前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇三維城市范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

三維城市范文第1篇

關(guān)鍵詞:IOS;IPad;三維城市;模型簡化;數(shù)據(jù)壓縮

0引言

隨著“智能化”大潮來襲，以ios和android為代表智能移動終端在全球市場地位逐步提升，并大幅侵蝕傳統(tǒng)PC市場。有數(shù)據(jù)顯示，2011年第一季度平板電腦的市場銷量就增加910%，而傳統(tǒng)PC和筆記本銷量整體下滑5．8%，預(yù)計2014年智能手機銷量會達到5億臺，平板電腦的銷量也將達到1．2億臺。終端設(shè)備的快速發(fā)展必然會帶來巨大的應(yīng)用需求，而作為地理信息系統(tǒng)行業(yè)的新興力量的三維GIS在移動智能終端平臺上更是新上加新。只有快速的掌握新興領(lǐng)域的新技術(shù)，才能快速的在新興市場站穩(wěn)腳步，從而獲得更加廣闊的市場前景。

1移動終端現(xiàn)狀

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，以iPhone、iPad為代表的移動多媒體終端徹底改變了現(xiàn)代生活。只要指尖輕觸屏幕，就可以隨時隨地穿梭于互聯(lián)網(wǎng)之間，手機電視、視頻通話、音樂下載、手機游戲、即時通訊、移動搜索、移動支付等成為最受歡迎的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。移動互聯(lián)網(wǎng)作為信息技術(shù)領(lǐng)域的又一次突破，對人類社會各領(lǐng)域活動的潛在顛覆性影響已獲得了越來越多的認可，一條以移動多媒體終端為核心的產(chǎn)業(yè)鏈正在重構(gòu)相關(guān)產(chǎn)業(yè)格局。另一方面，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，移動終端的處理能力已經(jīng)擁有了強大的處理能力，移動終端正在從簡單的通話工具變?yōu)橐粋€綜合信息處理平臺。這也給移動終端增加了更加寬廣的發(fā)展空間?，F(xiàn)代的移動終端已經(jīng)擁有極為強大的處理能力(CPU主頻已經(jīng)接近2G)、內(nèi)存、固化存儲介質(zhì)以及像電腦一樣的操作系統(tǒng)，是一個完整的超小型計算機系統(tǒng)，可以完成復(fù)雜的處理任務(wù)。移動圖形芯片的快速發(fā)展也使原來不可能完成的三維渲染任務(wù)得到完美的解決。

2基于移動終端的海量數(shù)據(jù)城市三維渲染的問題

移動終端和傳統(tǒng)的臺式機終端相比差別很大，由于體積和硬件條件的制約，移動終端的整體性能要遠低于目前主流的桌面臺式機，無論是系統(tǒng)的運算能力，系統(tǒng)的存儲空間還是系統(tǒng)的圖形繪制效率都要比臺式機差很多。而城市三維海量模型數(shù)據(jù)在臺式機上調(diào)度渲染也需要很高的負荷，更不用說移動終端了，因此，為了實現(xiàn)移動終端上的城市三維地理信息管理，目前存在如下問題:

2．1海量三維模型數(shù)據(jù)存儲

由于移動終端的存儲空間很低，通常城市市區(qū)400km2左右種類齊全的精細模型需要存儲空間數(shù)百Gb，管理模型數(shù)量約幾百萬個，加上模型貼圖、其他相關(guān)文件需存儲的文件個數(shù)近幾百萬個甚至上千萬個。一次三維城市管理動輒幾百Gb上Tb的數(shù)據(jù)是移動終端根本無法承受的，而且移動終端存儲數(shù)據(jù)的讀、寫速度也很低。為了解決海量城市三維模型在移動終端上的存儲問題，我們需要一套完整的三維模型數(shù)據(jù)優(yōu)化、壓縮的解決方案，從而實現(xiàn)基于移動終端的海量三維城市模型存儲的管理。

2．2城市級三維模型場景管理

在城市級三維地理信息管理系統(tǒng)中，需要動態(tài)調(diào)度和顯示大量的城市建筑、地形地貌、城市部件、地下空間設(shè)施及綜合管線等三維模型，這些模型通常具有個數(shù)巨大、資源消耗巨大、容量巨大等特點。由于城市的范圍很大，為了可以實現(xiàn)在移動終端上的城市級大范圍的三維模型調(diào)度和管理，我們必須有一套完整的城市三維場景管理技術(shù)。

2．3現(xiàn)有城市三維數(shù)據(jù)的再利用

三維數(shù)字城市在國內(nèi)的應(yīng)用日趨廣泛，各建設(shè)單位在建設(shè)三維數(shù)字城市的過程中也積累了很多的三維模型數(shù)據(jù)和系統(tǒng)空間地理信息數(shù)據(jù)，由于移動終端的硬件條件限制，直接將已有的城市三維成果數(shù)據(jù)應(yīng)用于基于移動終端的應(yīng)用平臺中不現(xiàn)實，所以需要采用一種最接近原有三維數(shù)字城市系統(tǒng)的技術(shù)路線來實現(xiàn)基于移動終端的應(yīng)用系統(tǒng)，這樣做可以最大程度地利用原有成果數(shù)據(jù)和資料，而且還可以沿用原有的部分技術(shù)手段來最大程度地減少功能開發(fā)的重復(fù)投入。

