(完整版)城市建筑三维建模工艺方法研究毕业设计
建筑物三维模型重建的方法与实现
• 数字城市 • 数字考古 • 虚拟现实 • 数字娱乐
研究背景
➢ 建筑物三维模型重建
• 基于图片 • 基于激光扫描数据
一、课题研究背景 二、建筑物表面的数据获取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角网格化简 五、目标物体移除与纹理修补技术 六、总结
数据获取系统
➢ 系统的组成：
• 激光扫描仪 (1)横向：系统相对定位数据 (2)纵向：建筑物表面模型数
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一、研究背景 二、建筑物表面的数据获取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角网格化简 五、纹理修补技术 六、总结
纹理修补
➢目的：
在采集到的纹理图片中移除建筑物前的遮挡物 体，并用适当的纹理填充。
➢方法：
• 对要移除的遮挡物进行提取 • 对该目标区域沿轮廓线逐样本块进行修补。
三维点云预处理
➢作用：消除噪声干扰 ➢方法：
•滤波优化：消除噪声，提取背景层。 •平滑处理：平滑表面。
三维点云预处理
➢作用：消除噪声干扰 ➢方法：
•滤波优化：消除噪声，提取背景层。 •平滑处理：平滑表面。
建筑物初始模型的建立
➢ 三维空间点云的建立 ➢ 三维点云预处理 ➢ 生成初始网格模型
Rapidform三维空间点云处理软件。
• 根据代价值由小到大的顺序进行化简。
D2 (v)
(ax by cz d )2 (a2 b2 c2)
(ax by
cz d )2
( pTv)2
(vT
p)2
(v) ( pT v)2 p planes ( v )
(v)
城市三维建模方案技术设计(5) 任务书
专业、班级
地理信息系统12-1
指导教师姓名
杨金玲
职称
副教授
从事
专业
地理信息科学
是否外聘
□是 否
题目名称
城市三维建模方案技术设计
一、设计（论文）目的、意义
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
主要研究内容：
（1）城市三维建模技术方案设计包含的内容；
（2）城市三维建模的国内外研究现状；
（3）城市三维建模技术设计的撰写。
要求：
（1）城市三维建模方案技术设计一份；
（2）撰写2万字左右的论文一篇。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
1．毕业设计论文
2．应用实例成果
3．答辩演讲幻灯片
4、设计（论文）进度安排
1. 2015年12月07日—2016年02月28日：收集资料，学习相关知识，撰写开题报告；
[12]雷娜娜.数字西安三维景观系统的构建[D].长安大学2009
[13]张进洁.基于3DGIS的规划支持系统研究[D].中国地质大学（北京）2009
六、备注
指导教师签字：
年月日
教研室主任签字：
年月日
[8]张献慧.基于Skyline的房地产小区三维辅助开发虚拟仿真系统的研究[D].西安科技大学2012
[9]戴洪宝.基于Skyline的数字城市三维可视化系统的研究[D].西安科技大学2010
[10]付亚梁.基于三维GIS的城市空间规划辅助决策支持系统实现[D].昆明理工大学2010
[11]梁吉欣.基于Skyline的Web三维GIS应用研究[D].昆明理工大学2009
6. 2016年06月16日—2016年06月24日：做答辩演示文稿，准备答辩。
基于CityGML的城市建筑物三维建模研究
文件可以（ 但不是必须 ） 同时包含每个对象 的多个细
节 层 次 。另 外 ， ｉＧ Ｃｔ ＭＬ还 具 有 语 义／ 何 一 体 化 模 ｙ 几 型 以 及 应 用 领 域 扩 展 （ ｐ ｌａ ｏ ｏ ａ ｘｅｄ Ａ ｐ ｃｔ ｎ Ｄ ｍ ｉ Ｅ ｐｎ ， ｉ ｉ ｎ
［ 摘
要］ 城 市建筑物三维建模是虚拟 ３ Ｄ城 市建模的基础和 重要组成部 分。本 文对基 于 ＣｔＧ ｌ ． （ ｉ Ｍ ０ ｙ １
Ｃｔ Ｇ ｏｒｐ ｙＭａｋｐＬ ｎｕｇ ． 城 市地 理 标 记 语 言 ） 城 市建 筑 物 三 维建 模 技 术进 行 了深 入 的研 究 ， 要 ｉ ｅｇ ｈ ｒｕ ａｇａｅ１０， ｙ ａ 的 主
记语言（ ｉ Ｇ Ｌ 的探讨》 一文中已经进行 ｒ 细 Ｃｔ Ｍ ） ｙ 。 详
的介 绍 ， 本 文 中就 不再 赘 述 。 在
共享三维地理信息 的能 力 ， 将极 大地促 进三 维城市 ＧＳ的发展和应用 ， Ｉ 促进 三维地 理信息 的共 享 ， 为 也
数字 地 球 建设 鉴 定基 础 。
２ ＣｔＧ ｉ ＭＬ中建筑 物三 维建模 方 法和 内容 ｙ
建 筑物 三 维 建 模 是 Ｃｔ ＭＬ中最 详 细 的 主 题 之 ｉＧ ｙ
一
