三维数字城市建模技术
智慧城市三维实景建模解决方案
项目总结与成果展示
实施过程
02
在项目实施过程中，我们采用了最先进的激光扫描技术和无人机航拍技术，获取了大量的城市数据，并通过高效的数据处理和建模技术将数据转化为三维实景模型。
成果展示
03
经过一年的努力，我们已经成功地完成了智慧城市三维实景建模系统的开发，并建立了一个完整的、精细化的三维实景模型，该模型覆盖了整个城市的重点区域和建筑物。
三维实景建模：基于采集的数据，利用三维可视化建模技术，构建城市三维模型。
应用与推广：为智慧城市各领域提供应用标和实施计划
02
技术架构
1
总体技术架构
2
3
通过云计算提供强大的计算、存储和数据处理能力，实现高效、可靠的三维实景建模。
基于云计算的技术架构
采用模块化设计，方便扩展和升级，满足不同智慧城市建设的需求。
噪音监测
实时监测城市环境
05
实施挑战与解决方案
挑战二
数据处理成本高。
挑战一
数据采集效率低。
挑战三
数据质量难以保证。
数据采集与处理的挑战
建模技术复杂度高。
挑战一
挑战二
挑战三
实时可视化需求高。
模型精度与效率难以平衡。
03
三维建模与可视化的挑战
02
01
数据存储成本高。
挑战一
数据备份及恢复难度大。
挑战二
可扩展性架构
建立完善的安全体系，保障数据和系统的安全性。
安全性架构
03
数据精处理
利用先进的算法和技术对数据进行精细处理，如点云数据处理、图像匹配等，提高建模的精度和效率。
数据采集与处理
01
多源数据采集
通过多种传感器和拍摄设备获取多种类型的数据，如图像、视频、激光雷达等。
基于3dsMax的城市三维建模技术
关键词 ： ３ ｄ ｓ Ｍａ ｘ ； Ｓ ｋ ｙ ｌ ｉ ｎ ｅ ； 城市三维模型 ； 数字城市
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ３ ｄ ｓ Ｍａ ｘ ； Ｓ ｋ ｙ ｌ ｉ ｎ ｅ ； ３ Ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｃ ｉ ｔ ｙ ； ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｃ ｉ ｔ ｙ
３ Ｄ ｃ ｉ ｔ ｙ ｍｏ ｄ ｅ １ ．Ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｄａ ｔ ａ Ｉ ｍｐ ｏ ｔ ｒ ，Ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｓｉ ｒ ｏ ｎ ，Ｓ ｃ ｅ ｎ ｅ ｓ ，Ｒｏ ａ ｍ ｅ ｔ ｃ ．ａ ｒ ｅ
ｅ ｎ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｌ ｌ ｂ ｅ ｅ ｘ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｒ ｉ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｒ ａ ｗｂ ａ ｃ ｋ ｓ ｏ ｆ ３ ｄ ｓ Ｍａ ｘ ｔ ｏ ｏ ｌ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ３ Ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ａ
（ 昆 明理 工 大学 国土 资 源 工 程 学 院 ， 昆明 ６ ５ ０ ０ ０ ０） （ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｌ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
《城市三维建模技术规范》要点解读
二、规范编制的基本思路和主要内容
2.1 基本思路
（１）实用性与通用性相结合。《规范》以武汉市三 维数字地图系统建设标准成果为基础，具有实用性，并 要考虑到不同城市建模软件、精细程度等的不同，着重 于一般性和通用性要求。
（２）与具体应用相结合。《规范》成果要与城市规 划管理、城市网格化管理等重点应用，通过应用检验和 完善标准。 （３）地上地下相结合。《规范》要考虑将城市地上 和地下空间作为一个整体纳入建模标准制定的范畴。