3基于移動終端的三維管理軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

基于移動終端的三維管理軟件主要包括基于移動終端的三維渲染和基于移動終端的數(shù)據(jù)管理兩部分。在設(shè)計和開發(fā)的過程中針對上面提出來的問題，我們總結(jié)出如下需要解決的關(guān)鍵點:1)城市三維數(shù)據(jù)的壓縮與優(yōu)化。2)城市三維海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫存儲與檢索。3)城市級三維模型的調(diào)度與管理。4)移動終端三維軟件實現(xiàn)的核心技術(shù)方法。為了解決這些關(guān)鍵問題，如圖1所示。整個系統(tǒng)包含渲染內(nèi)核、調(diào)度管理、數(shù)據(jù)庫存儲管理和用戶界面四大部分。其中，渲染內(nèi)核層主要實現(xiàn)三維模型的實時渲染，采用以O(shè)penGLES2．0為底層的OSG作為三維模型渲染引擎，調(diào)度管理部分主要利用海量模型格網(wǎng)調(diào)度技術(shù)實現(xiàn)城市級大范圍三維場景的調(diào)度與管理，數(shù)據(jù)庫存儲管理主要實現(xiàn)了三維空間數(shù)據(jù)的管理和系統(tǒng)海量模型文件的數(shù)據(jù)庫存儲，主要采用Spatialite和CouchDB移動版。用戶界面部分主要實現(xiàn)了為用戶提供的直觀易懂的操作功能，如打開數(shù)據(jù)，多點觸摸漫游瀏覽，量測，查詢等操作。整體軟件結(jié)構(gòu)中的具體關(guān)鍵技術(shù)如下:

3．1基于移動終端的海量模型格網(wǎng)調(diào)度技術(shù)

在瀏覽三維城市模型時，系統(tǒng)需要將三維模型調(diào)入內(nèi)存，然后再利用顯存來實現(xiàn)三維模型的渲染，但是移動終端的硬件條件無法實現(xiàn)一次性渲染大量三維模型，尤其城市級模型數(shù)據(jù)庫不僅數(shù)據(jù)存儲量巨大，而且三維模型的數(shù)量也很多，通常可以達到數(shù)百萬個甚至上千萬個，所以我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)城市級三維模型的調(diào)度，我們僅在需要的時候調(diào)取部分模型，但是我們要想從這上千萬個物體中查找到幾百個我們關(guān)心的物體本身也是很耗費時間的。而且由于三維可視化系統(tǒng)的特殊性，用戶在做漫游瀏覽操作時通常瀏覽范圍是實時變化的，因此，會積累大量的“從上千萬個物體中查找?guī)装賯€我們想要看到的物體”這一查找過程，這樣需要耗費巨大的系統(tǒng)資源。為了盡量減少模型調(diào)度在查找這一步驟上耗費的資源，我們采取格網(wǎng)調(diào)度模型的方法。系統(tǒng)將空間劃分為若干有規(guī)律的格網(wǎng)，每個格網(wǎng)都有自己唯一的標識，當用戶使用系統(tǒng)瀏覽到一范圍時，系統(tǒng)根據(jù)如下公式:ROWbase64=(Ywcs－_BlockMinY)/_BlockYSizeCOLbase64=(Xwcs－_BlockMinX)/_BlockXSize計算出當前瀏覽范圍包含了哪些格網(wǎng)。如該公式僅用了計算機運算效率最高的加減乘除，因此，在用戶做漫游瀏覽操作時完全可以滿足實時計算的要求。系統(tǒng)在計算出當前瀏覽范圍所交的格網(wǎng)后，就可以在這些格網(wǎng)所包含的模型中去查找我們要用到或要渲染顯示的模型了。該調(diào)度方法已經(jīng)應(yīng)用于我們的三維地理信息平臺中，針對移動終端版本，我們將格網(wǎng)大小分割和空間索引技術(shù)做了進一步優(yōu)化，從而更適合移動終端三維模型的調(diào)度。

3．2基于OpenGLES2．0的OSGforIOS

OpenGLES(OpenGLforEmbeddedSystems)是Open-GL三維圖形API的子集，針對手機、PDA和游戲主機等嵌入式設(shè)備而設(shè)計。該API由Khronos集團定義推廣，Khronos是一個圖形軟硬件行業(yè)協(xié)會，該協(xié)會主要關(guān)注圖形和多媒體方面的開放標準。由于目前在主流的移動平臺中，例如Android、IOS的移動操作系統(tǒng)里面目前僅支持OpenGLES的三維圖形API，所以為了更好地支持現(xiàn)在主流的移動平臺，使用OpenGLES2．0三維圖形API可以更大范圍的適用各種移動終端。OpenSceneGraph是一個開源的、跨平臺的基于場景圖的圖形開發(fā)包，它為科學(xué)計算可視化、游戲、虛擬仿真等這樣的高俠侶圖形應(yīng)用程序開發(fā)而設(shè)計。它基于場景圖的概念，提供了一個在OpenGL層面上的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)框架，為三維圖形應(yīng)用的快速開發(fā)提供了很多額外的小工具，從而能把開發(fā)者從繁雜的實現(xiàn)和優(yōu)化底層代碼的調(diào)用中解放出來。由于我們已有基于OSG開發(fā)的三維城市地理信息管理平臺，因此我們還采用OSG移動版本來實現(xiàn)該軟件的開發(fā)，從而可以最大程度地利用原有系統(tǒng)資源。

