信息是综合利用计算机虚拟现实技术、仿真技术、GIS技术和数据库技术,通过有机的结合实现城市三维再现,并建立人机实时交互操作的空间信息系统。三维的城市空间地理信息技术将以其鲜明的技术特点和应用前景,在城市的建设规划管理中发挥巨大的作用。
一、城市景观三维可视化系统关键技术
1、三维景观模型的建立
（1）DEM数据。DEM数据使用了国标格式,处理方法是先使用Micro station软件把DEM数据展绘到通用的dun格式的文件中,再使用ARCGIS软件的三维分析模块,把dun文件转换成栅格数据grid格式,然后利用ARCTOOLS中的数据转换工具把grid格式数据转换成需要的uses格式。利用航空相片,通过数字测量工作站制作数字地面高程模型(DEM)及正射影像(DOM),两者通过地理坐标叠加套合,生成地表模型。此外DEM也可采用地形图上的等高线生成。
（2）由全数字摄影测量工作站采集三维的二进制模型数据。利用航空相片,通过数字测量工作站制作数字地面高程模型(DEM)及正射影像(DOM),两者通过地理坐标叠加套合,生成地表模型。此外DEM也可采用地形图上的等高线生成;需要用Photoshop软件把tiff格式的文件转换成bmp文件才能使用。
（3）导入模型数据,生成初级三维景观模型,然后对模型进行编辑和贴纹理,建筑物顶面的纹理可以从航空像片及DOM上提取,侧面的纹理要用数码相机在实地拍摄。对于独立地物(如树、电杆、花坛等)可用VRMODEL或3DMAX单独建立,力求形象逼真。
（4）对三维模型按地物类分类。大致可分为建筑物、街道(包括路坎)、独立地物(包括树、路灯、花坛等)、三维注记等;将三维模型与地表模型精确套合,在统一的坐标体系中逼真表现三维景观,从而为三维空间信息的查询和分析奠定了基础。
2、城市实体数据采集与数字建模
城市实体的数字建模对建筑物的楼高精度有较高的要求,因此需要使用航测方法测量建筑物的高度信息。使用四维公司JX4等摄影测量软件。
（1）建筑物纹理采集。采集建筑物外表纹理的同时,收集建筑的相关属性信息,包括建筑物四面的全景照片(可以从侧面拍照,但必须是全景)、建筑物名称、门牌号、建筑物数量等。如果是小区,精确到小区内的楼号如“江山路居委会小区4#楼”,并在地形图上标示出来。其中的模型编号在后面解释。
（2）楼高采集。基本要求:①所有数据不可以有交叉、打结、回折(桥梁和道路,河流的交叉除外,等高线和其他三维数据的交叉例外);②同一地物分段采集或者地物和地物连接时必须是三维捕捉,不可以有悬挂节点;③对水平地物(宅地界、水田、湖池等)进行采集时高程要锁定;④比高差大于1.5m的陡坎、斜面等必须采集上下线;⑤地物间共边线要复制生成,以保证数据之间的一致;⑥地物框架线数据格式为三维的DXF格式。
（3）房屋采集方法。①房屋顶部采集。表述房屋顶部特征的框架线均要采集,弧状特征线采用多段线采集,采集密度应保证弧线特征不失真。②房屋侧面采集。房屋侧面框架线采集时,应尽量采集立体观察下能够看到的侧面棱线部分。③房屋底部采集。采集立体观察应能够看到的房基边线,当能够完整采集房屋的2条以上基线时,尽量采用直角采集法,自动获取房屋的剩余基线。房屋底部不可见的建筑物,在房屋周围的地面上采集一条直线,作为房屋的底部高程;④重叠房屋采集。建筑物边线不得交叉采集。⑤屋顶的屋脊线。屋顶的屋脊线以直线表示,如果建筑物上有多个屋脊线,则有几条测几条。⑥屋顶的其他设施。如果屋顶上还有其他设施如电梯间、水箱等也需要把这些设施的外轮廓测量出来。⑦临街建筑的裙房、建筑物的网点房需要测量其顶部轮廓和相邻地面的高。⑧楼高的确定。在采集建筑物海拔高的同时,在建筑物周围,测量几个点构成建筑物底座平面,此面具有的高度即为建筑物底座的海拔高。把建筑物顶部的海拔高与底座高相减,就能够得到建筑物的相对高度,即楼高。⑨路灯、广告牌等点状地物要严格按照实地位置放置。在外业采集建筑物纹理的同时收集这些地物的确切位置,在地形图上标示出来。⑩数据质量检查。采用AutoCAD在三维状态下检查数据是否有飞线,如果有数据问题,则要进行编辑处理或重新采集。
