三维数字城市技术在城市规划中的应用
面向数字城市规划的城市规划研究
面向数字城市规划的城市规划研究发布时间：2023-02-06T00:53:10.621Z 来源：《城镇建设》2022年第9月第18期作者：张俊浩[导读] 随着社会、经济的发展和现代科学技术的不断发展张俊浩广州市城市规划设计有限公司广东省广州市 510000摘要：随着社会、经济的发展和现代科学技术的不断发展，信息化技术渗透到城市的规划、建设中，各种平台、辅助系统也在不断地被运用。
文章在城市规划中引入了数字城市规划，概述了数字城市和规划，并讨论了三维建模技术在城市规划中的具体运用，为城市规划的实施提供了有力的支撑。
关键词：数字城市规划；城市规划；三维建模技术引用当前数字城市建设过程中，三维模型的重要性越来越突出，通过已有的实景三维建模技术手段可为城市构建统一的数据底板，实现对城市历史和现状的立体展示和分析，辅助城市的规划、建设、管理、运行、服务等工作。
随着实景三维中国的深入推进，以及数字城市对实体化和语义化的实景三维模型需求不断加大，需要政府、企业尽快推广成熟的国产自主可控技术，采用自动化、智能化、低成本的实景三维建模技术构建城市级海量实景三维模型，助力数字城市建设迈入快车道。
1数字城市及城市规划概述1.1数字城市数字城市建设是政府在推进数字化转型过程中，城市借助ICT技术，对城市治理、政务服务、民生发展、经济发展等进行的全方位的数字化升级的过程。
新时期数字城市建设与数字政府建设高度统一。
数字政府为数字城市建设提出具体要求，数字城市是实现数字政府最终目标的表现形式。
新时期数字城市建设是在“立足新发展阶段，贯彻新发展理念、构建新发展格局”的历史方位下，坚持党的全面领导，坚持把满足人民对美好生活的向往作为数字政府建设的出发点和落脚点，以数字技术广泛应用和新型基础设施建设为支撑，以制度创新为保障，强化数据治理和信息安全，通过数字政府建设引领数字经济、数字社会、数字生态发展，从而促进经济社会高质量发展的过程。
三维建模技术在数字城市中的应用
关键 词 ： 字城 市 三雄建模 数 中图 分 类号 ： ２ Ｐ
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ０ ０ （） ０ ２ — ２ １ ７ － ７ １２ １ ） １ ｂ 一 ２ ０ ０
强用 户与数 据模 型 之 间的 交互 操 作性能 ， 尤 其是 与 虚拟 现 实技 术 的结 合 ， 使得 用 户沉浸 于三 维的场 景 中与模型 数据直 接进行 交互操 作 。 ２ １三 维建 模数据 的获取 ． 三维 建模 的首要 任务就 是要 收集建 模的 数据 。 在城 市中存在 着众 多的数 据源 ， 这些数 据 源 包括 ：１ 划建 筑物 的设 计 图纸 及文档 （） 规 资料 。２ 城 市 数 字地 图（ 形 图、 （） 地 地籍 图等 ） 和２ ＧＩ 数据 库 。３ 摄影 测 量数 据 。 字摄 Ｄ Ｓ （） 数 影 测 量 不 仅 可 以 提 供丰 富 的 几 何 和 纹理 数 据 ， 且 还 可 以 提 供 丰 富 的 拓 扑 和 语 义 信 而 息。 ） （ 遥感数 据 。 分辨率遥 感影像 可以为城 ４ 高 市３ 城 市模 型的建立提供详细 、 Ｄ 丰富的几何和 语 义信 息数据 ， 生成正射影像数据和Ｄ ｌ的 是 Ｔ 重要数据 源。 合成 孔径雷达 （ＡＲ） 一种全天 Ｓ 是 时、 全天候的微波成像雷达 ， 不仅可以详细准确 地观测地形地貌 ， 获取地球表面的信息 ， 还可以