据标准，分别从基本规定、地形模型制作、建构筑物制作、模型组织、 模型命名规范、模型制作精度等方面对城市三维模型的制作给出了技术
要求。
深 圳
北 京
重 庆 广 州
成都、青岛、 济南、南宁等 武 汉
1.2 目的与意义 本规范编制的目的就是：统一城市三维建模的技 术要求，及时、准确地为城市规划、建设、管理、服 务以及数字城市建设提供三维技术服务，推进城市三 维模型数据的共享、共用。因此，《规范》的编制具 有重要意义。
3.3 建模单元的划分与模型命名
现实城市是一个连续的空间，必须将其划分为小的单 元才便于三维模型数据的采集和管理。在二维地图中，一 般按规则格网划分，如城市1:2000地形图按1km×1km（图 上50cm×50cm）进行划分，称为一个标准分幅。在三维城 市建模时，为避免建筑实体被分割，一般按不规则格网进 行划分。
4
Skyline/Terra Builder
5
Google Sketchup
（3）2008年8月18日，《规范》编制启动会暨编委会第一次全体会
议（武汉），成立编委会、明确编制大纲和工作计划； （4）2008年12月25日，编委会第二次全体会议（武汉），讨论初稿；
数字城市三维景观模型的建模技术
收稿日期:2003-03-12作者简介:杨建思(1963-),女,江西于都人,副教授,从事计算机应用的研究.基金项目:国家自然科学基金重点项目资助(编号:50238010).文章编号:167128844(2003)0320037204数字城市三维景观模型的建模技术杨建思,杜志强,彭正洪,黄经南,陈永喜(武汉大学城市建设学院,湖北武汉 430072)摘要:在城市规划、建筑设计中,迫切需要采用现代计算机技术进行辅助规划和设计,而进行计算机辅助规划和设计的基础是先建立已建城市的三维数字景观模型,把城市的地形地貌和各种人工构筑物包括道路、房屋、花园等进行数字化,并以三维虚拟形式进行表现.首先讨论了三维数码城市信息系统的基本概念与要素,然后详细介,最后以深圳为例介绍通过建模方法所建立的城市三维景观模型.关键词:数字城市;数字景观模型;建模;虚拟现实中图法分类号:TP 391.9 文献标识码:AModeling technology for 3D landscape models of cybercityYAN G Jian 2si ,DU Zhi 2qiang ,PEN G Zheng 2hong ,HUAN G Jing 2nan ,CHEN Y ong 2xi(School of Urban Studies ,Wuhan University ,Wuhan 430072,China )Abstract :There is an urgent need to use modern computer technology for aided planning and design in city planning and architecture design.However ,the basis for computer aided planning and design is establishing the 3D digital landscape model of the built 2up area of the city.To accomplish that ,we need to digitize the city landforms and every kind of artificial architectures including roads ,houses ,gardens ,and so on ,then repre 2sent them in the form of 3D virtual reality.First the basic principles of the 3D cyber city information system are discussed.Then ,the modeling technology and methodology for various landforms and features are intro 2duced and discussed.Finally ,Shenzhen City is used as an example to introduce the established 3D landscape model.K ey w ords :digital city ;digital landscape model ;modeling ;virtual reality. 