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三维数字城市范文1
基础空间数据作为社会发展中基础性、关键性战略资源，为政府管理辅助决策等方面提供了资源保障，在政府部门信息系统建设中发挥了巨大作用［1］。但是，随着“数字城市”建设的推进，随着公共安全、应急联动等对基础空间信息的保障能力提出新要求，目前共享方式已不能满足需要［2］，建设三维数字城市，不仅大幅提升城市基础数据的开发利用水平，而且对政府部门间、不同行业的信息资源共享服务应用具有重要的借鉴价值。
1建设意义
该项目的实施建设：不仅有利于提升整个城市的综合实力，而且有利于城市经济运作与国际市场协调，是推动改革的重要举措。能实现对城市地理空间信息资源的合理规划和有效管理。能彻底改善“信息孤岛”现象。能较好实现各类地理空间数据的整合，维护更新现势数据。将在土地利用动态监测、农业、林业、防汛防灾、城市规划乃至日常生活等领域具有广泛应用前景。
2系统建设目标
系统的建设目标：“数字城市”是一个由多种高新技术支持的计算机网络信息系统。它不仅能在计算机上建立虚拟城市，更主要的是能促使城市不同部门、层次之间的信息共享，减少资源的浪费和功能重叠，进而从宏观全局的角度制定城市规划和管理的整体战略［5］。“数字城市”的基本内涵包括以下几个方面：城市信息资源的开发与应用；城市信息基础设施建设；城市信息技术的开发与信息产业的发展；城市信息化的标准、规范与法规的制定；信息人才的培养与信息知识的普及。
3系统体系架构
系统的整体体系结构遵循三层架构体系，包括数据层、逻辑层和应用层3个应用层次。采用B／S结构的组织模式，为政府提供对多种数据等的管理，系统采用ArcServer为GIS平台，Oracle为数据库服务器，利用多种软件技术，实现对国土规划数据、安全生产数据等的显示、查询、统计等功能，为城市规划管理工作提供支撑。总体结构图如图1所示：数据库层：为系统提供基本的数据服务。逻辑层：包括GIS服务层和系统功能层2个层：GIS服务层提供底层GIS管理服务；系统功能层在开发接口之上封装一套统一开发接口，实现对底层数据的访问。应用层：此层是系统主要应用模块，用户通过桌面访问系统数据，进行查询、统计分析等工作。
4系统功能设计与实现
系统要为政府网络办公和对外服务提供应用，大部分用户通过浏览器来应用系统，政府管理员使用桌面系统维护系统数据。系统运行网络架构。根据系统的设计目标和用户需求，三维数字城市平台由三大子系统组成：三维展示子系统、数据管理子系统和共享服务子系统。系统主要通过局域网及专网实现信息共享，满足市政府对三维数字城市平台的数据访问及编辑的要求。
4．1三维展示子系统
三维展示子系统根据用户的需求，设计了系统登录、图层控制、专题应用、空间分析、路径浏览、视图工具、信息查询等功能模块。图层控制：能够对图层的分类、顺序、是否可见等内容进行管理。空间分析：包括量测、通视分析、填挖分析、淹没分析等分析功能。路径浏览：包括地面浏览、航空浏览等功能。视图工具：包括双屏联动、地形编辑、影像影藏等功能。信息查询：包括关键字查询、点击查询、空间查询等功能。辅助工具：包括热点添加、数据导入、方向指北等功能。
4．2共享服务子系统
（1）数据服务接口。提供有关的地理空间数据服务接口，将基础地理信息数据库中的DLG，DOM，DEM，电子地图、多媒体数据、三维模型数据、兴趣点等基础空间数据、元数据等成符合XML，WMS，WFS等标准的数据服务接口，可同时为多个部门的应用提供数据共享服务，达到数据统一更新、实时的目标。
（2）基础地理信息共享服务模式。由于委办局众多，各委办局对基础地理信息的数据需求、应用系统的开发模式均各不相同，平台提供4种共享模式。通过数据接口，直接在线访问的数据模式；基于服务的空间数据共享模式；基于图片的空间数据共享模式；通过介质拷贝，提供特殊需求的部门服务。
4．3数据管理子系统
提供海量影像数据和DEM数据的合成工具，可生成三维平台中的应用场景。在三维平台后续实际应用中，使用合成工具可方便完成影像数据和DEM数据的更新。
4．4系统实现主界面图
根据设计要求，系统最终主界面。
