城市三维仿真模型数据标准制定方法解析

城市三维仿真模型数据标准制定方法

随着三维可视化技术发展, 三维仿真系统在城市规划、城市管理辅助决策中得到越来越广泛的应用。城市三维模型数据生产制作流程和工艺方法多种多样, 但是三维模型数据至今没有行业规范和标准,各平台之间的数据共享困难。

一、制定要点

(1)满足三维可视化表达的需要

能准确表现地物空间对象和对象特征。三维模型的建立和数据组织要满足三维仿真后期渲染、系统集成,甚至动画制作的需要。

(2)为三维数据规模化生产提供指导

通过对三维数据的规范和约束 , 实现三维数据采集获取、生产、质量检查等环节既独立又完整 , 为规模化生产提供规范基础和作业指导。

(3)支持三维海量数据的存储、管理和维护更新

在标准制定中要将表现地物对象精度和合理控制数据规模统筹考虑 , 数据组织和结构设计

要能支持海量三维数据的存储、管理 ,更新和维护三维数据方便、高效。

(4)支持三维地理信息系统共享和集成

满足标准规范的数据既能提供三维仿真平台使用,还要在空间参考系的定义、数据源获取、数据组织和发布上能充分结合三维地理信息系统的特点, 使得这些三维数据成果成为三维

地理信息系统的重要数据源 ,促进三维地理系统共享和集成。

二、城市三维仿真模型分类

城市三维仿真模型一般分为:地形三维模型、现状建构筑物三维模型、城市设计三维模型。不同的模型类别, 其基础数据的采集获取方式多种多样, 模型制作方法和工艺流程多样。

(1)地形三维模型

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), 将地形的高低起伏完全的真实模拟出来 , 这里的地面高程模型可以按照要求制作不同比例尺;正射影像(DOM)数据来源有多种方式 ,可以是不同分辨率的遥感影像, 也可以是高分辨率的航空影像, 甚至通过低空摄影及近景摄影得到的地貌数据 , 精度要求也是根据需求的不同选择不同分辨率的影像数据。按照统一的空间参考系 ,将正射影像叠加到地面高程模型上 , 形成表征地形地貌的三维模型。

(2)现状建 (构)筑物三维模型

现状建(构 )筑物是城市三维仿真模型中最重要的组成部分,包括房屋、道路、人行天桥、桥梁、隧道、堤坝、公园、绿地、树木等重要地物要素 ,以及路灯、消火栓、井盖、公交车站等城市附属设施。这类三维模型的制作往往投入人力和物力最多 ,时间周期最长, 所以在开始这部分工作时 ,要根据实际需要,按照不同的精度要求选择不同的建模方式。对于要求不高或者不重要的建 (构)筑物 ,可以利用基础测绘数据成果进行批量建模 ,尤其是规则形状的建 (构 )物 , 甚至建 (构 )筑物顶端的纹理也可以采用高分辨的影像进行贴图;而对于不规则形状的或者需要重点表现的建 (构 )筑物, 亦采用交互式手工精细建模 ,这部分纹理通过实地拍摄,采用专业的图像处理软件进行处理后贴图 , 体现建(构)筑物模型的美观性、逼真性。

(3)城市设计三维模型

这类三维模型的制作, 主要是满足城市规划设计、辅助城市规划管理需要 ,规划设计师在AutoCAD或者 3Dmax等三维软件中进行设计 , 将设计成果加入本系统与现状三维模型融为一体 , 同时可以根据现状三维模型周围环境对全部规划模型或部分模型进行修改、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 , 这些修改调整需要在统一的空间参考系中依比例进行。

三、案例演示和应用

桂林市城市三维仿真模型技术要求

1．数据范围：

完成桂林市主城区约21平方公里范围三维模型的采集、处理、建模与建库，包括约0.5平方公里（标志

性建筑、景观性道路）的精细模型和20.5平方公里标准模型。

2．内容与技术要求：

2.1建设内容

结合桂林市实际，三维模型制作内容主要包括：

1)房屋：是指永久性建筑（包括设计方案），含台阶、雨棚、阳台、飘窗、永久性装饰、人字型屋顶、屋顶架子（方柱状或圆柱形）、柱子等建筑物附属物。

2)地形：是指公园、绿地、景观、水域等自然或人工地貌，包括小区景观、内部道路、植物、花坛、水池、围墙、凉亭、游乐设施、体育设施、石凳、石桌、雕塑、等设施。

3)道路：是指反映车道、隔离带、照明、交通站点等设施，包括道路、交通轨道、桥梁、路灯、交通指示牌、路牌、公交站牌、交通指示灯、交通岗亭等设施。

4)绿化：是指道路、公园、广场、小区、河流等区域的地面覆盖植物，包括道路绿化隔离带、灌木、

行道树；公园、小区、广场、河流等绿化植物。

5)其它：需用模型表示的其它物体。

2.2技术要求

1)模型基本要求：

◆模型数据源：大地2000坐标的1：500地形图、实景照片及相关其它数据。

◆模型空间参照系：所有模型成果坐标系应与数字桂林基础地理信息共享服务平台的坐标系一致，坐标必须准确，提交成果不得扭曲、旋转、放大和平移。

◆模型平面精度：精度须达到1：500地形图精度要求。

◆模型成果统一采用3DMAX9.0制作，成果提供原始3ds Max文件，制作单位统一以“米”为计量单位。

◆所有模型中心点定义统一，可定义在各自外围合的中心或模型基底中心。

2)模型制作要求：

◆建筑及其附属设施模型：

①建筑模型应以独立建筑为单位进行制作，以建筑附属物等进行联接的建筑，应拆分建模。

②建筑模型的基底、立面轮廓结构与建筑高度应准确且建筑高度与纹理匹配比例准确。

③模型完成后不应存在辅助的虚拟物体，清除在模型中未使用的材质与贴图，删除对模型结构与贴图坐标调整起不到作用的点和线，不能出现无点面的物体，导出前要塌陷，删除或隐藏CAD线。

④模型的基底轮廓线由地形图（设计方案）直接生成，模型的基底与所处地形位于同一水平面上，与地形起伏相吻合，并避免闪烁。有地下建筑空间的建筑物应将地下部分进行建模。

⑤建筑模型的屋顶应有层次，需反映屋顶结构形式与附属设备等，如女儿墙等。屋顶纹理原则上采用影像图，不可使得建筑顶部出现大面积平顶，影响美观则需另行处理，视美观情况在屋顶设置水箱、设备房、天线等。

⑥所有模型在确保有良好视觉效果的同时对模型面数应尽量减少，单个模型的三角形面数应尽量控制在2000以内（具有古建筑特色及其他特别要求的建筑可视情况调整）。