3．3非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫CouchDB

CouchDB是一個開源的面向文檔的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以通過RESTfulJavaScriptObjectNotation(JSON)API訪問。術(shù)語“Couch”是“ClusterOfUnreliableCom-modityHardware”的首字母縮寫，反映了CouchDB的目標具有高度可伸縮性，提供了高可用性和高可靠性，即使運行在容易出現(xiàn)故障的硬件上也是如此。CouchDB有如下幾個方面的特點:1)分布式的NOSQL數(shù)據(jù)庫可以把多臺服務(wù)器節(jié)點上的存儲進行分布管理，并協(xié)調(diào)每一臺服務(wù)器之間的通信和數(shù)據(jù)的一致性。對于城市級別的大規(guī)模文檔管理的應(yīng)用，該數(shù)據(jù)庫不用像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫一樣集中配置，只需要在需要擴充的時候增加節(jié)點即可。2)完全面向文檔的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲的是非結(jié)構(gòu)或者半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，特別適合讀寫各種文檔數(shù)據(jù)，因此，特別適合數(shù)量龐大但是單個文檔數(shù)據(jù)量又很小的文件。針對這些應(yīng)用，CouchDB要比傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫方便得多，性能也更好。CouchDB在文檔存儲方面有很大的優(yōu)勢，因此，我們將海量的三維模型文件存儲在CouchDB中，避免了在移動終端上存儲海量的碎片文件，也提高了這些文件的檢索效率和讀寫性能。CouchDB也是目前唯一一個支持IOS移動平臺的非關(guān)系型文檔數(shù)據(jù)庫。

3．4輕量級移動空間數(shù)據(jù)庫

SQLite本身是一個輕量級的數(shù)據(jù)庫，是遵循ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，設(shè)計時的目標是嵌入式、輕量化的，并且現(xiàn)在確實在嵌入式方面得到了很多的應(yīng)用，它的優(yōu)點是消耗資源低，在嵌入設(shè)備中，不需要多大的內(nèi)存消耗。它可以支持跨平臺的多操作系統(tǒng)，例如Windows，Linux，Unix，同時可以被多種語言調(diào)用，如C#，Java，PHP，python，Tcl，c++，ObjectC等，同樣相比其他開源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它的處理速度更快。SpatiaLite是一套具有空間數(shù)據(jù)功能的SQLite數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。我們采用Sptialite存儲所有的空間地理信息數(shù)據(jù)，包括三維模型格網(wǎng)的空間索引，這樣可以快速地實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的查詢和檢索。

3．5模型自動精簡技術(shù)

為了實現(xiàn)移動平臺高效調(diào)用大場景的三維模型，需要在瀏覽大范圍城市模型時，采用模型自動精簡技術(shù)自動精簡城市建筑模型及三維地形模型，從而減輕系統(tǒng)的渲染負擔(dān)。我們采用基于Garland的邊收縮算法來精簡網(wǎng)格化的三維模型提高訪問速度。近年來，出現(xiàn)了很多有代表性的模型簡化算法，其中Galand的基于二次誤差度量的邊收縮算法是目前最常采用且有效的算法。其基本思想是以頂點到相關(guān)三角形平面的距離的平方和為誤差度量，通過重復(fù)的邊收縮操作對模型進行簡化。

4結(jié)束語

應(yīng)用上面的關(guān)鍵技術(shù)，我們完成了基于移動終端的渲染內(nèi)核、調(diào)度管理、數(shù)據(jù)庫存儲管理幾個模塊的開發(fā)，并完成了整套在ipad平臺上的三維城市管理平臺的開發(fā)，系統(tǒng)中管理了天津市外環(huán)線內(nèi)400km2的0．2mDOM與DEM場景建立的三維地形和三維精細建筑模型和空間信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了城市三維的高效瀏覽，信息查詢和三維量測等功能。

參考文獻:

［1］王冬，王曉華．三維GIS中海量模型調(diào)度與存儲［J］．地理空間信息，2012，10(1):109－111．

［2］何波．移動互聯(lián)網(wǎng)之發(fā)展現(xiàn)狀及監(jiān)管對策［J］．廣播電視信息，2011(10):58－61．

［3］黃海峰，黃勃，陳澤江．移動三維地理空間信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］．科技資訊，2010(25):25－26．

［4］姚書科，張韌志．基于云計算的海量圖片存儲管理系統(tǒng)研究［J］．電子設(shè)計工程，2012，20(11):17－20．

［5］張必強，邢淵，阮雪榆．基于特征保持和三角形優(yōu)化的網(wǎng)格模型簡化［J］．上海交通大學(xué)學(xué)報，2004，38(8):1373－1377．

［6］鐘曉霞，王建宇．一種基于視向的LOD自動生成方法［J］．工程圖學(xué)學(xué)報，2002(4):68－72．

三維城市范文第2篇

關(guān)鍵詞 三維城市；Uniscope；3DS Max

中圖分類號TU99 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）111-0099-02

三維GIS除了具有傳統(tǒng)GIS的理念外還融合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)、3S技術(shù)、虛擬-仿真技術(shù)等等，這些新的技術(shù)手段使得地理空間信息得到了更好的表達，與傳統(tǒng)二維數(shù)據(jù)相比，三維數(shù)字城市對空間的描述更為直觀、要素結(jié)構(gòu)更為完善、紋理信息豐富。三維數(shù)字城市通過對真實地形地貌、市政交通、城市建筑的數(shù)字化三維模擬，給人們一個真實的三維環(huán)境。三維數(shù)字城市的應(yīng)用對于提高城市空間信息利用，提高城市整體信息化管理發(fā)揮著重要作用。