5结语
三维数字城市范文2
关键词：城市地下管线、数据库、三维数字模型
中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：
引言
法国作家雨果曾说,下水道是“城市的良心”，从这个角度来说，市政工程就应该是“良心工程”。改革开放以后，我国城市化建设飞速发展，城镇不断地扩大。然而对于各级城市管理者而言，通常重地上、轻地下，重审批、轻监管，重建设、轻维护。并且地上是面子工程，自然要重视；地下反正“看不见”，什么都不是，所以没有多少城市管理者会重视，也就是地下的建设与管理滞后而引发不少的后果。
2010年7月南京野蛮施工引起地下丙烯管道爆炸事故。也就在去年夏天，我们就见证了这样一个笑话。中国的心脏—北京，在短短的3个小时内，便呈现出一片“水世界”景象。面对突如其来的洪水，众多外出的市民都没来得及返回家中，于是大街、地铁、天桥上出现了多道美丽风景，“水帘洞”“大瀑布”等在这座繁华的大都市一一出现。甚至有人葬身在这场暴雨中，这无疑是一个城市的悲凉。相反6百年历史的紫禁城安静的屹立在北京的中轴上注视着这一场暴雨带来的动荡，这值得我们深思。
城市地下管线数据库现状
许多城市有这样的通病，地下管线陈旧超期服役，并且年久失修，加上野蛮施工、无序作业，市民苦不堪言。以上现象已经引起了城市管理者的重视，城市不应只有华丽外表，人们的生活应更加方便、更加舒适、更加满意生活环境。道路的反复开挖少了，拉链马路少了，野蛮施工少了。也由于城市土地资源有限，城市建设向地下空间拓展与发展是必然的趋势，怎样有效、可控、有序的发展地下空间是城市管理者正在思考的问题。于是本世纪初已有不少城市开展地下管线普查，并建立城市地下管线数据库。但城市地下管线历史久远，管种多，权属单位多。因此这样的数据库数据多，冗余量大。并且此数据库调用及查询都是图纸结合数据表，不够直观，调用及查询效率低，非专业人士难以看懂及读懂这些数据。因此运用二维图纸加数据表形式的城市地下管线数据库难以面向社会与公众，难充分达到共享、共利用。况且国内大部分城市的城建、电力、电信供水等单位各自为政，有关数据共享困难，利用率不高，查询复杂的现状，更使城市地下管线数据更新及维护很难跟上城市发展建设步伐。图纸加数据表的二维城市地下管线数据库模式，已经难以对大量管线信息进行有效描述和表达了。
地下管线数据表及管线地形图
建立城市地下管线三维数字模型
如今建立三维图形软件已应用相当广泛，它们具备了方便灵活三维建模能力和编程方法。城市三维数据模型已有不少城市开展，技术已经相当成熟。运用现有城市地下管线数据建立城市地下管线三维数字模型也有相当有识之士提到日程中来。有些城市也在不断探索中 。
城市地下管线三维数字模型的建立是建立城市地下管线可视模型，同时也进行数据链接。对管线走向连接关系、管线材质性质、埋设时间、权属关系等各种特征进行描述，总之它能直观描述管线的三维特性及管线空间间距及关系，能真实地反映城市地下管线的空间分布状况。它具有可视性、直观性、查询更简捷，可供不同专业人士可读、可查询。有效解决了原来二维图纸加数据表的地下管线数据库模式不直观、复杂性、共享共利用实现难等弊病。同时对数据三维模型进行分层分色，即可专项地下管线查询，也可的不同部门、不同权属地下管线维护、更新进行技术支持。达到资源共享利用、共同建设，使数据库建设越愈完善，进入良性发展。
地下管线三维数字模型可视图
城市地下管线三维数字模型的建立是加快了城市地下管线信息化建设与应用，在城市地下管线信息系统中实现地下管线的三维显示与管理可使系统的直观性和可操作性得到大大的改观，系统不仅可以描述管线位置数据、标高、各种特征数据及相邻管线间空间距离，也可运用综合处理模块实现地下管线属性查询、更新，也可进行断面分析、净距分析、节点交叉口分析及安全管理。城市地下管线三维数字模型是在海量城市地下管线数据下进行仿真模拟，能优化决策，同时三维可视化可以建立全局观念，使得原本运用平面显示下错综复杂的地下管线变得更加清晰明了。在城市地下管线三维数字模型下进行纵观全局地智能分析、合理布局，这样城市地下管线三维数字模型也可广泛应用于规划审批。