近年来,我国城市的迅猛发展.使许多城市的规划和建设未能有充分的时间和技术手段进行充分的论证,建设项目出现了许多不尽人意的地方.今后若干年,我国的城市化建设将进一步加快,因而迫切需要进一步提高城市规划和设计的效率和水平,而要提高效率和水平,就必须使用计算机辅助规划与设计技术.多年来,我国的城市规划与建筑设计部门己开始引入辅助规划与设计的软件与技术,例如引用地理信息系统和CAD 技术进行城市规划方案设计,应用CAD 技术进行建筑设计.但是以前这些技术或者说采用的基础数据都是基于二维的,城市规划部门一般采用二维GIS 进行方案设计,城建设计部门一般在二维电子地图基础上设计三维建筑模型,这种三维模型只是新设计建筑体本身是三维的,周围的其他数据包括已有的建筑物都是二维的,或者按一定规则在二维基础上构造的,它不是实际的三维模型.这样所作的规划方案或设计的建筑在二维上看是协调的或者说单个建筑物是宏伟壮观的,但放到整个城市景观模型上看是不协调第36卷第3期2003年6月武汉大学学报(工学版)Engineering Journal of Wuhan University Vol.36No.3J une 2003的.只有在三维数字景观模型中,进行三维城市规划和建筑设计才能较好地处理整体与局部的协调关系,才有更加直观的空间感觉,更加逼真的光照、日照模拟等,这样使我们的规划设计更具人性化.现代地理信息系统技术和虚拟现实技术的发展已经为构建整个城市的三维数字景观模型奠定了技术基础[1].它要求我们采用数据库技术、地理信息系统技术和虚拟现实技术[2],首先将城市现有的地形地物进行三维数字测量,获取三维结构信息和纹理信息,然后存入数据库中,再通过三维可视化技术进行表现形成虚拟景观模型,再提供给城市规划和设计部门进行计算机辅助城市规划和设计.本文首先介绍数字城市三维景观模型的基本原理,然后介绍和讨论各种地形地物要素的建模技术与方法,最后以深圳为例介绍我们所建立的城市三维景观模型.1 三维数码城市信息系统的数据模型与系统结构 三维数码城市(CyberCity )信息系统是城市三维景观模型的基础.它的一个主要特点是能够管理地形结构信息(数字高程模型)、地形纹理信息(数字正射景象)、三维人工建筑结构信息及人工建筑的纹理信息.除此之外,系统提供了三维城市模型的可视化技术,即采用虚拟现实手段,在屏幕上表现透射立体模型或虚拟立体模型.三维数码城市信息系统从软件体系结构上看,通常分为三层结构[3].第一层是数据管理与操纵层,第二层负责数据抽象与集成,第三层负责三维数据的表现和交互操作(如图1所示).三维数码城市的数据模型如图2所示.图1 三维数码城市信息系统体系结构图2 三维数码城市的数据模型2 城市三维景观模型的建模技术城市三维景观模型是三维数码城市信息系统的表现模型.它包含数字高程模型、地面纹理影像、三维建筑结构模型、墙面纹理以及地面特殊地物装饰纹理等数据.每一种类型的数据采集与处理方法不同,下面分别予以介绍.2.1 数字高程模型建模数字高程模型有两种模式[4],一种是不规则三角网模型TIN ,另一种是规则格网模型Grid.两种模型可以相互转换,但一般大规模的地形都采用规则格网模型.格网数字高程模型的建模方法可以有多种,最常用的方法是数字摄影测量方法,通过影像匹配自动生成数字高程模型.当得不到立体影像,仅有地形图时,通常采用对现有地图进行扫描,获得矢量化等高线,再由等高线内插成数字高程模型.当然,我们也可以通过外业测量的方法,获得大量高程点三维坐标,再内插成数字高程模型.2.2 地面纹理影像的生成地面纹理影像可以从现有航空影像或航天遥感影像获得,也可根据地面物体的特征,人工赋予相应的纹理影像.但不管用哪种方法,都要先将原始影像处理成数字正射影像,它有一致的比例尺,消除了投影误差,坐标与数字高程模型一致.这样经过处理的数字正射影像才能与数字高程模型匹配,形成真实的景观模型.由原始影像处理成数字正射影像可以有多种方法,通常有数字摄影测量方法和单片微分纠正方法.不论哪种方法都是消除像片倾斜和投影差的过程,都要进行绝对定位使之归化比例尺和地面坐标.2.3 三维建筑结构数据的获取与处理三维建筑结构是指房屋建筑、路桥、油罐、电视83武汉大学学报(工学版)2003塔等各种三维实体,获得这些三维目标的框架数据主要有两种方法.