Ｍａ ｐ ｎ ” 国际学 术讨论会 ， ｐ ｉｇ 的 众多学 术论文 对 三 维 城 市模 型 、 维 城 市地 图 、 算机 城 三 计 市等 相关内容进 行了研究 。Ｏ ｏ 国际摄影测 ２０年 量大会将研 究３ Ｃ Ｄ Ｍ中的复杂操作与分析列为 大 会 主 题 之一 。 许 多 大学 、 司 等 的研 究 有 公 机构也致 力于 有关３ Ｃ Ｄ Ｍ的相 当热 烈的研究 与 开发 。 如瑞 士苏 黎世联邦 工业大学 的Ｇｒ ｅ ￥ｌ ｕｎ ￣ Ｘｉｈ ａ ３ Ｍ进行 了深入 的研 究 ， 了解决 ｎ ｕ 对 ＤＣ 为 三 维 建 模 问 题 ， 门 开 发 了 一 个 称 为 专 Ｃ ｂ ｒ ｉ Ｍｏ ｅ ｒ 系统 ， ｙ ｅＣ ｔ ｄ ｉ 的 ｙ ｅ 可以允许用户进行 交互 式的 三维对 象建模 。 许多Ｇ Ｓ Ｉ 软件 公司以 极快 的速度开发 出了相当优秀 的三维软件 ， 如 透过地 表收集地表下面的信 息。 １ （ 混合测量 系 ５ Ａｒ／ ｎｏ ＤＸ模块 ； ａ ｉ ｓ ｃ ｌｆ 的３ Ｇｒｖｔ 的三维 建筑设 统 。 合测量系统 中一个典 型就 是Ｃ Ｄ ￣ ａ 混 Ｃ ￥ 机和 计软件等【 。 全站仪组合 系统。 此系统可用于 建筑物立面的 扫描及建筑场地 的地形表示 。 系统适合于建 此 筑物外 部和 内部数 据的几 何和纹 理数 据的获 ２数字城市三维建模的关键 内容 解 Ｄ 目前建筑物三维 建模的一般 流程 如 图１ 所 取 ， 决了３ 城 市模 型中内部数据获取困难的 示。 三维空间数据的获取 ， 实质是空 间定位数据 问题。 就 当前 的应 用 需求 来说 ， 景三 维 建模 场 的采集 。 三维模型的建立与编辑 ， 几何模 型 三维 二维 图形 、 形数据 、 地 地表 是纹理 数据和属性数 据的载体 ， 是数码城 市 需要的数据主 要有 ： 也 三维 观 测数 据 和 模 型表 面 纹理 等 。 ＧＩ 提供各 种定 量空间解 析分析 能力的 基础 。 图像 、 Ｓ ． 建筑 物表 面纹理 数据 主要用 于提 供逼真 的视 ２ ２建 模方式 目前 在数 字城市 的三 维建模 中有 很多种 觉标 识 ， 增强对建 筑物本身及其 相互之 间空 间 现介绍 如下。 关系的感知和识别 。 可视化技术的运用 ， 增 建立模型的 方式。 用于
虚拟现实技术在城市规划中的应用
虚拟现实技术在城市规划中的应用一、前言虚拟现实技术一直是人们关注的领域，随着技术的不断发展，虚拟现实技术在各个领域中的应用也越来越广泛。
城市规划作为一个复杂的系统工程，虚拟现实技术在其中的应用为城市规划提供了新的思路和手段。
本文将详细介绍虚拟现实技术在城市规划中的应用，以及存在的问题和未来的发展方向。
二、虚拟现实技术在城市规划中的应用1.数字城市建设数字城市是以数字技术支撑的城市，通过三维可视化技术，将城市中的各种数据进行集成、处理、分析、呈现和应用。
数字城市建设需要大量的三维建模和数据处理技术，而虚拟现实技术正是其中的重要组成部分。
虚拟现实技术可以实现对城市地理信息的三维可视化，使得城市规划者可以在虚拟环境中对城市的规划进行实时地理信息分析、三维场景模拟、可视化和沉浸式体验，从而实现对城市规划的更加精细和有效的管理和控制。
2.城市交通规划城市交通规划一直是城市规划的重要组成部分，虚拟现实技术可以支持城市交通规划的各个环节。
例如，在交通规划中，城市交通流量模拟和预测是一个重要的步骤。
虚拟现实技术可以将现实中的车流、人流等数据进行模拟，并通过大数据处理和分析，来实现对城市交通流量的预测和调度。
此外，虚拟现实技术还可以帮助规划者通过虚拟环境来展示城市交通规划效果，让各方面能够更加直观地了解交通规划的影响和效果。
3.城市灾害管理城市灾害管理是城市规划中的一个关键环节，虚拟现实技术可以大大提高城市灾害管理的有效性和准确性。
在城市灾害管理中，虚拟现实技术可以通过仿真技术对灾害场景进行模拟分析和应急预演，帮助城市管理者做好各种灾害应急处理，同时也可以让公众更好地了解灾害自救的方法和手段，以便更好地自我保护。
三、问题与挑战尽管虚拟现实技术在城市规划中的应用前景广阔，但是也存在着一些问题和挑战。
首先，虚拟现实技术的成本较高，需要涵盖大量的软硬件设备，这对于城市规划者来说是一笔不小的开支。
其次，虚拟现实技术需要海量的数据支撑，这需要规划者对大数据处理能力的要求越来越高。
实景三维模型在城市规划管理中的应用
实景三维模型在城市规划管理中的应用摘要：随着地理信息技术应用的不断深入，城市发展的相关行业中高度抽象的二维地理信息逐渐满足不了用户对真实性和立体感知等相关业务的需求，而直观的空间三维地理信息逐渐得到各行业的青睐。