当然城市地下管线三维数字模型在城市管理建设中也可得到广泛应用。如城市地下管线规划、施工设计中运用，设计者可调用城市地下管线三维数字模型，直接把设计部分叠加到城市地下管线三维数字模型中，进行设计方案优劣选择、设计方案优化。城市地下管线三维数字模型也可提高城市地下管线维护及施工的工作效率，由于城市地下管线三维数字模型有着便捷、直观查询功能，可使维修、施工人员更直观了解地下管线分布状况，解决了维修、施工无目标开挖、随地挖的乱象，提高维修与施工的效率。我想城市地下管线三维数字模型能够运用到现在流行的非开挖盾构施工中去，真是可以大大提高施工的效率，也给施工安全得到有力保障。
城市地下管线三维数字模型的建立基础上也可后续开发增加模拟演算、监测功能，在恶劣天气来临前，进行暴雨量、下水道排水量模拟演算及监测，可供城市管理者提供有力数据，为提前排涝分流、提前预警作出决策提供技术支持。
四、结束语
建立城市地下管线三维数字模型我们许多城市在实施中，使它更具有简捷性、直观性、可视性、可操作性，更需要城市许多部门协同努力。为了相关各部工程调用资料方便、可享用、可操作等，也需要我们为该项目献计献策。同时也相关部门制定统一标准及规程，才能够建立具有兼容性、通用性、标准性、共享性、科学性的城市地下管线三维数字模型。
Abstract: along with the urbanization construction leap development, the existing urban underground pipeline database is difficult to keep up with the city construction needs. This article mainly expounds the present situation of the urban underground pipeline database, 3 d digital model of the underground pipeline prospect and advantages.
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
长期以来，受资源产业模式和传统生产工艺的影响，国内矿山企业在信息化建设方面不同程度地存在短期效益、重“硬”轻“软”等现象。由于采矿井下作业处于地表深处，地质条件复杂，环境恶劣，瓦斯、粉尘、水害、顶底板事故、火灾隐患难以探测和辨识，大型事故时有发生，给我国采矿生产造成了重大损失，也极大地危及了矿工的人身安全。信息化程度低下往往导致矿山在开拓设计、巷道布置、采掘设计、接替安排、进尺计划等生产方面没有充分的安全性、可靠性和合理性保障，由此引发了通风、防尘、运输、排水、支护、注浆、供电等系统的设计不合理、配套性不好、连动性不强、反映迟缓，造成避灾措施不利、系统抗灾能力差等诸多问题。要从根本上实现矿山安全、高效生产，除了技术更新和改造外，更重要的是建立一个完整的矿山数字化系统，以实现矿山地上地下所有时间、空间对象的透明管理，矿区的气象、地形、水文、建筑、道路、桥梁、地面设施以及地下的岩层、断层、裂隙、陷落柱、水体、瓦斯和各类地下工程和地下设施统一集成管理，整个矿山从勘探、规划、设计、生产到管理等全过程都能兼顾工艺的先进性、设备的可靠性和生产的安全性，大幅度地提高抗灾能力和生产效率。
数字化矿山（Digital Mine）是在首届“国际数字地球”大会上被提出，于2008年末被列为国家“863计划”，其科学研究与实践已开始应用于国内行业领域之中。数字化矿山以遥测遥控、网格GIS和无线通讯为主要技术手段，在统一的空间框架下，对矿山地上地下整体、采矿过程及其引起的相关现象进行全面监控、统一描述、数字表达、精细建模、虚拟再现、仿真模拟、智能分析和可视化决策，保障矿山安全、高效、绿色、集约开采，实现采矿自动化、智能化，推动采矿科学与技术的创新发展。数字化矿山的特点为基础信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决策处理集成化。