一种是用数字摄影测量方法,在立体模型上采集建筑物的框架坐标,然后通过建模软件将它们构造成体对象.另一种方法是采用三维设计软件,如3Dmaxs,Multigen,Microstation等软件.将设计好的三维实体导入并定位于地形景观模型中.无论哪一种方法,都要对数据进行检核,使它们的连线正确,以利于粘贴侧面纹理.三维实体数据检核的过程如下:(1)拓扑结构检查.通过对每一地物的三维模型与航测像对中的立体影像的比对,检查三维模型的拓扑结构是否正确.(2)建筑物顶部同高检查.在现实中建筑物顶面绝大部分表现为同高的情况,而这就需要对三维建筑物模型的顶面进行同高检查,从而使点与平面符合.如果不同高的情况超出一定的精度,则需要重新量测.(3)建筑物边缘垂直与平行检查.建筑物边缘大部分表现为垂直与平行结构,但在实际量测过程中一般难以满足.建筑物模型的平面结合航测立体模型,对不满足垂直与平行结构的部分进行纠正.(4)建筑物共面检查.建筑物形态复杂的面由多个特征点线构成,由于测量误差或者某些特殊情况(比如建筑物的相互遮挡)将导致建筑物实际在一个面内的点不能共面.这就需要对三维建筑物模型进行共面检查与纠正,但必须用测量正确的面纠正不能共面的点.2.4 三维建筑纹理的采集与处理建筑物纹理是建筑物三维模型的重要组成部分,纹理数据主要是通过野外实地摄影的相片获取的,它直接关联到三维场景中的地物.它的质量决定了场景的整体效果与纹理细节,并最终决定场景的逼真程度.2.4.1 三维建筑侧面纹理的采集与处理2.4.1.1 三维建筑侧面纹理的采集纹理数据通过在野外的实地相片拍摄获取,主要涉及地物侧面纹理的采集.为提高野外摄影的工作效率,在数据采集以前,需要熟悉纹理采集区域的整体情况,比如地物类型、建筑风格、道路情况等,同时了解该区域在整个测区内的重要程度,并对平面图中的每一地物及其包含的每一个主要侧面赋以唯一编号.在野外实地摄影的过程中,必须严格按照要求完成野外调绘记录.野外调绘记录一方面是建立三维景观模型的重要依据,另一方面也是成果递交的重要原始资料.野外调绘记录以野外拍摄的纹理图片为基础,需要记录拍摄相片与实际地物的对应关系以及实际地物的名称、类型、特性、相互关系等内容.必须指出的是,由于野外摄影相片数量巨大,必须在野外实地摄影的过程中注意检查相片与调绘记录一一对应的关系,确保野外调绘记的准确.为了保证纹理数据的质量,在拍摄地物侧面纹理的过程中需要注意日照条件、拍摄的角度等因素的影响,熟练地运用摄影技巧,保证影像尽量清晰.2.4.1.2 三维建筑侧面纹理的处理三维建筑侧面纹理的处理包括原始相片的后期制作和纹理映射两个部分.原始相片的后期制作应根据野外调绘记录与航测阶段建立的三维模型,一般采用Photoshop等软件对其进行基本的图像复原和裁剪.必须确保建筑物主要立面的纹理完整真实(特别是地物的临街立面),减少降低图像清晰度的操作,消除对地物侧面纹理的遮挡(如树木对墙面的遮挡),并注重保持工作区内所有纹理影像色调的均衡.纹理文件名在整个数据采集区域内必须保持唯一,以确保纹理与三维模型每一个面的一一对应.因此,必须确定一系列标准的图像基本操作步骤,这些步骤的基本特点是操作简单、高效、操作结果数据量小、图像保持清晰,保证整个区域内三维建筑的纹理图像效果一致,这对于三维模型的可视化表现是非常重要的.纹理影像映射也是至关重要的一个环节.在进行各种类型三维地物的面与纹理影像映射过程中,只有确保纹理数据与面映射的正确性,才能真实地模拟现实建筑物,真正地做到虚拟现实(如图3).图3 三维建筑侧面纹理映射效果图2.4.2 三维建筑的顶面纹理的采集与处理三维建筑模型的顶面纹理无法由野外实地摄93 第3期杨建思等:数字城市三维景观模型的建模技术影直接获取,因此只有从原始分辨率的正射影像中采集建筑物顶部的纹理数据.从正射影像中剪取建筑物顶部的纹理数据可以减少相当程度的野外工作量,降低工作难度,同时也保证了纹理的质量.2.5 特殊地物的建模与纹理使用摄影测量与遥感方法虽然可以快速地建立城市中大部分建筑物的三维模型,但是对于一些边界模糊或者由于遮挡等因素而无法建立模型的特殊地物,如:树木、街道、花坛、雕塑、电话亭、电线杆、广告牌等,则只能根据原始相片和野外调绘记录,采用其他通用的建模软件如3DSMAX 等来建立其模型(如图4).