三维地理信息能够避免二维图形在复杂环境中的思维局限性与片面性。
具有真实几何信息和纹理信息的城市三维模型在满足用户可视化要求的同时也能够为城市规划分析提供科学的依据。
关键词：实景三维模型；城市规划管理；应用前言倾斜摄影测量技术，是对传统摄影方式的一种创新，它不再局限于以单一相机，而是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时获取多个不同角度的影像，是近几年发展起来的一项高新技术。
本文以新疆拜城县项目为例，对实景三维模型的应用进行探讨，利用成都睿博D2倾斜相机，搭载在大疆M600pro飞行器上获取影像。
该系统搭载有垂直、前视、左视、右视、后视共５个相机，可同步获取５个方向的航空影像，其前、后、左、右4个方向为倾斜角度45°的侧视影像。
通过飞行计划制定、飞行拍摄、数据下载、ＰＯＳ解算、初始外方位元素计算、数据校验等过程，为后期倾斜影像的制作提供了标准的格式的数据。
1、倾斜摄影影像获取1.1航摄仪本摄区使用成都睿博D2倾斜相机进行航摄，该航摄系统是由成都的睿博公司生产，主要搭载有垂直、前视、左视、右视、后视共５个相机，可同步获取５个方向的航空影像，其前、后、左、右4个方向为倾斜角度45°的侧视影像，相机及参数如下。
相机性能及参数：总像素：≥120Mpix；重量：≤0.9kg；体积：≤198mm*95mm；ccd尺寸：23.5*15.6mm；正射镜头焦距：22mm倾斜镜头焦距：35mm存储器总容量：≥320GB；CCD数量：5pcs；曝光间隔：≤1s；速度拷贝速度：大于70m/s；数据预处理：能够自动生成blocks文件，一键入导入建模软件；下托式减震大疆m600pro能够定时、定距采样；1.2飞行平台根据摄区气候、地貌等条件，本项目选用大疆M600PRO一架。
三维数字城市建设技术与应用
三维数字城市建设技术与应用数字城市是一种基于信息技术与物联网的城市运营方式。
它将城市的各个要素，如行政管理、基础设施、公共服务、商业经营、社区生活等等，通过大数据和云计算技术融合起来，形成一个智能化的城市运行系统。
在这个数字城市系统里，各种数据可以被快速收集、存储、处理和分析，城市的规划、建设、管理和运营也可以被更加精准和高效地实现。
而在数字城市建设的过程中，三维技术将会扮演越来越重要的角色。
三维数字城市建设技术是指将城市的各种数据、信息、设施和建筑物等要素进行三维数字化处理，形成一个立体化的城市模型。
这个城市模型可以作为城市规划、建设和运营的基础数据，为城市的管理者、决策者、企业和市民提供更加直观、准确、全面、实时的城市信息服务。
三维数字城市建设技术应用广泛，它可以用于城市规划、土地管理、建筑设计、公共安全、旅游推广、文化传承、交通管理、环境保护等方面。
在城市规划方面，三维数字城市模型可以为城市规划师提供一个可视化的工具，使他们能够更加清晰地了解城市的现状和未来发展潜力。
城市规划师可以通过三维数字城市模型进行城市的各种规划分析，如交通流量分析、人口密度分析、建筑物高度分析等等。
这些数据可以帮助规划师更加准确地选择城市建设方向，优化城市布局，提高城市的空间利用效率。
在土地管理方面，三维数字城市模型可以方便城市管理部门实施土地管理。
通过三维数字化处理，城市各个地块的详细信息可一目了然，如土地面积、地形地貌、地下设施分布等等，这样可以帮助土地管理部门实施土地利用规划、土地征收和土地转让等工作。
在建筑设计方面，三维数字城市模型可以帮助建筑师更加准确、高效地进行建筑设计。
建筑师可以在三维数字城市模型中查看周边环境、交通流动状况、采光情况等，以更好地把握建筑设计的各种要素，进而提高建筑设计的质量和效率。
在公共安全方面，三维数字城市模型可以为城市安保部门提供一个全面、实时、准确地公共安全监测系统。
安保部门可以通过三维数字城市模型进行城市事件的发现、预测、应急和管理。
GIS在城市规划制图中的应用