二、城市景观规划三维可视化系统操作与分析
1、城市景观规划三维可视化系统结构
该系统提供完整的三维空间数据制作与维护机制;系统建设是开放式、易升级、可自行维护和持续建设的;突显三维与GIS的魅力,能有效地辅助规划设计、规划审批;提供数字城市网络服务,提供多种信息形式;具有数字城市级、省级的三维精细模型数据、高精度地形数据、高精度影像数据的承载力。
2、城市景观规划三维可视化系统功能
（1）可视化三维城市查询。可以通过城市景观三维可视化系统直接点击查询查出所有的项目。选择项目树中的某一个项目时,右侧自动跳转到文档栏,并按文档类型分类列出当前项目所有的文档。
（2）三维数字城市的动态显示。三维景观模块用于统一管理规划过程中的各种三维规划效果图或视频文件, 可更方便地从宏观上了解规划效果,指导规划工作。添加景观文件可以利用项目树中的三维景观分支,调出三维景观管理对话框,选择需要添加的文件,根据需要填写文件名和文件说明,点击“确认添加”按钮,视频文件即可添加到数据库中,点击“删除视频”或“导出视频”按钮可以删除或者导出当前视频文件;浏览景观文件是在三维景观管理窗口中点击某行记录的表头部分,或者双击项目树三维景观下某条视频文件分支,系统自动调用相关播放器播放视频文件。
（3）信息。信息栏用于向社会各界大连市规划局的工作动态、规划进展情况,并通过Internet获取用户反馈意见。通过信息平台还可以城市规划方面的法规文件,让公众更好地了解城市规划工作。该栏目分信息动态、意见反馈及法规查询3个主要子栏目,并提供世界时间、万年历等辅助功能。
（4）规划统计。规划统计专门用于统计分区规划图层中的地块规划情况,点击统计>>规划统计菜单,在地图上任意画多边形,如果已经加载分区规划数据,则显示各种规划类型地块的面积及占总面积的百分比,以便统计规划工作的进展情况。如果没有加载分区规划数据,将会弹出提示框。图层对比,只需要把需要对比的图层分别放在左、右2个地图窗体的最上层即可。当重新点击对比分析菜单时,右侧地图窗口中的所有数据自动清除,窗口恢复原状。
三、结语
综上所述，系统提供可视化三维景观查询、三维数字景观动态显示、城市景观评价等操作和分析功能。通过直观的三维模型和强大数据支持为城市规划,城市规划建设等行业提供强有力的应用工具。建立城市景观三维可视化系统,此系统不仅可以应用到景观规划设计、景观评价等方面,还可以帮助决策者进行景观的管理工作,以便更好的维护城市景观及其相关设施。
参考文献：
三维数字城市范文5
【Abstract】In the process of the construction of digital city， 3D spatial data has been widely used in overall planning of the city ，municipal construction and city traffic. Based on this， this paper firstly introduces construct methods commonly used of three-dimensional modeling， then taking a digital city construction project as an example ， studies the 3D modeling based on the digital photogrammetry.