图4 特殊地物(雕塑)的模型及纹理效果图对于在城市三维景观模型中必须表达的这些特殊地物,尽管采用数字正射影像可以得到其真实纹理,也可以反映其真实面貌,但城市三维景观模型的表现在注重真实的同时,也应当表现出城市之美.例如城市街道的地面,如果采用数字正射影像的真实纹理,赃物和损毁的地面都会被摄进去,在模型中表现出来的地面就很不美观,甚至路上太多汽车也会影响到城市景观模型的美观.为了消除这些影响,一般需要对地面纹理进行修饰———在控制其空间尺度等特性和把握其真实性的前提下,人为粘贴“美观”的地面纹理.3 实 验根据以上建模过程和方法,我们采用武汉大学研制的CCGIS 建模软件,加上数字摄影测量工作站和3DMAX 等软件,我们对深圳市华侨城部分地区进行了三维数字城市建模.华侨城测区是深圳市数字三维城市演示系统项目中进行三维模型数据采集的第一个区域,该测区位于深圳市西部,实际的数据生产范围为沙河西路以东、滨海大道以北、侨城东路以西、广深高速公路以南,包括世界之窗、民俗文化村、锦绣中华与欢乐谷4个旅游景点.测区内地势基本平坦,属典型的丘陵地带.测区面积10.6km 2,标准建筑3000栋,需要建模的特殊地物,如花坛、铺地、绿化带、道路等大约1800处左右.结果如图5.图5 深圳市华侨城区数字城市三维景观模型4 结 论随着计算机软硬件技术的发展,数字城市三维景观模型已经达到了实用的阶段.建立一个城市的三维景观模型需要用到多种技术包括数字摄影测量、三维建筑设计、三维建模和数据库管理等技术.本文采用多种综合技术所建立的深圳市三维数字景观模型示范工程获得了满意的结果,表明数字城市三维景观模型可以推广使用.由于建立数字城市三维景观模型是一个非常复杂的工程,它要花费大量财力物力,所以随着技术的发展和用户的需求,数字城市三维景观模型将会首先在发达城市推广应用.除此之外,对经济不发达地区,我们可率先将它用于区域规划设计,使我们的设计手段更加先进、更具直观性.参考文献:[1] 龚健华,林 晖.虚拟地理环境[M ].北京:科学出版社,2001.[2] 李 奇,林绍福.数字城市技术框架研究[J ].武汉大学学报(信息科学版),2002(增刊):9～13.[3] 王永君,龚健雅,张 力.GIS 中基于COM 和关系数据库的数字高程模型管理可视化[J ].武汉大学学报(信息科学版),2002(增刊):95～98.[4] 朱 庆,李德仁,龚健雅,熊汉江.数码城市GIS 的设计与实现[J ].武汉大学学报(信息科学版),2001,(1):8～11.04武汉大学学报(工学版)2003。
三维数字城市建模精度与制作标准研究
三维数字城市建模精度与制作标准研究城市是区域经济、政治和文化中心，是现代产业高度集聚的地区和国民¾-济持续发展的载体，创造和集聚着国家巨大的物质财富，在我国¾-济社会发展中起着主导和带动作用。
“数字城市”是物质城市以二进制形式在计算机中的再现和反映，是以信息技术（尤其是地理信息技术）为核心、以网络技术为支撑的城市信息管理与服务体系，“数字城市”的建设任务就是利用现代高科技手段，充分收集、整合、挖掘城市各种信息资源，建立面向政府、企业、社区的信息平台、应用系统以及政策法规保障体系。
本文结合项目实际，探讨了三维数字城市工程建设中的模型建造的精度和标准问题。
三维城市模型（3DCM）是对真实城市的三维数字化表现，它突破传统平面地图的限制，通过对地形、地物的数字化三维模拟，提供给使用者一个与真实生活环境类似的虚拟城市环境，通过对三维虚拟城市的数字化管理，可为城市规划、建设与运营提供可持续发展的信息化服务，从而提高城市空间信息共享和利用水平，提升城市整体信息化管理水平。
当前，三维“数字城市”的研究与实践已¾-十分广泛，武汉市三维数字地图旨在搭建武汉市三维数字模型数据库，并建立三维数据的更新与维护机制，在此基础上，建成服务于城市规划设计与审批、城市建设和运营管理的空间信息平台。
一、三维城市模型制作精度三维城市模型是建设三维数字城市的基础和载体。
三维模型的制作精度直接影响可视化表现效果，模型制作越精细，场景表现效果越逼真。
但是，高精度的三维空间数据不仅会严重影响系统速度，同时也增加了模型建造成本，延缓了模型生产进度，因此，确定三维模型的制作精度，是项目初期就要考虑的问题。