GIS在城市规划中的应用城市规划06-1学号060102115学生：张宛宁指导老师：李超GIS在城市规划中的应用关键词：城市规划；地理信息系统城市规划是对一定时期内城市的经济和社会发展、土地利用、空间布局以及各项建设的综合部署具体安排和实施管理。
城市规划制图是城市规划的重要内容之一，研究如何科学地设计制作城市规划专题图，正确合理反映城市规划的成果。
GIS的虚拟现实和三维可视化技术在这一领域有着很大的优势，GIS在城市规划中得到广泛应用。
包括建立统一的包含各类城市空间信息的地图数据库，为城市规划提供数字化地图，为城市地理信息系统提供共享的基础数据等。
地理信息系统 (Geographic Information SystemGIS)是利用电子计算机及其外部设备，采集、存储、分析和描述整个或部分地球表面与空问地理分布有关的数据的空间信息系统。
地理信息系统的外观表现为计算机软件和硬件系统，其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。
GIS主要由4个部分组成，即硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。
其核心部分是计算机软硬件系统，空间数据库反映了 GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。
城市规划涉及大量信息，除基本的自然环境信息(如地形、水系、植被等)，还应包括大量的人工环境信息(如路网、境界、市政建设、建筑物等) 。
为了完成城市规划的任务，需要采用不同的 GIS功能。
尽管目前 GIS软件的优缺点各不相同，而且实现这些功能所采用的技术也不一样，但是，大多数 GIS软件包都提供了如下的功能：数据的获取、数据的编辑、数据的存储、数据的查询与分析以及图形的显示与交互等。
1．城市规划制图数据的获取与输入有多种多样的数据源可借 GIS使用，例如野外测量数据，运用现代定位技术(GPS，ISS 等)所获得的数据，摄影测量与遥感图形数据，现有的图像数据，现有的图形资料以及统计调查的文字、数字等。
基于BIM+GIS技术在城市建设中的应用
基于BIM+GIS技术在城市建设中的应用摘要：通过对BIM（建筑信息模型）和GIS（地理信息系统）的研究表明，BIM与GIS技术的结合可以实现城市工程建设项目的信息化，提高工程建设的质量和管理水平。
根据BIM技术和GIS技术相结合的优势和应用，分析了BIM+GIS技术在城市建设中的实施效果，从而为城市的建设发展做出贡献。
关键词：BIM+GIS；城市建设；应用引言：随着城市信息化的不断发展，人们对承载城市信息的空间数据载体提出了更高的要求。
目前的数字城市建模方法和应用方法已经难以满足越来越深入的应用分析的需要。
建筑信息模型（BIM）与地理信息系统（GIS）的集成是数字城市向智能城市发展的关键技术之一。
此外，由于数据源、软件平台、显示效率等技术仍然还有难点。
基于BIM和GIS技术的优质城市是未来城市化建设设计的发展方向，我国的三维数字城市的整合虽然已经在各行业推广使用了[1]，但在有些技术上还需要改善。
一BIM和GIS技术应用方向BIM和GIS技术应用领域很广，主要在智慧三维城市构建、城市交通室内外导航、建筑设计管理、市政管网设计管理、消防规划等诸多方面有所应用。
与各自单独技术应用相比，在建模精度、建模质量、可视化和动态化等方面均有明显提高。
1.1三维城市构建使用GIS生成具有周边地理环境的建筑模型，通过BIM技术生成建筑空间信息，运用BIM+GIS的技术建立微观室内和宏观路网综合的三维城市模型，实现城市的可视化。
在规划设计城市时，由数字高程模型可模拟出地表情况，集合交通、BIM、城市其他设施等动态数据模拟出地上独立对象。
基于地表和地上堵路对象完成建筑物室内外对象的搭建，根据地质和地下设施对象在GIS中搭建室外及地质环境，综合室内外对象完成数字城市模型，再根据结果进行优化设计从而为智慧城市服务。
1.2室内导航随着现代化进程推进，基于技术和设计的发展，越来越多的建筑物不仅造型美观复杂，其内部构造体量巨大，构造繁复。