1 背景

自戈爾提出“數(shù)字地球”的概念以來，數(shù)字城市的研究和建設(shè)迅速發(fā)展起來。三維城市建設(shè)是數(shù)字城市建設(shè)的重要組成部分。本文涉及項目的主要任務(wù)是對某市區(qū)近100平方公里的區(qū)域進行精細三維信息的采集及建模，建立具有準確平面位置和高度信息的三維模型，為數(shù)字城市建設(shè)提供基礎(chǔ)三維數(shù)據(jù)。

2 主要的技術(shù)路線及方案選擇

經(jīng)綜合考慮選擇數(shù)字攝影測量的方式來進行三維城市的建設(shè)。數(shù)字攝影測量的方式主要是采用航空遙感技術(shù)、數(shù)字攝影測量技術(shù)和計算機模擬現(xiàn)實技術(shù)，利用高分辨率衛(wèi)星影像以及航空像片，通過對影像的數(shù)字化處理，加上野外拍攝照片，將地面建筑物在計算機內(nèi)重構(gòu)，給予統(tǒng)一的空間參考系，形成三維基礎(chǔ)地理要素，同時在三維模型的基礎(chǔ)上疊加空間矢量數(shù)據(jù)、地物興趣點數(shù)據(jù)形成可視化三維數(shù)字城市管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

具體工作內(nèi)容主要包括：外業(yè)紋理拍攝、特征線采集、三維模型提取、特殊模型建立、紋理貼圖、地形模型建立、影像疊加、矢量數(shù)據(jù)疊加、興趣點數(shù)據(jù)疊加等。最后形成的成果能夠?qū)崿F(xiàn)三維展示、三維漫游、漫游視頻輸出，以及距離量算、面積量算、體積量算、通視分析、日照分析等基本的量測和分析功能。

3 各類模型的融合

各類模型的融合主要指的是將各類模型成果利用Uniscope中提供的工具進行編譯。

3.1 地形的編譯

地形的編譯主要是使用Uniscope自帶的編譯和工具。該工具支持USGS DEM和ESRI ASCII Gride格式的DEM。實際工作中使用的是ESRI ASCII Gride格式的DEM。編譯過程需要核實輸入的坐標系和投影參數(shù)等。地形數(shù)據(jù)編譯成地形金字塔，編譯級別與數(shù)據(jù)分辨率相關(guān)。

3.2 影像的編譯

影像的編譯主要是使用Uniscope自帶的編譯和工具。編譯過程需要核實輸入的坐標系和投影參數(shù)等。影像數(shù)據(jù)編譯成影像金字塔，并需要設(shè)置影像塊的大小，一般設(shè)置為256*256或512*512。

3.3道路的影像數(shù)據(jù)

由于道路模型最終也需要和地形融合，而道路由于起伏、轉(zhuǎn)折等原因做成3dsmax模型后很難和地形無縫融合，當3dsmax形式的道路模型與地形融合時如果貼合緊密則會出現(xiàn)閃爍或者交叉現(xiàn)象，如果貼合不緊密則使得結(jié)果失真嚴重。所以在道路的處理方面采取的方法是將影像數(shù)據(jù)作為底圖在Photoshop中采集道路的信息，包括道路紋理、分道線、人行道、行車標志等信息，而道路上的其他信息則舍棄如：綠化帶、橋梁等，這部分信息將作為特殊模型單獨建模。最終產(chǎn)生與影像分辨率相同的包含道路信息的圖像。

3.4 矢量數(shù)據(jù)的編譯

矢量數(shù)據(jù)主要是道路數(shù)據(jù)和興趣點數(shù)據(jù)。系統(tǒng)提供了編譯矢量數(shù)據(jù)的工具，目前只支持SHP格式。矢量數(shù)據(jù)也需要編譯成金字塔，矢量數(shù)據(jù)的編譯需要注意顯示級別的設(shè)置、標注字段的選擇、接地情況的選擇。矢量數(shù)據(jù)的接地處理中一般需選擇當前地形的最高級別。系統(tǒng)同時提供了POI搜索工具的編譯，和興趣點數(shù)據(jù)的編譯是相同的。

3.5模型的編譯

模型的編譯分為兩種情況：獲取高程或者不獲取高程。這兩種情況指的是當模型的底部高程準確的情況下，可以直接進行編譯；而當模型的底部高程不準確的情況下，可以利用系統(tǒng)中已有的地形數(shù)據(jù)進行貼地處理，進行貼地處理時需選擇當前地形數(shù)據(jù)的最高級別。實際工作中根據(jù)這種功能在特征線采集的時候就人為的將數(shù)據(jù)分為需要貼地和不需要貼地兩類。對于不需要貼地的數(shù)據(jù)需要采集數(shù)據(jù)底部準確的高程信息，而對于需要貼地的數(shù)據(jù)則只采集平面位置信息。這樣在實際工作中可以減少很多的工作量以及檢查工作。