三维模型的制作精度应满足软件系统的功能需求，因此，模型的建造应立足于应用；同时考虑到后期功能扩充和技术发展趋势，还应留有升级的余地。
综合考虑各种因素，武汉市三维数字地图项目的模型建设确立了以下原则：1、根据系统需求划分不同的LOD模型三维城市模型应分为多个级别进行建造，不同级别对应不同的简化程度和不同的应用领域。
城市三维建模技术规范
一、规范立项的背景、目的与意义
（二）目的与意义
1.通过《规范》来统一数字城市建设中三维模型数据的采集、处理、制作、集成管理和更新 维护等工作，促进数据生产协作；
2.通过《规范》可提高城市三维模型建设相关行业的技术水平，进而推动数字城市建设； 3.通过《规范》可促进城市三维模型在城市规划、建设和管理等领域中的应用，进而提高城 市规划、建设、管理的决策效率和服务水平；
当前，城市三维模型建设正从起步探索阶段向深度和广度发展，大区域三维模型数据的生产 与整合、跨行业和部门的数据共享与服务，对城市三维模型建设提出了新的要求。然而，我国并 没有统一的城市三维模型数据标准和技术规范来满足城市三维模型建设和应用的新需要。因此， 制订城市三维建模技术规范非常必要，也十分迫切。
二、规范编制的组织与实施
（二）召开了两次编委会，形成征求意见稿
2008年8月18日，在武汉召开了《城市三维建模技术规范》编委会 第一次全体会议，标志着《规范》起草工作正式启动。 ➢ 会议研究确定了编制原则、编制大纲、编写分工以及进度安排。 ➢ 住房和城乡建设部标准定额研究所雷丽英处长到会提了要求。
一、规范立项的背景、目的与意义
武汉市规划局从2002年开始就开展了城市三维模型的研究 与应用试点工作，先后建立了城市多个重点区域的三维模型。
– 数字汉江 – 两江四岸 – 新华路-新华西路 – 积玉桥地区辅助规划审批系统
一、规范立项的背景、目的与意义
2006年正式启动了武汉市三维 数字地图建设与应用示范项目，该 项目于2007年被建设部列为城市数 字化工程示范项目（建科[2007]示 06号）。
三维管线中心线 三维管线体 管线体+附属设施 精细模型
三维符号
图像
三维城市建模
三维城市建模三维城市建模技术流程技术⽅法数据信息典型案例1.三维城市建模技术流程三维城市建模的技术流程2.三维城市模型的数据与信息三维城市模型的信息来源三维城市模型的数据与信息三维城市模型的4D产品三维城市信息编辑与管理三维场景地形点云与建筑物模型根据航拍影像⾃动提取建筑物模型航拍的城市像⽚⾃动或半⾃动提取的建筑物模型⾃动或半⾃动提取的建筑物模型⾃动或半⾃动提取的建筑物模型倾斜摄影测量⽅法建⽴的城市街景3.主要技术⽅法3.1 卫星遥感遥感技术是从⼈造卫星、飞机或其他飞⾏器上收集地物⽬标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。
⽬前利⽤⼈造卫星每隔18天就可送回⼀套全球的图像资料。
利⽤遥感技术，可以⾼速度、⾼质量地测绘地图。
3.2 航空遥感航空遥感从19世纪末⾮动⼒飞⾏平台的航空摄影、经过20世纪30年代⾄80年代初的胶⽚航空摄影，发展到⽬前的基于POS系统（Positioning Orientation System）对地定位的光学/数字、激光⼿段，⽆论在飞⾏平台，还是在成像、导航、定位定向等传感器上都发⽣了巨⼤的变化，使航空遥感技术朝着⾼空间分辨率、⾼光谱分辨率、全谱段和多传感器集成应⽤⽅向发展，呈现出蓬勃的⽣机。
1. 胶⽚航空摄影航空摄影作为遥感信息获取的重要⼿段之⼀，由于具有机动灵活、⾼空间分辨率、成像机理简明、易于进⾏图象处理、信息提取、信息综合等特点，被⼴泛应⽤于农业、林业、交通、国防、城乡规划、制图等领域。
航空摄影技术的发展最早可追朔到1839年⼈类利⽤“摄影术”成功获取的第⼀张像⽚。
⼆⼗世纪初，由于航空航天技术的发展，航空摄影开始兴起。
早期的航摄仪以⼿持式为主。
⼆⼗世纪五⼗年代，带坐架和导航设备的航摄相机开始问世并投⼊⽣产作业，其典型的代表有：RMK、RC8、AφA等。
受技术所限，其像幅均为18×18cm，⾊差消除多限制在可见光范围内，物镜畸变差较⼤（⼤于10um）。
七、⼋⼗年代，推出了新⼀代航摄仪RC10、RC20、RMK A、MRB、LMK，像幅扩⼤到23×23cm，⾊差消除范围达400-900nm，物镜畸变差均⼩于7um，并具有影像位移补偿功能。
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模