3S技术在中小城市规划中的研究与应用——以菏泽“数字城市”一期工程建设为例
更 多发 展空 间。３ ｓ技 术 对菏 泽 城 市规 划 的 影 响 表 现 在 对城 市规 划 所 需 信 息 的 采 集 、 析 、 理 和利 用 方 分 处 面 ， 为重要 的是 它 促 进 了菏 泽 市规 划 内部 信 息 流 程 更 的优 化和城 市 规 划 部 门 与社 会 的信 息 交 流 与 反 馈 机 制 ， 而对 城市规 划 的管理体 制 产生深 远 的影响 。 进
地 、 屋 的空 间位 置 和 配套 设 施 的情 况 ， 过来 ， 可 房 反 也
速 发展 ， 为城 市规 划 数 据 采集 、 储 、 析 和更 新 提 供 存 分
强有 力 的保证 ， 效 地 提 高数 字 城 市 规划 的 作 效 有
以通 过 土地 、 屋 的资料 ， 房 查询 开发 商 的有 关情 况 。这
以整合利 用 ， 照更 经济 、 按 更实 用 的方针启 动 了菏 泽市
“ 字城 市 ” 数 一期工 程建设 。
２ ３ Ｓ技 术 对 菏 泽 城 市 规 划 的影 响
当今时代 已进 入信 息时 代 ，ｓ技 术 的 广泛 应 用带 ３ 来 ＿一 场深刻 的 信 息革 命 ， 『 它对 社 会 和 经济 发 展将 产
为信 息技 术发 展 的重 要 表 现形 式 之 一 的 ３ ｓ技术 也 逐
渐 被应用 于城 市 规 划领 域 中 ， 到 了一 个相 当高 的 水 达
平 。作 为 中小 城 市 的菏 泽 市 积极 响应 建 设 部 的号 召 ，
经过 科学研 究 、 通盘 考虑 ， 菏泽 市政府 决定 由市 规划 局
摘 要 ： 以菏泽“ 字城 市” 数 一期Ｘ 程建设为例讨论 了３ － ． ｓ技 术在 中小城市规 划 中的应 用 ， ３ 对 ｓ技 术对 中小城 市规划 的影响进行 了分析 ， 出 ３ 技 术为城 市规 划提供 了更强 有力的工具 ， 指 Ｓ 总结了 ３ 技 术在 中小城 市规 划应 用中应注意的 ｓ
三维数字城市 VGE_3DCity
三维数字城市 VGE_3DCity虚拟现实（Virtual Reality, VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，是一种先进的人机交互技术。
它可以将规划和建筑设计中的概念和想法通过计算机构造的三维的、逼真的“虚拟环境”真实地表现出来，让使用者沉浸其中，并可以在虚拟环境中随意走动，感受虚拟环境带来的体验和撞击，使用户有强烈的参与感与沉浸感。
可以说，虚拟现实技术架起了现实和未来之间的桥梁。
城市规划在城市化过程扮演了极其重要的角色，但由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，因此它一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，然而，用传统手段，如平面图、效果图、沙盘乃至三维动画、三维全景等技术所无法达到的，VR 技术能为城市规划研究提供表现和辅助手段，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，体现出城市特色。
VGE_3DCity 系统能使城市地理、资源、环境、生态、经济等复杂系统实现可视化、虚拟化，从而使城市规划具有更高效率。
使用更丰富的表现手法、更多的信息量，提高城市建设的时效性、城市管理的有效性，促进城市的可持续发展。
基本功能支持400 公顷面积细致场景，支持百万级三角形渲染，可以在普通PC 机上实现大场景虚拟漫游、支持场景特效包括光照，雾，雨，雪等特效，效果逼真。
支持快速的生成三维场景数据，只需要一般美工，就可以建立具有真实感的三维场景模型。
支持交互查询方式，在漫游过程中查询所见物体之属性信息，也可以从数据库中查询到场景中的物体。
系统对运行环境要求低，使用windows 2000/xp 操作系统的普通微机或图形工作站即可流畅运行。