建筑物作为城市 内部的主要组成部分 ， 其三维建 模是虚拟 ３ Ｄ城市模型建模 的基础和重要组成部分 。 本文主要介绍如何 利用 ＣｔＧ Ｌ对建 筑物进行三维 ｉ Ｍ ｙ
８
・
北京测绘 ・
２ １ 第 ３期 ０ １年
基 于 ＣｔＧＭＬ的城 市 建筑 物 三维 建 模 研 究 ｉ ｙ
陈 引川 ’ 王青 山
基于3DS Max的城市三维建筑模型建模方法研究
２１ 第 １ ０ ２年 期
学术 研究 ７
基 于 ３ Ｓ Ｍ ｘ的城市三维建筑模型建模 方法研 究 Ｄ ａ
陈 丽金 （ 福建 省 国土 测绘 院
摘
福 建厦 门
３ １１ ） ６ ０２
要 ：讨论 了 ３Ｓ Ａ Ｄ Ｘ和 Ｐ ｎ ａ Ｘ ｘ ｏ ｔ ｒ Ｍ ａ ｄ Ｄ Ｅ ｐ ｒ ｅ 相结合 的建模 方法，阐述 了模型构建和模型优化 的过程 ，介绍
２ 模型 总体 设计
模 型采 用 ３ Ｓｍ ｘ软 件进 行城 市 建筑 物建 模 ， Ｄ ａ
首 先选 定 需 要 建模 的建 筑 物 ，在 航 片 上绘 出外 业工
作底图，接着利用数码相机对需要建模 的建筑物进 行外 业逐 幢 取景 ，然 后在 ３Ｓ ｍｘ 里建 立建 筑 物模 Ｄ ａ 型，贴上表面纹理，生成单幢． ａ 艾 ，最后对模 ｍ ｘ：件 型进 行 一 些 优 化 处理 ，在 保证 真 实清 晰前 提 下 ，使 文件 量尽 可 能小 ， 以便挂 接 数据库 。
图 ２模 型制作 的 工作 流程
３２建筑物模 型生成 ．
高 低层 间 向光 与 背光 的差 别 ，可 能造 成 同一 幢 楼 采
根 据 建筑 多边 形在 ３Ｓ ｍｘ 软件 中进 行 建筑 外 集 的 纹理 数 据 各 部分 明暗 不 一 ，需 进 行光 亮 度 和 色 Ｄ ａ
观 的 建 立 ，对 于 底 层骑 楼 、走 廊 、立 柱 等 尽量 做 到 调 的处 理 。
Ｐ ｎ ａ Ｘ ｘ ｏ ｔ ｒ插件 导 出生 成 ． 型 ； ａ ｄＤ Ｅｐ ｒ ｅ Ｘ模
３ＳＭ Ｘ软件 是 单文档 应 用程 序 ，即一次 只 能编 Ｄ Ａ
辑 一个场 景 。但 是 ，可 以打开 ３ Ｓ Ｍ Ｘ 的多个 副本 Ｄ Ａ
城市三维建模技术方案研究
城市三维建模技术方案研究摘要:城市三维模型是对城市地形地貌、地上地下人工建（构）筑物的三维表达，反映城市中对象的空间位置、几何形态、纹理及属性等信息。
本文阐述了城市三维建模基本准则，技术路线，生成流程、技术特点等内容。
关键词: 三维建模; 立体测图; 真正射影像Abstract:The 3D modelofcityis acityterrain,over ground and undergroundartificialbuilt(structure)three-dimensional expressionof the building,to reflect the spatial position,cityofobjectgeometry,textureand attribute information.This paper introduces the basic principle,3D city modelingtechnology,production process,technical characteristics of the content.Key words:3D modeling;stereo mapping;true orthophoto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。
城市三维建模技术方案
城市三维建模技术方案引言城市三维建模技术是指利用计算机技术和空间信息技术对城市进行三维模拟和可视化。
通过对城市的建筑、道路、地形等要素进行高精度的建模，可以帮助城市规划者和决策者更好地理解城市结构、发展趋势以及影响因素，从而为城市规划和管理提供科学依据。
本文将介绍一种城市三维建模技术方案，包括数据采集、建模方法、可视化与应用等内容。
数据采集城市三维建模的第一步是数据采集，主要包括地理数据和图像数据的获取。
地理数据获取地理数据获取可以通过多种方式实现，常用的方法有激光雷达扫描、航空摄影以及卫星遥感。
激光雷达扫描可以高精度地获取地面和建筑物的三维坐标信息，但成本较高；航空摄影可以通过航拍获取大面积地理数据，但分辨率较低；卫星遥感可以获取全球范围的地理数据，但分辨率较差。
根据不同的需求和预算，可以选择合适的方法进行地理数据采集。
图像数据获取图像数据获取一般采用无人机进行航拍，通过高分辨率的航拍图像可以获取城市建筑物的外观信息。
无人机具有灵活性高、成本较低等优势，可以方便快速地获取图像数据。
建模方法在数据采集完成后，需要对获取的数据进行处理和建模，以生成城市的三维模型。
地理数据处理地理数据处理主要包括数据预处理、数据配准和数据融合等环节。
数据预处理包括去除噪声、修复缺失信息等操作；数据配准是将不同数据源的地理数据进行匹配，保证数据的一致性；数据融合是将不同的地理数据进行融合，得到一幅全面准确的地理模型。