虚拟现实（virtual reality），VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
系统建设目的
三维数字化矿山集成管理平台利用VR等先进的技术手段，提供给使用者一个模拟真实生活环境的数字立体矿山，用户不仅可以辨识山河、地面建筑与井下巷道、设备设施等，并且在系统的辅助下，可对矿山进行安全生产监管、日常生产进度管理、应急培训及应急救援辅助决策支持，做到矿山管理的可视化、信息化。
构建数字矿山三维场景“一张图”工程
利用矿区三维地形数据库场景，并在此基础上叠加二维矢量空间数据（如：道路、河流、地名地址等）、矿区地面建筑三维模型以及地下巷道三维模型、设备设施模型等多源数据，最终构建基于三维地形数据库之上的数字化矿山三维场景“一张图”工程。
构建数字化矿山信息服务一体化平台
基于空间地理位置以及相应的时空属性，在数字化矿山三维场景“一张图”工程基础上，通过对系统平台软件接口开发和应用，集成各个矿区现有的工业电视监控系统、瓦斯监控系统、人员定位系统、风井通风机自动控制系统、皮带传输监测系统及采区变电所电力监测系统、提升监控系统等自动化控制子系统，融合现有其它资料信息，共同整合到数字化矿山三维场景“一张图”工程之中，实现矿山信息的资源共享、解决信息孤岛的问题，真正构建成“数字化矿山”信息服务一体化平台。
实现数字化矿山的可视化管理应用
在强大引擎支撑的“一张图”工程和信息资源整合服务一体化平台基础之上，通过对矿山管理者、监督者、生产者等各阶层人员的业务需求的整理和分析，进行相应的软件应用层专题功能开发，实现对矿山的基础资料、设备设施、动态监测、应急信息等的可视化管理，为矿山的生产管理、安全运营、培训考核和应急救援指挥等提供管理、决策服务平台。
综上所述，通过构建数字化矿山三维场景“一张图”工程，集成各矿区现有系统资源信息的基础上，通过对专题应用功能的软件开发，利用网络传输和分发服务技术，最终搭建成为三维数字化矿山集成管理平台，为政府和企业在矿山的生产管理、安全监督、救援指挥等方面提供了一个全新的、综合性的、可视化技术平台。
系统架构设计
三维数字化矿山集成管理平台逻辑上从上到下，依次为支撑环境层、数据层、服务层和应用层，具体结构如图1所示。
·数据层
数据层分为地理信息数据、设备交换数据和系统管理数据三个部分：
（1）地理信息数据
该部分包含了矿区正射影像数据、基础地理数据（道路、河流、建筑、高程等）、三维模型数据（地形、地上建筑物、地下井巷、仪器设备等）、矿区测量数据、矿山基础资料数据、其他GIS数据等。其中矿山基础资料数据包括：矿山地质图、地形图、矿体分布图、矿山勘探报告、矿山勘探基础资料、矿山储量核实成果资料、矿山工程布置资料等基础资料。
（2）设备交换数据
存贮如瓦斯监测设备、井下小灵通通讯设备、生产视频监控设备、人员定位设备等专项设备接收到的交互数据。
（3）系统管理数据
存储系统运行所需的各项参数、配置、表单等数据。
·服务层
服务层包含了功能服务和数据服务：
（1）空间数据引擎（SDE）
系统以基于空间数据库的 GIS 平台为支撑，进行海量数据的管理，为实现准确、快速的空间相关的综合查询和分析，提供有力支持。
三维数字城市范文5
关键词 : 三维建模 ; 立体测图 ; 真正射影像
Abstract: The 3D model of city is a city terrain, over ground and underground artificial built (structure) three-dimensional expression of the building, to reflect the spatial position, city of object geometry, texture and attribute information. This paper introduces the basic principle, 3D city modeling technology, production process, technical characteristics of the content.