应用范围城市规划：运用虚拟现实技术将规划方案真实、客观的呈现出来、可以使政府规划部门、项目开发商和各行业专家从任意角度、实时互动真实的看到规划效果，获得前所未有的直观感受，在方案评估、审批、公示、决策等方面发挥巨大的作用。
交通导航：能对较为复杂的区域，例如立交桥，复杂的街区进行三维全景模拟，给司机以绝对真实的场景冲击，以便指导司机正确的行车驾驶。
数字技术在城市空间规划与设计中的应用
数字技术在城市空间规划与设计中的应用随着信息时代的到来，数字技术已经成为城市空间规划与设计的重要工具。
数字技术可以实现城市空间数据的快速采集、处理和分析，并在此基础上实现城市规划与设计的数字化和智能化。
本文将从地理信息系统、三维建模、虚拟现实和大数据分析四个方面分析数字技术在城市空间规划与设计中的应用。
一、地理信息系统地理信息系统（Geographic Information System, GIS）是数字城市空间规划与设计的重要工具。
地理信息系统可以将城市空间数据进行集成，生成数字地图，并支持空间信息分析和决策制定。
地理信息系统不仅可以为城市规划和设计提供可靠的数据基础，还可以为城市规划和设计的实际实施提供帮助。
二、三维建模三维建模在城市规划和设计中也十分重要。
三维建模使用数字技术将城市空间数据进行虚拟化，以实现对城市模型的可视化和分析。
通过三维建模，可以快速生成城市空间的模型，从而更好地探索城市的结构特征和城市变化趋势。
三维建模技术可以为城市规划和设计提供有利的视觉表达和决策支持，也可以为城市空间的可持续发展做出贡献。
三、虚拟现实虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术是数字技术在城市空间规划与设计中的新兴应用。
虚拟现实技术将数字化的城市空间模型投射到虚拟环境中，使得城市规划和设计人员可以在虚拟环境中亲身体验城市空间的不同方面。
通过虚拟现实，城市规划和设计人员可以更好地了解城市空间的特征和变化趋势，并更好地探索城市空间的设计方案。
此外，虚拟现实还可以为城市规划和设计的公众参与和决策制定提供新的平台和机会。
四、大数据分析大数据分析在城市规划和设计中也具有广泛的应用。
大数据分析可以从城市空间数据中挖掘出更深层次的信息，为城市规划和设计提供更加精准的决策支持和科学依据。
大数据分析还可以以城市空间数据为基础，深入探索城市的经济发展和社会变化趋势，为城市规划和设计提供更加全面的参考和思路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０１０年４月第２期
城市勘测
ＵｒｂａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ＆Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ
Ａｐｒ．２０１０
Ｎｏ．２
文章编号：１６７２－８２６２（２０１０）０２－９９—０３中图分类号：１：＇２３７
三维数字城市技术在城市规划中的应用
文献标识码：Ｂ
冉磊＋，高磊，张宇琳，杨艳锋
（昆明市测绘研究院，云南昆明６５００５１）
摘要：从高效的三雏数字城市的数据采集手段（机载激光雷达）入手，论述三维数字城市建立的路线、技术流程以及
数据的处理过程．最后探讨了数据的更新和维护以及三维数字城市技术在城市规划中的应用。
关键词：三维；ＬＩＤＡＲ；数字城市
１机载激光雷达系统
机载激光雷达系统（ＬＩＤＡＲ，ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｂ＇ｌｇｅｒ）是一款高速度、高性能、长距离的航空测鼍设备，该系统由激光测高计、ＧＰＳ定位装置、惯性测量器和采集分辨率优于１０ｅｍ的高分辨率数码照相机组成完美结合在一起进行同步测量，它独有的特性可以在数据采集的同时进行在线波形数字化，大大提高了效率及精度，并且利用其极高的测量速度以及高速率的线性扫描线阵，可获取极高的数据采集密度和均匀分布的地面覆盖数据。