倾斜摄影测量技术是一种通过倾斜摄影仪进行航空或地面摄影测量的技术，可以快速获取大范围高分辨率的多角度影像数据。
倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中具有重要的应用价值。
本文将对基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模进行详细介绍。
倾斜摄影测量技术可以提供高分辨率的影像数据，从而可以准确地捕捉城市中的细节信息。
倾斜摄影测量仪可以以不同角度和高度拍摄城市的各个部分，获取的影像数据能够展现建筑物的立面特征、屋顶形态、入口和窗户的位置等细节信息。
这为建筑物的精确重建提供了有力的数据支持。
倾斜摄影测量技术可以实现自动化的三维城市建模。
通过倾斜摄影测量技术获取的影像数据可以通过自动的图像匹配和特征提取算法进行处理，从而快速生成三维城市模型。
这种自动化的建模方式大大提高了建模效率，减少了人工干预的工作量。
倾斜摄影测量技术还可以实现精确的地理定位和测量。
倾斜摄影测量仪配备了精确的定位系统，可以获得建筑物的准确位置和高程信息。
通过对影像数据进行地理校正，可以将建模结果与真实世界的地理坐标系统相匹配，从而实现精确的地理定位。
倾斜摄影测量技术还可以进行高程测量，获取建筑物的高度信息，为城市规划和管理提供有力的数据支持。
倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中还可以实现多尺度建模。
通过改变倾斜摄影仪的拍摄角度和高度，可以获取不同尺度的影像数据。
这使得倾斜摄影测量技术可以同时用于建模大范围的城市和建模小区域的细节部分。
通过将不同尺度的建模结果融合起来，可以实现全面和多层次的城市建模。
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三维数字城市建模技术
发表时间：2017-10-16T16:33:38.407Z 来源：《基层建设》2017年第18期作者：梁莉
[导读] 摘要：数字理念应用于城市规划，工程检测，交通服务，政策决定等方面，并在应用中进一步推广了数字应用的纵深发展。
天水三和数码测绘院甘肃省 741000
摘要：数字理念应用于城市规划，工程检测，交通服务，政策决定等方面，并在应用中进一步推广了数字应用的纵深发展。
使用较为先进的信息化手段，能够为城市的规划、建设、管理、运营以及一些应急措施的应用发挥良好作用。
三维数字城市的建模，能够在很大程度上有效提高政府的实际服务和管理水平，从而有效增强城市的管理效率，为有效节约城市资源发挥重要的作用。
关键词：三维数字；城市建模；建模技术
1引言
城市三维空间信息则具有直观性强、信息量大、内容丰富等优点。
三维GIS作为一种能够综合地处理各种空间和属性信息的工具在城市规划、国土监测、交通管理、辅助决策等方面都有广泛的应用，随着人们对三维GIS的认识的不断深入，对城市三维信息需求的不断增加进而提出了三维城市模型的概念。
通过对三维GIS中三维城市模型理论及相关的技术方法的探讨，对今后三维城市模型的研究有更为深刻的认识，为今后的工作提供指导。
1.1数字城市概述
随着信息技术的高速发展，美国率先提出了国家信息基础设施和全球信息基础设施计划，随之越来越多的国家加入到全球信息化的行列，从而演变出了数字城市的基本概念。
数字城市主要是通过对空间信息的应用，构筑一个虚拟的平台，其中，关于一些社会资源、基础设施、自然资源、人文以及经济方面的信息和内容，能够通过数字形式进行有效获取，从而为社会和政府提供众多的服务。
通过数字城市的建设，能够为实现城市信息的综合应用，提供良好的效果。
可持续发展是当前社会的重要发展原则之一，对于社会生产生活具有重要影响。
建设数字化的城市，能够有效促进可持续发展，增强城市的发展效力。
1.2数字城市是数字地球建设中的重要节点，在实现数字地球计划中占有举足轻重的地位。
数字城市建设随着计算机水平的提高，目前正向三维数字城市方向快速发展。
自“数字地球”的概念提出以来，在国际国内已引起广泛的关注。
数字城市作为数字地球的一个节点，是数字地球中一个不可缺少的重要组成部分。
数字城市的建设不仅仅是城市地图的数字化和大比例尺地图测绘、计算机化，它有自身的技术体系。
因此，进行相关技术的研究和理论的探讨对数字城市的建设不仅是必要的，而且是必须的。