模型的編譯中有特殊模型的編譯，特殊模型的編譯與其他模型的編譯是一樣的，但是有兩類情況需要注意，一種情況是當高架橋下行與路面貼合的情況，一種是凹陷下地面的建筑或者溝渠一樣的地形。對于高架橋下行與路面貼合的情況除了依賴于數(shù)據(jù)的準確之外，需要將地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入到3dsmax中與橋梁模型進行套合調(diào)整，經(jīng)測試3dsmax對USGS格式的DEM支持的比較好。對于第二中情況，也需要將地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入到3dsmax中與對應(yīng)得模型進行套合調(diào)整，并且由于地形數(shù)據(jù)的特點以及Uniscope系統(tǒng)對地形數(shù)據(jù)的表示方式，地形不會有直上直下的情況，會產(chǎn)生一定的斜坡，這樣為了使模型和地形無縫的融合就需要調(diào)整模型而使模型有所損失。經(jīng)過大量的測試和檢查修改，涉及這兩種情況的處理比較成功，但是費時費力。

3.6樹和其他植物的編譯

樹和其他植物的模型一般采用十字面片的形式和廣告牌技術(shù)。在一些重點感興趣區(qū)域種植十字面片樹甚至更為復(fù)雜的樹木或者花草，而對于行樹或者大面積的樹林則使用廣告牌技術(shù)，廣告牌技術(shù)指的是單面片的模型在場景中會隨著攝像機的鏡頭而轉(zhuǎn)動，這樣單面片模型紋理最豐富的一面就會始終面向用戶。本文實現(xiàn)的三維城市中，樹的點位或者植被的范圍線是在采集模型特征線的同時采集的。

4 總結(jié)

在實際的三維城市建設(shè)中，需要根據(jù)項目的規(guī)模、數(shù)據(jù)資源、經(jīng)濟力量以及技術(shù)力量來選擇建模方式以及技術(shù)路線，本文的三維城市的實現(xiàn)采用數(shù)字攝影測量、3dsmax建模、Uniscope整合的技術(shù)路線成功的制作了某市區(qū)近100平方公里的三維城市的模型數(shù)據(jù)，達到了預(yù)期的目標，并且取得了很好的效果。

參考文獻

三維城市范文第3篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；三維建模；

中圖分類號： O343.2 文獻標識碼： A 文章編號：

1概述

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃等領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔?shù)據(jù)的要求也越來越高，以二維數(shù)據(jù)為主體的GIS應(yīng)用，已經(jīng)不能滿足城市專業(yè)應(yīng)用的空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，一種更加直觀的、所見既所得的三維空間數(shù)據(jù)逐漸成為一種嶄新的、客戶熱衷的數(shù)據(jù)表達方式，它將成為數(shù)字城市的核心數(shù)據(jù)。三維數(shù)據(jù)既彌補了二維數(shù)據(jù)的不足，并提供了直觀的表現(xiàn)，又展示了城市空間形態(tài)的要點和亮點，使城市地理、資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟等實現(xiàn)可視化，在規(guī)劃和管理上提高了效率。

2 三維城市所需的重要數(shù)據(jù)

為數(shù)字城市提供的重要數(shù)據(jù)：

2.1 數(shù)字線劃DLG

2.2 數(shù)字高程模型DEM

2.3 數(shù)字正射影像DOM

3 數(shù)字三維快速建模的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地形數(shù)據(jù)的高保真提取

3.2 各類影像的正射影像制作

3.3 高精度矢量信息提取

3.4 工業(yè)級的三維數(shù)據(jù)快速建模生產(chǎn)

3.5 標準數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換

3.6 海量三維場景數(shù)據(jù)的漫游瀏覽及應(yīng)用開發(fā)

4 數(shù)字三維模型幾種建模工藝

4.1 批量建模：目前最為廉價高精度的、快速城市三維批量建模工藝。

特點：場景真實，建模精確，建模速度快，成本低廉，可以擴充根據(jù)要求實現(xiàn)紋理粘貼的精細建模。

4.2 建精模：成本高，城市三維逐個建模。

特點：場景極為真實，紋理、線條，所見即所得。成本高，建模速度慢。

5 城市三維建模建筑物紋理的幾種處理方案

5.1 自動批量建粗模

5.2 自動建模按照一定規(guī)程加紋理

5.3 自動建模加手工紋理照片粘貼

5.4 手工建模照片紋理粘貼

6 三維模型的建立

6.1 地形建模

地形建模的方法主要是采用在某地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上疊加遙感影像來完成三維地形的顯示。對DWG地形圖進行處理，提取其中的等高線圖層，對等高線數(shù)據(jù)進行內(nèi)插處理，生成地形DEM。這一過程可以在AutoCAD和ArcGIS中完成。對影像進行糾正和投影變換，用符合美觀自然的原則來進行調(diào)色，成為三維城市底圖。

6.2 建筑物建模

對于大區(qū)域的建筑群進行三維建模時，需要對不同類型的建筑物進行分別建模，對于城市片區(qū)內(nèi)部的建筑以簡單紋理的體塊表示；沿街的主要建筑需要在體塊的基礎(chǔ)上添加照片紋理，增強真實感；對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者重要的標志性建筑可使用3DMAX進行單獨建模，賦以精細的結(jié)構(gòu)和紋理。這樣處理不僅會提高建模的效率，而且減少了數(shù)據(jù)量，有利于三維場景的顯示和漫游。

6.3 普通建筑的粗模

將處理好的建筑物數(shù)據(jù)與樓層標注信息進行空間關(guān)聯(lián)，給建筑物賦以樓層屬性，并按照一定的規(guī)則比如米，比如層數(shù)，并輔以簡單統(tǒng)一的紋理，或者按照素材庫來按照顏色來貼圖。