机载三维激光雷达测量系统技术是将三维激光扫描仪和航空摄像机装载在飞机上，利用激光测距原理和航空摄影测量原理，快速获取大面积地球表面三维数据的技术。
通过基于全球定位系统（ＧＰＳ）和惯性测鼍装置（ＩＭＵ）的机载定位定向系统（ＰＯＳ）联接，构成摄影测量与遥感领域最先进的ＬＩＤＡＲ对地观测系统。
不但可以用于无地面控制点或仅有少量地面控制点地区的航空遥感定位和影像获取，而且可实时得到地表大范围内目标点的三维坐标，快速生产数字高程模型（ＤＥＭ）、数字表面模型（ＤＳＭ）和数字正射影像（ＯＯＭ）等数据。
航空三维激光扫描与摄影测量技术具有作业速度快，外业工作量小，测量精度高，测量数据量大等优点。
昆明市真三维景观模型信息系统，采用世界上最先进的激光雷达系统ＬｉｔｅＭａｐｐｅｒ５６００和ＬＭＳ—Ｚ４２０ｉ该系统由德国ＩＧＩ公司与奥地利ＲＩＥＧＬ公司联合研制开发，是目前世界上性能最先进的激光雷达仪。
目前，真三维景观模型信息系统已逐渐应用于城市规划、旧城改造、市政工程设计、测绘、房地产开发、土木工程、旅游、交通管理、公安消防、医疗、反恐、工商、环保、网络与多媒体、突发事件处理等诸多领域中。
另外，随着“数字地球”、“数字城市”等概念的提出，城市真三维地理信息系统建立显得越来越为重要，它对未来区域的经济、社会发展起到不可估量的推动作用。
圈Ｉ工作飞机
２实现过程
２．１实施的主要思路
（１）先通过机载激光雷达和高分辨率的数码相机对整个城市进行精确的扫描、影像获取、坐标获取，以精确确定系统中的任何对象的形状、大小、坐标，再使用配套软件进行逆向建模，渲染，虚拟现实。
获取的三维激光数据与影像数据在软件中同时显示，多视图操作，进行实物线框勾画，构造模型，附加材质进行模型渲染，进而生成三维场景。
（２）对于三维航空扫描的肓区，使用我院的地面三维激光扫描设备进行补测和建筑物侧面纹理的采集等。
２．２技术流程
从数据采集到三维城市建模的整个流程如图２、图３所示。
圈２三维数字城市数据处理流程ｌ
｝收稿日期：２００９－－－０９—０９
作者简介：冉磊（１９７９～）。
男，助理工程师，主要从事ＧＩＳ和三维数字城市等方面的应用研究工作。
万方数据
１００
城市勘测２０１０年４月
Ｉ衰载激光雷达系统ｌｌ昆明ｃ：Ｒｓ系统Ｉ—ｌ地面激光扫描系统
Ｉ机载激光雷达系统Ｉ一ｌ地面激光扫描系统
Ｉ三维坐标ｌＩ航空影像、纹理Ｉｌ数字影像、侧面纹理ｌＩ三维坐标
Ｉ大范围的地物几部分地物几何
ｌ何建模、ＤＥＭ建模、ＤＥＭ
Ｉ
ｌ’ｌ
ｌ
ｌ城市三维建模ＩＩ部分地物精细几何建模、纹理建模
‘
城市三维模型
图３三维数字城市数据处理流程２
２．３成果数据
（１）激光点云数据，Ｌａｓ格式；
（２）正摄数码航空像片，Ｔｉｆｆ格式，分辨率９ｃｍ；
（３）斜拍数码航空像片，Ｔｉｆｆ格式；
（４）地物模型３ｄｓ格式。
３数据处理及应用
３．１数据处理
激光点云数据与正摄数码航空像片以及斜拍数码航空像片在Ｍｉｃｒｏｓｔａｔｉｏｎ中进行三维线框模型的建立，然后在ＬｉｄａｒＳｔｕｄｉｏ中根据斜片半自动化的进行地面构筑物纹理贴图，导出为３ｄｓ格式。
激光点云数据经过去噪处理，剔除植被等工作后町以用ＡｒｃＧＩＳ或者其他软件可生成高精度的ｄｓｍ、ｄｅｍ数据。
圈４ＬｉｄａｒＳｔｕｄｉｏ纹理贴图
图５激光点云的数据分层
圈６ｄｓｍ
３．２应用
数据经过处理后，再结合其他地理信息数据集成到Ｓｋｙｌｉｎｅ中，实现对整个城市的三维重现，可在诸多领域展开应用。
特别在城市建没、城市规划领域，三维场景给人以最为直观的感受，规划区数字三维分析系统可以集成大量的基础数据和专题数据，采用多种信息技术集成，再现了现实城市又超越现实城市，具备虚拟化和智能化的双重特征，为城市规划工作者提供了非常方便的分析研究平台。
一方面，研究者可以直接利用系统中大量的数据信息进行科学分析，从而免去了繁重的资料收集、数据调查工作；再者，通过虚拟现实及三维可视化技术进行分析计算并将得到的数据可视化处理，将分析结果以形象的图形表达出来，使得分析结果更容易让人（尤其是非本专业人士）所理解，还可以通过交互地改变参数实时观察到结果的变化，极大地丰富和提高了分析的手段及效果，如图７一图１０所示。