【关键词】数字摄影测量技术；三维建模；数字城市
【Keywords】digital photogrammetry； 3D modeling； digital city
【中图分类号】P232 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
城市化进程的加快促进了数字城市的建设与发展，人们逐渐加强对三维建模精确性与实效性的重视。三维建模为数字城市建设提供科学的数据基础，具有很强的直观性。
2 三维建模的构建方式
作为建设数字城市三维地理信息系统的关键，保证三维模型具有良好的精度，并且提高建模效率对于三维地理信息系统作用的发挥、保证建设周期具有重要意义。通常使用的建模方式包括如下几种。
2.1 航空摄影测量
使用该技术，能够创建立体环境，实现三维模型数据的位置、高度、形状信息的快速与准确获取。然后结合外业纹理采集与正射影响屋顶信息能够进行精细三维模型的构建。完善的DEM与DOM数据生产技术路线能够进行三维场景中地形数据的快速与准确重建，将城市风貌展现出来。
2.2 机载激光雷达扫描
使用该方式能够实现城市建筑与地表模型的快速获取，但是获取到的数据量具有一定的规模性，提升了数据的处理难度，需要采取相对麻烦的人工措施才能将其中有益的信息提取出来。另外，该种方式的三维建模中不能将建筑物色彩与纹理呈现出来。[1]
2.3 使用二维资料
立足于建筑规划的图纸，提取其中的二维资料，使用合适的软件如AutoCAD等进行三维模型数据的建立。该种方式进行数据收集时需要进行大量工作，并且不能保证数据具有时效性。另外，针对建筑物顶部存在的纹理盲区，也需要进行大量工作才能获取高程数据。与机载激光雷达扫描方式一样，不能将建筑物色彩与纹理呈现出来。
3 基于数字摄影测量技术的三维建模
3.1 基于数字摄影测量技术的三维建模优势
获取、处理与分发数据均为数字形式，并且能够通过计算机实现摄影测量中全部流程；数字摄影测量技术能够帮助设计人员进行目标建筑物的几何空间与高程数据的快速构建，并且精度高、快速成像；地面建筑能够实现达到cm级别的空间几何精度，降低数据更新的难度，能够在规模较大的工程项目中应用，能够为建设数字城市与地球建立基础的数据框架；相较于使用计算机制作动画与景观模拟，基于数字摄影测量技术的三维建模能够在目标建筑物具有的实际地理坐标下进行真实三维景观模型的构建[2]。在该种模型中，建筑物中各元素之间的空间相对位置与实际情况是一一对应的，并且能够对其中的任意点测量三维坐标，能够达到测绘要求的精度级别。
3.2 基于数字摄影测量技术的三维建模方式
论文将某数字城市的三维建模方式作为实际进行分析，该城市基于数字摄影测量技术的三维建模技术线路如图1所示。
3.2.1 航空摄影测量
论文所举的项目实例中使用DMC进行航空摄影，能够取得相关影像资料，与实地比例为1∶5000，地面的分辨率为0.06m。使用航天远景技术中的软件对获取的影像资料、外业像控资料进行空三加密处理，从而获取三维建模中需要的外方位元素c加密点的具体坐标。
3.2.2 DEM的建立
DEM即为数字高程模型，是进行数字城市建设中不可或缺的信息之一。在该项目中使用航天远景技术中的相关软件在经过空三加密的数据基础上进行立体模型的自动生成，并对相对与绝对定向精度进行检查，生成5m格网的数字高程模型文件。按照作业指导手册上相关规定在匹配窗口中编辑等视差曲线或者等高线，保证其中全部曲线与地面相贴紧，最后能够生成数字高程模型，并检查、处理其接边。
3.2.3 DOM的生成
DOM即为数字正射影像图。数字摄影测量技术能够纠正、镶嵌与裁切正射影像。将数字高程模型与数字正射影像图进行叠加，能够得出数字三维景观。在该项目中，先对数字高程模型进行接边处理，然后对其进行纠正，再使用航天远景技术进行进一步的处理，再进行裁切。
3.2.4 TDOM的生产
TDOM即为真正射影像图，属于DOM中的一种。相较于普通的数字正射影像产品，在三维建模中使用的全部背景图纠正了所有建筑物的中心投影，避免出现投影差。使用数字摄影测量技术，能够实现立体环境下几何特征的收集。在进行三维建模背景图的制作中将摄影测量系统采集的关于建筑物的矢量数据作为数学基础，通过该数据再次对正射影像的数据进行纠正，能够将建筑物投影差消除[3]。
3.2.5城市真实三维景观模型的构建