数字城市的建成将为城市各行各业提供权威的、唯一的、通用的空间信息平台，有力促进各部门地理信息资源共享与应用，充分发挥地理信息在政府宏观决策、应急管理、社会公益服务、人民生活改善等方面的作用。
2三维技术构建及建模方法
数字城市需要一个逼真的模拟，实时动态的环境中，考虑到硬件限制和虚拟现实系统。
数字城市建模和模拟的动画要求建模方法有一个显着不同的数字城市建模模型分割和纹理映射技术。
目前众多世界城市虚拟场景结构在以下方面：基于模型和BR这两种方法可以实现在3DSMAX中验证。
多边形模式是第一次使用的建模技术，用一个小平面来模拟表面，从而形成各种形状的三维对象的一个小的平面可以是三角形，矩形或其它多边形，但在实践中更多的使用三角形或矩形。
多边形建模的，直接创建基本几何体，根据要求修改调整对象的形状，或使用放样面片建模，组合对象创建的虚拟现实工程，多边形建模的主要优点是简单、方便、快捷，但它产生一个光滑的表面，因此适于构建规则形状的对象，如大多数的人造物体的多边形建模技术是困难的，同时可根据要求，只可通过调整的参数建立的虚拟现实系统该模型可以得到不同的分辨率的模型的虚拟场景的实时显示的需要和适应。
目前实现三维建模的方法大致有以下几种：一是直接利用三维建模软件，如计算机辅助设计软件（AutoCAD）、三维动画渲染和制作软件（3DStudioMax）等工具人机交互式三维建模；二是直接利用GIS的二维数据和高度信息建立三维模型，但这种方法只局限于规则对象的建模；三是基于数字摄影测量原理对物体快速建模。
随着数据采集技术的不断发展和自动化，根据三维激光点云数据自动构建三维模型正成为研究的热点。
3三维数字城市建模技术
3.1数字摄影测量技术
数字摄影测量技术的飞速发展与高分辨率卫星影像的出现，使三维数据大批量地快速获取已成为可能。
这种建模方法主要的原理是基于遥感影像数据，根据遥感影像之间的相互关系，利用数字摄影测量的基本原理，建立相应的交会模型，进而得到实际地物点的三维坐标，并且建立数字地表模型，再通过相应的纹理映射关系，实现三维景观模型的建立。
该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。
因此，数字摄影测量技术在三维建模中具有十分重要的作用。
3.2航空摄影测量技术
在三维建模领域，航空摄影测量技术的应用较早，在多年来的发展中，已经非常成熟。
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。
然而该技术对建筑物纹理进行提取的过程中，侧面纹理无法被有效获取，因此，同新时期我国的精细化城市三维建模的要求不符。
3.3机载/车载激光扫描技术
在对该技术进行应用的过程中，所构建而成的模型在细节方面可以被充分的表现出来，因此能够形成较高的精度，不需要进行大量的外业就能够完成建模。
然而，在应用该技术提取数据的过程中，需要经历复杂的算法过程，可供操作的软硬件短缺，在构建三维模型的时候，应对大量的数据进行应用，如果三维场景模型范围较大，那么在后期传输、存储数据以及浏览的时候，难度较高。
3.4倾斜摄影测量技术
在对近景测量技术和航空摄影技术进行综合应用的过程中，就产生了倾斜摄影测量技术。
使用倾斜摄影技术时，能够有效及时地获取到较为丰富的空间影像情况，还能够将其分级别地进行应用，这对于三维建模工作的有效进行，具有较为明显突出的作用。
倾斜摄影技术主要是通过倾斜的角度进行成像的，因而，相较于传统的直观角度，这种技术能够让用户们从多个角度进行观察，对于形象、直观地展示地理实际形态具有重要作用，有效改善了正射影像的不足之处。
该技术可以从多个层面对建筑物进行观察，同时也能够对贴图纹理进行批量提取，拥有较快的建模速度，也能够更加真实的对地物周边环境进行反映，同时仅需要应用少量的数据就能够完成建模。
该技术已经成
为我国数字城市精细化三维建模技术未来发展的重要方向。
结语
不断发展的城市环境建设过程中，人工、地形和资源共享等原因造成的耗时长、工作量大等问题会影响建设效率，而应用三维数字城市建模技术可以有效解决这些问题。
三维模型能够真实、生动的表达三维空间信息，成为数字城市建设过程中一个必不可少的重要环节。
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