图７数字城管
圉８南亚之门方案比选万方数据
第２期
冉磊等．三维数字城市技术在城市规划中的应用
１０１
圈９建筑物管理
圈ｌＯ公共安全、突发事件
４数据的更新，系统维护
通过机载激光雷达方式一次性获取高精度、大范围的数据之后，形成城市现状面貌，随着正式的建设发展，地物地貌也会随之改变，但在短时间内不会改变很大，从经济的角度考虑不可能再用机载激光雷达方式进行局部的数据更新，这就需要采用地面三维激光扫描或者传统测量的手段。
图ｌｌ展现ｒ莱卡Ｓｃａｎｓｔａｉｏｎ２采集的建筑物空间数据和影像数据（外置相机系统）的状况，后期经软件处理制作出模型并贴上纹理，加载到Ｓｋｙｌｉｎｅ，实现局部建筑物的更新，同时被替换掉的建筑则备份到数据库中。
豳１１地面三维激光扫描仪
５
总结
随着科技技术的进步，三维地理信息系统平台已经解决了数据接入、海量影像数据存储与调用、实时动态读取数据库矢量数据、承载海鼍模型发布、基于互联网及内网的网络发布功能。
三维地理信息系统逐步具有工程应用的能力。
作为最新、最强、最直观的表现地理信息的方式必将取代现有的二维地理信息系统，成为地理信息的主流平台。
城市规划作为ｊ维数字技术需求最为迫切的领域之一，三维数字技术可以广泛应用在城市规划的各个
方面，并带来切实的效益。
规划管理者可借助虚拟现实技术，将规划设计置人虚拟的三维规划场景中，可以提高窄间分析能力和准确性，使城市规划方案审批更直观、更具科学性和及时性。
参考文献［１］
冉磊，侯至群．ＬｉｔｅＭａｐｐｅｒ５６００机栽激光雷达测量系统及其在数字城市建模中的应用．云南省测绘学会论文集．
２００６
［２］
高磊，冉磊，胡志法，李滨．三维激光扫描技术在西南地区的应用．测绘通报，２００９（５）
ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＴｈｒｅｅ－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｉｔｙｉｎｔｈｅＵｒｂａｎＰｌａｎｎｉｎｇ
ＲａｎＬｅｉ，ＧａｏＬｅｉ，ＺｈａｎｇＹｕＬｉｎ，ＹａｎｇＹａｎＦｅｎｇ
（ＫｕｎｍｉｎｇＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００５１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂｙａｌａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ（ａｉｒｂｏｒｎｅｌａｓｅｒ
ｒａｄａｒ）ｆｏｒ
ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ—
ａｌｄｉｇｉｔａｌｃｉｔｙ。
ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｍａｉｎｍｅｈｔｏｄｓ、ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｄａｔａｕｐｄａ—ｔｉｎｇａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｓｗｅｌｌ
ａｓ
ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌｃｉｔｙｉｎＵｒｂａｎＰｌａｎｎｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｃａｎＳｔａｔｉｏｎ
ＩＩＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ＨｅｒｉｔａｇｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｈｅｒｉｔａｇｅ
ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ
万方数据。