制作基础模型。将建筑物的分类标准作为标准，采集平面几何与高程数据，精度要求为平面几何位置小于50cm，高程精度小于80cm。然后使用合适的软件进行三维模型的生成；提取屋顶纹理。按照相关要求处理原始影像后，在功能合适的软件帮助下匹配影像与基础模型，保证精度的合格，然后软件能够对屋顶的纹理进行自动提取；采集外业纹理。按照相关规范要求，对一定范围中全部的外业纹理进行采集。使用相机对所有建筑物的外部轮廓进行记录；制作三维模型。在该项目的信息系统中，将三维模型分为地形、建筑、道路、植被、市政基础设施等模型类型，从精度上分为精细与标准两种级别的模型。在该项目中三维建模规模很大，要求建模具有较高的效率与质量较好的数据；整合城市的三维场景。使用相关工具软件，优化与DOM、DEM与精细场景，能够进行城市三维场景的整合[4]。
4 结语
论文通过使用项目实例对基于数字摄影测量技术的三维建模进行研究，证明该种建模方式具有很强的优势。在使用该种技术的过程中，仍然存在很多亟待解决的问题，需要行业中人员进行持续探索。
【参考文献】
【1】赵丽梅.基于数字摄影测量技术的三维建模方法探讨――以数字沈阳三维建模为例[J].中国高新技术企业，2015（2）：19-20.
【2】黄榕，林涔涔，武佳，等.基于摄影测量技术的三维仿真模型建模方法研究[J].福建建筑，2016（10）：107-109.
三维数字城市范文6
关键词：三维仿真；城市规划；应用
Abstract: This paper from the basic concept and the significance of the development of 3D simulation technology, 3D platform to establish Shaoguan surveying and Mapping Institute as an example, the auxiliary city planning decision using three-dimensional simulation technology, can be in the city of real-time interactive scene simulation evaluation and analysis plan, provide more intuitive and scientific basis for planning management. In the application of engineering to promote the 3D simulation technology, how to build a good standard, database and platform system and discusses in detail to have great influence on the overall operating structure, construction method of updating maintenance measures and other supporting mechanism. Finally, several typical cases to illustrate the practical application of 3D simulation technology application in city planning work.
中图分类号：U412.1+2 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
近年来，三维及相关技术得到了讯速发展，过去无法突破的城市复杂性描述、海量信息管理等技术瓶颈相继被攻克，计算机硬件不断提高，以虚拟现实技术、三维展示技术为核心的内容的技术得到快速发展。
三维仿真技术在规划中的应用主要是通过对城市地形、建筑及其它人工设施进行三维地理建模，形成覆盖全市的数字城市立体场景，同时结合虚拟仿真等技术，实现城市的三维可视化管理，是提高城市规划编制技术水平，实现科学规划的有效手段，是推进“数字城市”、“和谐城市”建设，实现公共事务可视化管理的基础保障，可以促进经济社会的全面可持续发展。
2.基本概念和意义
城市三维仿真是城市空间信息在计算机环境中的三维直观表达，是数字城市概念城市规划、建设、管理领域的延伸，同时也是数字城市建设的重要基础内容。城市三维仿真技术在规划中的应用前景主要有以下几个方面：
⑴ 完善韶关市数字化规划控制体系，实现城市规划精细化管理