6.4 紋理映射

紋理的意義可簡單歸納為:用圖像來替代實體模型中的可模擬或不可模擬細節(jié)，并提高了模擬逼真度和顯示速度。建筑物紋理是建筑物三維模型的重要組成部分，它的質(zhì)量決定了場景的整體效果與紋理細節(jié)，并最終決定場景的逼真程度。需要拍攝大量的建筑物近景照片，并在Photoshop中對近景照片進行處理,主要是綜合利用裁剪、拼接、自由變換和拉伸等一些基本操作。處理后的照片最好保存為JPG格式,以減少數(shù)據(jù)量,同時圖像的分辨率應(yīng)調(diào)整為2的冪次方,圖像的大小也應(yīng)該盡量小于100KB。而建筑模型的頂面紋理則是從遙感影像中采集的。

6.5 特殊建筑

城市內(nèi)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑或是標志性建筑，不能采用自動拉伸的方法建模，如古建筑、橋梁、大型雕塑等諸如此類的不規(guī)則物體及其標志性建筑物都需要進行單獨的建模。在3DMAX中對這些建筑進行單獨建模，賦以精細的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)。

6.6 其它建模部分

對樹木的處理，采用透明紋理的方法，而不是立體模型，這樣做的目的主要是考慮到數(shù)據(jù)量的問題。目前通用的方法是采用交叉面紋理或是單個紋理表現(xiàn)單個樹木，本研究采用單張紋理的方式。當采用此方式時，樹木的顯示為廣告牌技術(shù)，即不論場景怎么旋轉(zhuǎn)，對象總保持面向屏幕和觀測者。對道路和綠地的處理，可以采用真實紋理的方式，也可以用單一顏色填充表示。

7 總體要求

7.1采集原則

7.1.1幾何數(shù)據(jù)采集原則

① 選用的已有測繪資料應(yīng)滿足建模現(xiàn)勢性和精度要求，不能滿足要求時，應(yīng)按有關(guān)技術(shù)規(guī)定進行更新測量。

② 平面和高程數(shù)據(jù)的采集，應(yīng)符合現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)定。

7.1.2紋理采集原則

① 應(yīng)選擇光線較為柔和均勻的天氣，按正視角度進行拍攝，避免逆光拍攝。

② 應(yīng)拍攝地物所有部位的表面影像。有重復(fù)單元的表面，宜拍攝局部。無重復(fù)單元的表面，應(yīng)拍攝完整表面。對結(jié)構(gòu)復(fù)雜或無法正視拍攝的表面，應(yīng)進行多角度拍攝，并利用圖像處理軟件進行糾正和拼接處理。

③ 應(yīng)根據(jù)不同細節(jié)層次的模型以及相應(yīng)的精度及表現(xiàn)要求，確定拍照需要表現(xiàn)的細節(jié)。

④ 應(yīng)拍攝有代表性的表面影像制作通用紋理或示意紋理。

7.1.3屬性數(shù)據(jù)采集原則

① 現(xiàn)狀建筑均應(yīng)具有相應(yīng)的屬性。

② 屬性數(shù)據(jù)采集宜與幾何數(shù)據(jù)、紋理數(shù)據(jù)的采集同步進行。

③ 屬性數(shù)據(jù)必要時應(yīng)進行實地校核檢查，保證建模地物的屬性信息正確完整。

7.2數(shù)據(jù)格式

三維模型數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容主要包括模型的幾何數(shù)據(jù)、紋理數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

7.2.1DEM、DOM 的數(shù)據(jù)應(yīng)符合國家現(xiàn)行技術(shù)標準。

7.2.2 地形模型、建筑模型、道路模型、植被模型、水系模型、地下空間設(shè)施模型和其他模型的數(shù)據(jù)采用的數(shù)據(jù)類型及其數(shù)據(jù)格式參照有關(guān)規(guī)定。

7.3數(shù)據(jù)質(zhì)量要求

7.3.1概述

三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)采用數(shù)據(jù)質(zhì)量元素描述。數(shù)據(jù)質(zhì)量元素包括完整性、幾何精度、屬性精度、現(xiàn)勢性和邏輯一致性等方面內(nèi)容。對于數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)加工過程、數(shù)據(jù)內(nèi)容取舍和數(shù)據(jù)更新維護過程等涉及數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)有記錄文檔。

7.3.2完整性要求

① 三維模型數(shù)據(jù)要素應(yīng)全面完整，不應(yīng)有遺漏。

② 三維模型數(shù)據(jù)要素不宜有冗余。

③ 不同類型、不同細節(jié)層次數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系應(yīng)完整、正確。

7.3.3模型數(shù)據(jù)規(guī)范

模型數(shù)據(jù)規(guī)范主要是針對已經(jīng)完成的建模成果來進行分類，以及精度評級。對模型數(shù)據(jù)的規(guī)范化，主要是為了使模型數(shù)據(jù)有明確的類型和等級劃分，從而方便用戶根據(jù)地理信息系統(tǒng)的項目需求來判定該建模產(chǎn)品能否符合要求。