图像数据处理图像数据处理是将航拍图像进行处理，提取出建筑物的轮廓和纹理信息。
常用的方法包括图像分割、特征提取、纹理映射等。
建模算法建模算法是将处理后的地理数据和图像数据进行融合，生成三维模型的核心环节。
常用的建模算法有多视几何算法、立体视觉算法、三角测量等。
根据不同的建模需求，可以选择适合的算法进行建模。
可视化与应用通过城市三维建模技术生成的三维模型，可以进行可视化展示和应用。
可视化展示利用三维建模技术，可以将城市的三维模型以虚拟现实的方式进行展示，使得观察者能够沉浸其中，更好地理解城市的结构和特征。
如何进行城市的三维建模
如何进行城市的三维建模城市的三维建模是指利用计算机技术将城市的地理信息、建筑物和道路等元素以三维形式进行模拟和展示的过程。
在当今快速发展的数字技术和城市规划的背景下，三维建模成为城市规划、土地管理和旅游推广等领域的重要工具。
本文将从数据获取、建模技术和应用前景三个方面来探讨如何进行城市的三维建模。
一、数据获取三维建模的关键是数据获取，准确的数据是建模的基础。
目前常用的数据获取方式包括卫星遥感、航空激光雷达、无人机摄影测量等。
卫星遥感可以获取大范围的地形图和遥感影像，但其精度相对较低。
航空激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的信号来测量地面的高程信息，具有高精度和高密度的特点。
无人机摄影测量则利用无人机进行航拍，并通过图像处理软件进行影像拼接和三维模型生成，具有低成本和高灵活性的优势。
二、建模技术在数据获取之后，需要将采集的数据进行处理和建模。
常用的建模技术包括地理信息系统（GIS）、计算机辅助设计（CAD）和虚拟现实技术（VR）等。
GIS可以将空间数据进行储存、查询和分析，通过对地理信息的管理和处理，生成城市的空间数据库。
CAD可以利用计算机软件进行建筑物的设计和绘制，通过建模软件将二维图纸转化为三维模型。
VR技术可以将建模结果以虚拟的形式呈现给用户，让用户沉浸其中，实现虚拟现实的效果。
三、应用前景城市的三维建模可以广泛应用于城市规划、土地管理和旅游推广等领域。
首先，三维建模可以为城市规划提供可视化的工具，通过模拟不同规划方案的效果，辅助规划师做出决策。
其次，在土地管理方面，三维建模可以利用地理信息系统和建模技术，实现土地利用的合理规划和管理，提高土地的利用效率。
最后，三维建模在旅游推广方面也起到重要作用，通过将城市的景点、建筑物和街道以立体形式展示给游客，提升旅游的观赏性和吸引力。
除了以上三个方面，城市的三维建模还可以应用于交通管理、应急救援和安全评估等领域。
例如，三维建模可以结合交通流模型，优化道路网络的设计，提高交通运输的效率。
城市建筑三维快速建模方法的研究与实现
城市建筑三维快速建模方法的研究与实现摘要：文章以城市建筑三维快速建模作为研究对象，全面分析其发展现状，以相关理论原则为先导，从多个维度出发，推动三维快速建模在建筑开展中的实现，以期满足城市建设开发活动的客观要求。
关键词：城市建筑；三维快速建模；现状；实现引言三维快捷建模是以城市测绘信息资源为基础，在各种软件的框架体系下，对城市建筑开发过程中所涉及到各类建模要素进行汇总，进而实现对三维精细建模的合理补充，为城市开发工作的开展提供了必要的数据支持。
1.城市建筑三维建模的研究实际1.1基于空间信息技术的城市三维建模基于空间信息技术的城市三维建模在实际操作的过程中，充分利用数字地形图、遥感影像、数字高程建模以及激光扫描等技术数据资源，实现城市建筑信息的准确测绘。
在此基础上，利用DOM与DEM数据逐步构建起建筑施工区域的地表形态，地表形态模型构建完成后，则需要技术人员借助于DLG以及LIDAR 技術进行房屋模型的设置，最终形成完整的城市三维模型。
1.2基于虚拟现实技术的城市三维建模基于虚拟现实技术的城市三维建模以计算机技术为核心，借助于现代化的技术手段，将视觉、听觉以及触觉等感知融入到城市三维建模活动之中，增强城市建筑三维建模的体验感。
在进行城市三维建模过程中，技术人员通过对虚拟现实技术装备的穿戴，在计算机虚拟环境下对三维建模中存在的各类建筑结构进行交互，形成一个逼近真实的感知体验，成为现阶段城市建筑三维建模技术发展的主流趋势之一。
目前我国数字城市建设过程中所使用的三维精细建模更贴近于上文提及的第一种技术方案，在进行精细化建模的过程中，技术人员运用3D Max软件，对施工区域平面底图中的CAD数据进行必要处理，数据处理完成之后，根据城市建筑物设计的高度要求，建立起三维建筑模型，并在此基础上对建筑物的细节进行处理，使其更加接近与建筑物的真实情况。
2.城市建筑三维快捷建模实现所遵循的原则三维快捷建模在城市建筑开发活动的开展不仅需要各项技术的支持，还需要工作人员立足于三维快捷建模开展的实际，以科学性原则与实用性原则为引导，从宏观层面提升自身的思想认知程度，明确三维快捷建模的基本需求，进而全面提升城市建筑开发活动中三维快捷建模工作开展的效率。