Key words: 3D modeling; stereo mapping; true orthophoto
中图分类号：P25 文献标识码：文章编号:
引言:城市三维建模旨在综合运用“3S”技术、三维建模与可视化技术，以多尺度遥感对地观测技术为手段、以1:1000标准分幅和行政单元为基础作业单元，设计一套人机交互方式的城市三维建模技术流程，利用DEM、DOM、TDOM、DLG构建城市建筑物的几何模型，实现从DOM、TDOM和带有定向参数的原始影像上提取建筑物各个面的纹理，并对纹理信息进行处理，最后在建筑物几何模型上粘贴纹理生成城市三维模型。从而以较低的建设成本，较高的建模效率满足城市三维建模的要求，实现对城市现状的三维模型快速建立，满足不同用户的需求，为城市管理提供可视化的手段。
一、城市三维建模基本准则
1）分幅建模
为了便于数据库存储和系统调用，以1:1000标准分幅为单位作为建模的基本单位，DLG、DOM、DEM和TDOM也相应的以此单位分幅。
2）地物取舍
在城市三维模型中需要反映出城市的主体结构，对较大型建筑物要反映出其真实形状，对于小型建筑物，对全局影响不大的地物可以进行综合，以纹理影像代替细节。通过对地物的综合取舍可以有效地提高建模的效率。
3）特殊建筑物
由于地表存在大量的非规则建筑物，例如镂空建筑物（凉亭、加油站等）这种有顶部，而下面为空的建筑物，利用航空摄影方法进行建模只能表现建筑物的顶部结构，而不能构建出内部结构，因此需要对这类建筑物进行单独建模。
4）模型优化
建模场景中单个物体的面数不能太多，可以首先在二维矢量图中对建筑物的边线进行综合，将距离较近的线进行综合，使建筑物的形状尽量规则、简单，这样可以降低整个场景的面数，在纹理贴图时也可以节省时间，同时还可以提高交互场景的运行速度。
5）建模效率
需要采用高效的建模方法来构建地物模型。针对复杂地物，尽量把模型做成是可以组装的；对于需要手动建模的地物，选择建模软件（3DSMax、Maya、Sketchup、Mudbox、VirtuoZo、Photoshop等）进行建模。
二．三维模型制作技术路线
三维模型数据既应满足数字城市又应满足数字规划两方面的需求，将同时保证数据精度和美观度。因此建模方法以影像作参考依据，对测区范围内航空摄影的高重叠率遥感影像进行处理，并产生出建模过程中所需要的DSM、DEM、DOM和TDOM数据。通过全数字摄影测量系统采集到的矢量数据，基于DSM、DEM进行立面处理得到建筑物的几何模型，然后将建筑物几何模型投影到带有定向参数的航空摄影遥感影像和TDOM上，自动提取建筑物的纹理信息，最终生成建筑物完整的三维模型。三维模型制作技术路线如图1。
图1 三维模型制作技术路线
1）立体摄影测量技术
基于航空摄影测量和空三加密技术快速搭建三维城市模块，能够获取高精度的建筑高程信息，保障数字城市业务对高精度城市模型的需要。同时其高效、真实、精准的特性为业务应用快速提供准确的数据源，方便用户尽快开展行业应用。
2）真正射影像（TDOM）处理技术
与普通数字正射影像产品的区别是：三维建模区所用的背景图对所有建筑物都进行了中心投影纠正，从而保证建筑物无投影差。
利用全数字摄影测量系统，在立体环境下采集建筑物几何特征信息。摄影测量系统所采集的建筑物矢量数据，是制作三维建模区背景图的数学基础，利用此数据对正射影像数据进行再次精纠正，即可消除建筑物投影差。
正射影像数据精纠正之后，利用专业的正射影像镶嵌软件，为任何来源的正射影像提供完全自动的整块的色彩平衡和无缝镶嵌。
三．城市三维模型数据生产
1）矢量采集
利用全数字摄影测量系统，在立体环境下采集建筑物几何特征信息（图2）。
图2 建筑物矢量采集
2）三维模型生成
利用专业三维建筑物制作软件自动生成建筑物三维模型（图3）。
图3 自动生成三维模型数据
3）顶部纹理贴图
由于真正射影像已经消除了建筑物投影差，使得矢量信息与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（图4）。
图4 顶部纹理自动提取
4）建筑物侧面纹理贴图