7.4建模單元劃分與模型命名規(guī)則

7.4.1建模單元的劃分

①劃分原則

a. 應(yīng)以相對完整的自然地形地物為界線，保持邊界的穩(wěn)定性和地理要素幾何上不被切割。

b．應(yīng)與管理單元、行政區(qū)劃界線統(tǒng)籌考慮。

c．應(yīng)考慮建模單元歷史、景觀、生態(tài)等控制要素的相對完整。

d．建模單元應(yīng)具有空間覆蓋特征，既完整覆蓋建模區(qū)域，又無交叉。

7.4.2模型命名原則

①命名規(guī)則應(yīng)具有可擴充性

7.4.3模型要素表現(xiàn)復(fù)雜度級別

三維模型可以分為兩種類別：地形表現(xiàn)和模型表現(xiàn)。其中，模型表現(xiàn)的地理要素可以根據(jù)表現(xiàn)的復(fù)雜精細程度分為三個級別：細節(jié)建模表現(xiàn)、主體建模表現(xiàn)與符號表現(xiàn)。這三種復(fù)雜度級別將在模型整體復(fù)雜度分級評價中，作為衡量的標準。

7.4.4細節(jié)建模表現(xiàn)

細節(jié)建模表現(xiàn)是指對地理要素主體結(jié)構(gòu)、細部結(jié)構(gòu)進行精細幾何建模表現(xiàn)，外立面紋理通常采用能精確反映物體色調(diào)、飽和度、明度等特征的影像或照片。

7.4.5主體建模表現(xiàn)

主體建模表現(xiàn)是指僅對地理要素主體進行幾何建模表現(xiàn)，植被、柵欄欄桿等模型僅用單面片、十字面片或多面片的方式表示，外立面無紋理（白模），或采用能基本反映物體色調(diào)、飽和度、明度等特征的影像或照片紋理，或紋理庫中紋理圖像。

7.4.6符號建模表現(xiàn)

符號表現(xiàn)是指用三維模型符號庫中預(yù)先制作模型符號來表現(xiàn)地理要素，該模型符號僅有位置、角度、尺寸及長寬高比例可以改變。

7.4.7模型交付產(chǎn)品精度級別要求

模型交付產(chǎn)品精度級別要求，指的是對建模工作的整體工作成果的評價和定級標準。通常情況下，模型復(fù)雜度可以劃分為四個級別，分別是：精模、中模、簡模和低簡模。一般比較常見的是中模和簡模。精模通常用于比較小的場景展示，簡模通常用于遠處的模型或地塊里面（不貼近道路的地方）非主要的模型，而低簡模主要用于陪襯性的示意性物體。

7.4.8模型數(shù)據(jù)制作規(guī)范

為了保證模型加載到三維場景的效率和顯示的效果，在進行模型制作的時候，有一些注意事項和優(yōu)化措施。

8 模型制作的注意事項

8.1 對于模型的底部與地面接觸的面，也就是坐落在地面上的建筑底面都應(yīng)該刪除。模型落搭時相對被包裹的小的面要刪除。

8.2 嚴格禁止模型出現(xiàn)兩面重疊的情況，要刪除模型中重合的面，不然會造成重疊面在場景中閃爍的情況。

8.3 模型Z軸最低點坐標要在0點以上，地面同理。

8.4 對模型結(jié)構(gòu)與貼圖坐標起不到作用的點和面要刪除以節(jié)省數(shù)據(jù)量。

8.5 創(chuàng)建模型時，利用捕捉使模型的點與點之間相互對齊，不要出現(xiàn)點之間有縫隙或錯位導(dǎo)致面出現(xiàn)交叉的情況，避免場景漫游時發(fā)現(xiàn)閃面或破面的情況影響效果。

8.6 在保證場景效果的前提下盡量減少場景的數(shù)據(jù)量。曲線擠壓的時候要注意線的段數(shù)。必要時候可以使用折線形式來代替曲線。

8.7 模型的網(wǎng)格分布要合理。模型中平直部分可以使用較少的分段數(shù)，曲線部分為了表現(xiàn)曲線的轉(zhuǎn)折可以適當?shù)亩喾峙湟恍?。模型平面邊緣輪廓點分布盡量均勻，否則容易使模型破面或產(chǎn)生其他問題。

8.8 如有平面物體表面有黑斑時，應(yīng)取消這幾個面的光滑組。對于曲面要統(tǒng)一曲面的光滑組，避免烘焙的時候貼圖出現(xiàn)黑色接縫。

8.9 模型做好后，不應(yīng)存在輔助的虛擬物體。

8.10 對于有重疊結(jié)構(gòu)且邊緣不用貼圖細致表現(xiàn)的模型可以采取落搭的方式制作以節(jié)省數(shù)據(jù)量。

8.11 對于需要做成片疊加在物體表面的模型（如大廈立面懸掛的廣告牌），與物體的立面要有一段距離，保證導(dǎo)出的重疊面不閃爍，同時在側(cè)面不能看到特別明顯的兩個面間的距離。用面片制作欄桿的模型，用通道貼圖來表現(xiàn)欄桿的透明效果。模型烘焙時不支持雙面，欄桿不可以給雙面材質(zhì)，所以需要在MAX中原地復(fù)制一個物體并反轉(zhuǎn)法線作為欄桿的另一個面。圓柱邊數(shù)一般要控制在10以內(nèi)，柱體頂?shù)?面要求刪掉。具體情況根據(jù)建筑的級別以及柱子的位置直徑?jīng)Q定。（具有獨立支撐結(jié)構(gòu)，位置顯著、直徑較大的柱體分配邊數(shù)相對較多，一般柱體邊數(shù)分配6個即可）。