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本科毕业论文（设计）题目：城市建筑三维建模工艺方法研究——化石林为例院（系）：信科学院专业：地信指导教师：雷震职称：教授评阅人：职称：2014 年 6 月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日摘要数字城市的提出给传统的地理信息系统（GIS）带来的不仅仅是许许多多的机遇，同时也可以看到很多挑战。
数字城市的特点在于利用真实的地理位置信息，包括其中的各种自然情况，以及建筑物之间的布局与拓扑关系，来搭建出城市的数字化信息框架，同时在这个信息框架中嵌入人们所需要的相应信息。
随着科技的进步和人们对信息需求的增长，传统的地理信息系统基于二维数据的查询分析功能已经不能满足市场对更直观、更海量的数据的需求，三维可视化的数字城市能够更加直观、更加真实的表达与展现空间信息，特别是随着虚拟现实技术、视景仿真技术以及硬件设备等等各方面的发展，更加加速了三维数字城市和三维GIS的发展。
在三维虚拟场景中，能够看到贴近事实的三维景观，并且能够通过动态交互的方式，观察和控制场景，达到与虚拟场景的交互[3]。
由于当前各行业对于构建城市三维GIS研究的高成本、长周期、大手笔且存在许多不足之处，基于GIS行业中三维领域这样的特点，本文就利用传统的软硬件来建立城市三维景观进行一些初步探讨，概述了三维GIS数据的特点及其获取方法，分析了基于3DMAX建立建筑三维模型的技术路线，并以地大东区化石林虚拟场景建立为例详细讨论了基于skyline构建仿真三维场景的实现方法，提出了建立城市三维GIS的作用、意义和发展前景。
关键字：三维，skyline，3DMAXAbstractDigital City proposed to the traditional geographic information system (GIS) the true location information , as well as a variety of natural conditions in which the layout and relationship between the various buildings , to create digital information framework of the city, while people can get relevant information embedded within that fr amework.However , with the development progress of the times and technology, geography dimensional query analysis and data processing and other information greatly failed to meet market and customer needs for massive data analysis , 3D visualization of digital city can provide the city with more real intuitive expression , especially with the development of virtual reality technology such as virtual modeling technology , visual simulation technology and virtual the three-dimensional virtual scene , feel the lifelike three-dimensional landscape , and can dynamically interact with , observe and control the scene , to interact with the virtual scene.Based on the characteristics of the various sectors of the current three-dimensional GIS Urban Construction cost , long cycle, generous , this article on overview of the theodolite prism combination in buildings without three-dimensionalcoordinate data acquisition part of the practical application , analyzed the AUTOCAD and 3DMAX establishment