a.影像贴图模型侧面纹理
本项目城市建筑物影像贴图模型侧面纹理部分采用影像贴图，提取正射影像作为建筑模型的侧面纹理（图5）。
图5 影像纹理模型
b.照片贴图模型侧面纹理
照片贴图模型采用实地采集照片作为侧面纹理（图6）。
图6 照片纹理模型
四．三维模型制作技术特点
1）利用数字微分纠正技术，改正原始影像的几何变形，对影像进行重采样，使影像视角被纠正为垂直视角而形成的影像图。而传统正射影像并不是完全消除了投影差的所谓“真正射”。
2）避免了高大建筑的倾斜对其它地物的遮挡。
3）图上的所有人造三维物体，例如建筑物和桥梁等，都被安放在它们真正的位置上，没有产生由高度的起伏而引起的位移。
4）利用真正射影像和数字地表模型进行叠加可以很方便地生成三维城市地面模型。由于建筑物等已经被纠正到垂直视角，所以三维建筑等的顶部影像能够和数字地表模型完美叠加。
5）在高架桥、立交桥等人工修建的桥梁处，因采用三维建模制作，故在真正射影像上我们采用还原原始地面的方式，使其在三维场景中显示地更真实。
五．结论
城市三维建模是以立体测量三维建模为主要工作内容，建模要求模型结构完整、平面和高程精度高、重点道路和市中心区域模型效果精美。最终建模成果可配置于三维地理信息平台上，用于展示及辅助决策，未来成果的应用将延伸到地下管线、数字城管、规划等，初步构建以三维仿真为技术基石，城市综合管理为目标的数字虚拟城市。
参考文献：
[1] 熊祖强．工程地质三维建模及可视化技术研究[D] 武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所，2007．
[2] 高山.三维城市模型若干关键技术的研究[D].武汉：武汉大学，2004
三维数字城市范文6
【关键词】LIDAR；数字高程模型测绘
1、前言
激光雷达技术简称为LIDAR： 该技术可以实现空间三维坐标的同步、快速、准确地获取， 并根据实时摄影的数码像片， 通过计算机重构来实现大型实体或场景目标的3D 数据模型， 再现客观事物的实时的、真实的形态特性， 为快速获取空间信息提供了简单有效手段。
根据载体的不同， IIDAR 技术主要分地面三维激光扫描技术和机载激光雷达扫描技术两大类， 顾名思义， 地面二维激光扫描系统的空间载体是地面， 类似于传统的地面近景摄影测量。它将激光扫描仪直接与数码相机、GPS 相结合， 对目标物进行扫描成像， 获取激光反射回波数据和目标表面影像， 并在软件支持下构建三维数字模型和纹理的精确贴加， 从而达到目标物快速、有效、精确的三维立体建模。经过改装， 地面三维激光扫描系统不但可以安置在固定设备上， 也可以装载在运动的汽车上， 进行连续的二维场景和目标形态的空间数据采集。
机载激光雷达系统则是一款高速度、高性能、长距离的航空测量设备， 该系统由激光测高仪、GPS 定位装置、IMU（ 惯性制导仪） 和高分辨率数码照相机组成， 实现对目标物的同步测量。测量数据通过特定方程解算处理， 生成高密度的三维激光点云数值， 为地形信息的提取提供精确的数据源。
2、激光雷达时测易的原理
与普通光波相比， 激光具有方向性好、单色性好、相干性好等特点， 不易受大气环境和太阳光线的影响。使用激光进行距离量测可大大提高了数据采集的可靠性和抗干扰能力。当来自激光器的激光射到一个物体的表面时， 其中一部分光会反射回去， 而被激光雷达所配备的接收器所接收。当仪器计算出光由激光器射出到返回到接收器的时间为2t 后， 那么， 激光器到反射物体的距离（ d） = 光速（ c） ×时间（t）/2。