实现从总规-控规-修规的全面三维数字化控制目标，在以往基于控规的城市规划统一管理平台的基础上进一步细化、深化和优化规划管理工作，使韶关市城市规划管理进入精细化管理阶段。
⑵ 创新规划理念和技术方法，提高规划编制的科学水平
利用三维数字城市、GIS等信息化技术，为规划编制过程中的信息采集、指标分析、方案决策、成果展示等工作提高新方法，实现控规编制的技术方法信息化和过程管理信息化，体现规划编制“科学性”、“过程性”、“动态性”特点。
⑶ 实现城市规划可视化管理，迈入规划管理数字化时代
城市三维仿真技术将全面突破传统二维空间系统诸多限制，建成三维全景数字规划支持系统，为有关领导和管理部门对城市规划、建设、管理的重大问题决策，提供准确、实时的信息支撑及直观、真实的可视化和互动操作环境。
3.工作内容及应用
韶关城市规划三维辅助决策支持系统利用三维仿真技术建立城市三维虚拟环境，在城市规划、建设的各阶段进行城市现状及规划的三维模拟描述，为决策者提供直观、科学、准确的城市规划宏观决策支持，满足规划业务审批管理的应用、成果的展示及规划方案管理和评审的需要。
韶关城市规划三维辅助决策支持系统项目主要包含软件和三维数据建模两方面的工作。项目共投入280万，计划在三年内完成。2011年6月开始进行系统开发和三维建模，2013年5月份，系统主要体系结构开发完成，并完成韶关主建城区三维模型数据生产制作。
（1） 数据建设内容
数据建设主要包括数据标准制定和三维数据建模两部分。
制定数据标准和技术规范是实现系统互联互通、资源共享的重要基础工作，也是后期数据更新、管理、维护的依据。数据标准建设主要包括：三维数据采集与制作标准、三维数据更新规范。
三维数据建模是系统建设的基础，以及各种应用和分析的依据。初次项目建设覆盖范围为主城区50平方公里的基础模型建设工作（建筑物约有30平方公里）：其中包括约15平方公里的精细模型、10平方公里的标准模型、50平方公里的地形及市政配件模型。
（2）系统特色及基础功能
体现三维场景的美观和真实性；是一套安全、可靠、稳定，功能强大的系统。在应用于实际规划工作中，发挥辅助决策作用，系统的布局合理、操作简便。可进行场景浏览漫游、重点导航、路径导航、图层控制、场景输出等。三维数据应用广泛，可广泛应用于规划、市政、城管、公安、交通、旅游、房产等行业领域。
（3）城市规划辅助决策
提供直观的三维可视化环境；提供多种空间数据、规划专题数据的叠加分析功能；三维辅助设计、建筑信息查询。规划地块查询、用地红线查询、空间量测、地形分析、规划辅助分析。方案比对、日照分析、控高分析，视域分析、通视分析、指标分析，三维标注、图形绘制、路网绘制、规划元素库、三维模型库，管网查看、管网查询、管网统计、管网分析等。4.在城市规划中的应用实例
（1）规划方案对比分析
利用虚拟的三维场景，使城市的规划工作不在于仅仅建立在平面图上做规划，三维的场景模型使规划变得更简单直观。一般人都能参与到城市的规划中去。如某个小区的三旧改造工程，通过三维仿真模型，规划前后的场景就一目了然了，为设计者提供了思路。规划前后的场景如图1所示：
图1
（2）日照分析的功能
在城市建筑规划设计时，日照分析是必不可少的一个环节。通过对待规划建筑物的高度、形状进行模拟，应用TerraExplorer Pro 提供的接口，在系统中很容易就继续日照分析。如在城市的某个小区旁欲修建一座建筑物，建筑物对小区附近的楼房的日照影响分析情况如图2、3所示：
图2建筑物上午八点钟的日照情况
图3建筑物下午15点钟的日照情况
（3）地下管线信息的查询功能
在旧城区的改造中，决策者需了解地下管线的状况。可以直接三维系统中反应出来，如图4所示：
图4
（4）建筑信息的查询功能
将前期测绘的建筑物数据属性信息输入数据库中，使用户点击具体的建筑物时能够显示其详细的属性信息，在表达上更加直观。如图5所示：
图5
5.结语
三维仿真技术能够促进规划工作从“定性分析”到“定量分析”，从“平面规划”向立体规划“的转变，实现城市规划的精细化、科学化管理。三维仿真技术的应用，明显的提高规划审批的效率和方案设计的科学科学性，避免了传统规划评审采用大量设计文稿的方式，极大提高了设计单位、业主单位和管理单位的沟通效率，协调了与周围建筑群的空间、色彩、材料，有利于体现城市的特点，促进城市的可持续发展。
参考文献：
[1]彭一刚著，建筑空间组合论，北京；建筑工业出版社，2008.
[2]朱礼俊，《论建设三维虚拟城市的决策依据》。2006年综合性测绘学会研讨会论文集，宁波测绘学会，2006.