of urban -based 3D landscape technology roadmap , and to produce a digital district, for example detailed discussion of the three-dimensional scene modeling, dynamic simulation and real-time driving method, proposed three-dimensional GIS to establish the role of the city , the significance and development prospects.Keyword：3D,skyline,3DMAX目录第一章引言 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 本文主要研究内容 (5)1.4 实现方法和技术路线 (5)第二章三维模型数据获取 (7)2.1 数据特点 (7)2.2 遥感影像 (8)2.3 近景摄影测量 (9)2.4 激光扫描测量 (10)2.5 GISCAD数据导出 (10)第三章三维模型制作 (12)3.1 导入影像图 (12)3.2 影像图矢量化 (12)3.3 3DMAX建模 (13)3.4 注意事项 (15)3.5 贴图制作 (16)3.6 成果展示 (17)第四章基于skyline三维场景 (19)4.1 MPT制作 (19)4.2 Skyline支持的模型格式 (20)4.3 模型输出.......................................... 错误！未定义书签。
4.3.1 .X格式模型输出..................... 错误！未定义书签。
4.3.2 导出设置 ................................ 错误！未定义书签。
4.3.3 所记录的模型中心点坐标值文本格式 (21)4.4 XPL2格式模型的获取 ....................... 错误！未定义书签。
4.4.1 MakeXpl各项参数说明............ 错误！未定义书签。
4.4.2 操作方法 (22)4.5 模型点SHP文件的创建 (23)4.6 批量加载模型................................... 错误！未定义书签。
4.7 Bounding box的使用 ....................... 错误！未定义书签。
4.7.1 创建Bounding box的方法 ..... 错误！未定义书签。
4.7.2 重要参数 (24)4.8 成果展示 (25)第五章结束语 (27)5.1 过程中出现的问题及解决方案 (27)5.2 结论 (27)5.3 存在的问题 (28)5.4 前景展望 (29)5.5 致谢 (29)参考文献 (31)第一章引言1.1 研究背景和意义1.1.1 研究背景城市建筑三维建模是利用三维建模软件，选取特定的目标和区域根据采集到的数据建立三维模型，如：树木，建筑物，草地，道路，水系，以及一些辅助性的设施，如天桥，路灯，消防栓等等。
前微软首席执行官比尔盖茨认为，在今天的世界上，如果一个城市不跟踪最新的理念，把现有的技术应用到极限，明天可能他就会变成一个鬼城。
说明人们不该把视线停留在现有的二维城市空间数据上，二维的城市空间数据逐步被三维空间数据取代是未来地理信息发展的必然趋势。
目前三维虚拟场景的主要技术点在于通过三维建模技术建立三维模型，在城市信息化平台上，将这些模型编制到相应的三维空间中，以此产生逼真的环境，使用户在视觉上有一种“如临其境”的感觉，它以视觉和听觉的形式反映了设计者的思想，使用数字化的虚拟场景模拟技术代替了过去借助传统沙盘模型来展示真实场景的方法。
三维空间信息的表达效果是传统的二维空间信息远远所不能比拟的。
1.1.2 研究意义假想在未来一个年轻的孩子对数字地球的成果进行参观，在戴上专业的显示头盔后，他看见如同真实场景一般的三维画面，使用遥控器可以对眼前的画面进行相应的操控，放大、缩小、移动；慢慢放大眼前显示的三维场景的分辨率，可以依次看见大陆，之后是乡村、城市，最后是住房、街道、消防栓、树木以及其他天然和人工的大大小小的地物。
他利用带有透视的漫游功能来欣赏眼前的3D视图，眼前被发现的区域引起他探究的兴趣。
当然，地形仅仅是她能与之互动的多种数据之一。
利用声音辨别能力系统，他能够获取类似于植物和动物的物种分布、实时天气、道路、政治范围、人口等等各个方面自己需要的信息。
他也能让他和其他学生收集到的相关数据作为现有的实时数据的具体化，这些信息都能被完整无损的融入当前的数字地图或者地形数据。
使用遥控器单击连接按钮，他能够获得他所看见的事物的更为详细的信息，例如，为毕业旅行去国家地质公园游玩作准备，他计划徒步去看大片的岩浆岩，他刚刚阅读到关于沉积岩的知识。