在LIDAR 系统中， 结合GPS 得到的激光器位置坐标信息，工NS 得到的激光方向信息， 就可以准确地计算出每一个激光点的大地坐标X、Y、Z， 大量的激光点聚集成激光点云， 组成点云图像。这就是机载激光雷达的测高原理。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲， 拿频率为每秒一万次脉冲的系统来说， 接收器将会在一分钟内记录六十万个点， 数口相当可观。很多LADAR 系统还能记录同一脉冲的多次反射，激光束可能先打在树冠的顶端， 其中的一部继续向下打在更多的树叶或枝干上， 有些甚至打在地面上被返回， 这样就会有一组多次返回的具有X、Y、Z 坐标的点记录， 并分层表示。利用这个特点， 我们可以通过分类和滤波处理， 获取地面高程， 以及树高及建筑物的高度等信息。利用机载工ADAR 系统进行测高作业， 根据不同的航高， 其平面精度可以达到0.15～1m， 高程精度可达到10～30cm， 地面分辨率甚至可达到厘米级。可以说， 机载LIDAR 系统是为综合航摄影像和空中数据定位而设计的新技术手段， 它能为测绘工程、数字地图和GIS 应用快速提供精确的空间坐标信息和三维模型信息。
3、激光雷达技术在测绘中的应用
3.1 快速获取数字高程模型
LIDAR 技术最主要的数据产品是高密度、高精度的激光点云数据， 该数据直接反映点位的三维坐标。通过自动或人工交互处理， 把人射到植被、房屋、建筑物等非地形目标上的点云进行分类、滤波或去除， 然后构建不规则二角网TIN， 就可以快速提取DEM。由于激光点密度大， 数目多， 使得生产高精度、高分辨率的DEM 也成为可能， 因此它是解决快速进行DEM 数据采集的最有效方法， 其产品精度甚至可以满足多行业对高程的需求。
3.2 基础测绘的实施
除了数字高程模型， 基础测绘的“4D”产品还包括数字正射影像（ DOM） 、数字线划地图（ DLG） 和数字栅格地图（ DRG） 。对于DOM 和DLG 两种产品， 其生产也不能缺乏高精度三维信息的支持。
例如：DOM 是在DEM 提供精确的地形信息的前提下， 进行数字微分纠正得到的。如果没有可靠的DEM 资料， 传统生产DOM 方法是通过数字摄影测量的方法实现的。数字摄影测量作业工序繁琐， 设备要求和技术路线非常严格对生产人员的技能要求比较高； 而机载激光雷达优化技术提取的地面三维坐标， 完全满足高精度影像微分纠正的需要， 使得DOM 的生产变得相当容易， 可以无需使用数字摄影测量这种昂贵的专业平台， 在一般的遥感图像处理系统中即能实现规模化生产。此外， 高精度的激光点云数据还直观反映植被和地物的三维信息， 利用这些资源， DLG 地形地物的判读和量测更加准确， 数据的采集变得更加容易。
3.3 精密工程测量
很多精密工程测量， 都需要采集测量目标的高精度三维坐标信息， 甚至需要建立精确的三维物体模型， 比如： 电力选线、矿山和隧道测量、水文测量、沉降测量、建筑测量、变形测量、文物考古等等行业。地面和机载LIDAR 就是解决这种实际问题的最有效手段。通过数码像片获取的纹理信息与构筑物模型进行叠加构建三维模型， 是进行景观分析、规划决策、形变量测、物体保护的重要依据。
例如： LIDAR 技术为公路、铁路设计提供高精度的地面高程模型DEM， 以方便线路设计和施工土方量的精确计算。在进行电力线路设计时， 通过LIDAR 的成果数据可以了解整个线路设公共区域内的地形和地物要素情况。在树木密集处， 可以估算出需要砍伐树木的面积和木材量。在进行电力线抢修和维护时， 根据电力线路上的LIDAR 数据点和相应的地面点的高程可以测算出任意一处线路距离地面的高度， 这样就可以便于抢修和维护。
3.4 数字城市建设
数字城市是21 世纪以来， 很多地方正在力争构建的信息化目标。空间信息作为数字城市的基础框架和平台， 是构建数字城市的重要研究课题。LIDAR 系统可以获取高分辨率、高精度的数字地面模型和数字正射影像， 提供了构建数字城市最宝贵的空间信息资源， 因此是数字城市建设的重要技术力量。
数字城市还需要构建高精度、真三维、可量测， 具有真实感的城市三维模型作为管理城市的虚拟平台。但是采用传统技术， 进行城市三维建模是精雕细琢的工艺， 工作量很大， 效率非常低， 而且效果并不好， 影响了数字城市服务面的宽度和深度。利用LIDAR 技术对地面建筑物进行空中激光扫描或地面多角度激光扫描， 可以快速获取目标高密度高精度的三维点坐标，在软件支持下对点云数据进行模型构建和纹理映射， 多方面地构建大面积的城市三维模型。并可以实施快速动态史新， 为数字城市建设基础数据源的持续性、历史性提供了确实的保障