9 貼圖制作注意事項

9.1 使用Standard標準材質(zhì),材質(zhì)類型使用Blinn。除Diffuse通道后可加貼圖外其他通道不能加貼圖,其他參數(shù)也不能調(diào)節(jié)，用max默認設(shè)置。

9.3 不能在材質(zhì)編輯器中對材質(zhì)的透明度進行調(diào)節(jié)，材質(zhì)的透明度靠貼圖的通道來實現(xiàn)。

9.4 貼圖使用tif文件格式，工程中貼圖文件命名不能含有空格。貼圖長寬方向必須符合2的冪次方。如32x32、64x128等。貼圖最大尺寸不要超過512 x512，最小尺寸不要小于16。

9.5 表現(xiàn)建筑欄桿等鏤空效果時需要給貼圖創(chuàng)建一個Alpha通道，全透明部分（欄桿中除桿外的透明部分）在通道中表示為黑色；不透明部分通道中表示為白色；灰色代表半透明，如玻璃。

9.6 模型貼圖坐標不能出現(xiàn)拉伸現(xiàn)象，不能出現(xiàn)UVW坐標丟失的現(xiàn)象。渲圖時不支持雙面貼圖。模型完成后不能出現(xiàn)貼圖丟失的情況,要對貼圖重新指定。

9.7 一個物體不可以對應(yīng)多張烘焙貼圖，只能對應(yīng)一張烘焙貼圖。保證貼圖的透視關(guān)系矯正準確，所有貼圖的門窗、層高線、字體、建筑立面等必須保持橫平豎直，清晰可見。

9.8 貼圖如有眩光的必須對眩光進行效果處理。文字貼圖在保證文字清晰可辨的情況下最大限度的縮小貼圖。貼圖不清晰的情況下要手工勾畫出門窗的輪廓，表現(xiàn)出門窗的清晰效果。

9.9 一張貼圖內(nèi)不能出現(xiàn)兩個或多個相同的重復(fù)元素，只能一個重復(fù)元素為一張貼圖。同一建筑上的不同貼圖要協(xié)調(diào)。同一墻體需要不同貼圖制作時要保證貼圖色調(diào)、質(zhì)感上的統(tǒng)一，不能出現(xiàn)明顯的拼接感。不能出現(xiàn)同層窗戶高度不平的情況。層高線的高度要一致。橫向各建筑面的磚紋要能對齊，同一面上的縱向紋理也應(yīng)對齊。

10 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準備工作

建模工作開展之前，應(yīng)首先確?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的準備工作，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準備工作包括下列內(nèi)容。

10.1現(xiàn)狀三維模型制作資料

現(xiàn)狀三維模型制作材料包括以下內(nèi)容：

10.1.1 CAD 平面圖文件

10.1.2 建模區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀的航空影像數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)及其他類型影像資料。

10.1.3 建模區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀地理要素的有關(guān)高程資料。

10.2其它輔助資料

其他的輔材料包括以下內(nèi)容：

10.2.1 規(guī)劃報建項目整體的總平面圖文件。

10.2.2 設(shè)計方案資料，包括建（構(gòu)）筑物的平面圖、剖面圖、立面圖等資料及相關(guān)說明文件。

10.2.3 設(shè)計方案效果圖，包括項目整體鳥瞰效果圖、俯視圖、透視圖以及所有樓型外立面效果圖等。

10.2.4 設(shè)計方案的外立面色彩參數(shù)。

10.2.5 設(shè)計方案的三維模型以及模型對應(yīng)的紋理數(shù)據(jù)。

10.3模型制作軟件要求

10.3.1制作軟件要求

軟件：3Ds max

版本：9.0

單位設(shè)置：單位要求為米（Meters）

10.3.2貼圖處理軟件要求

軟件：Photoshop

版本：不限

10.3.3 MAX 插件要求

清空浪費材質(zhì)球插件，檢查 UV 屬性插件及一些輔助使用的插件。

11 結(jié)論與展望

隨著計算機和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，三維城市的這種可視化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到很多行業(yè)領(lǐng)域，而三維建模則是這項技術(shù)當中最重要的過程部分，能夠掌握三維快速建模并達到要求，才能夠更加真實的反應(yīng)現(xiàn)實世界。

參考文獻

[1]高山.三維城市模型若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2004

三維城市范文第4篇

關(guān)鍵詞：三維GIS數(shù)字城市城市規(guī)劃

引言：隨著GIS應(yīng)用的深入，人們越來越多地要求從真三維空間來處理問題。數(shù)字城市建設(shè)已成為測繪領(lǐng)域一個重點研究對象，城市三維信息系統(tǒng)的建設(shè)必將成為數(shù)字城市系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容之一，它將利用城市現(xiàn)有的空間地理信息、政務(wù)信息等信息資源和通訊基礎(chǔ)設(shè)施，通過城市建模和三維景觀可視化，實現(xiàn)城市真實三維景觀再現(xiàn)，為電子政務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和公眾服務(wù)搭建3DGIS服務(wù)平臺。

1.三維GIS概述

1.1 三維GIS的定義

從不同的角度出發(fā)，GIS有三種定義：①基于工具箱的定義，認為GIS是一個從現(xiàn)實世界采集、存貯、轉(zhuǎn)換、顯示空間數(shù)據(jù)的工具集合；②數(shù)據(jù)庫定義，認為GIS是一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫里的大多數(shù)數(shù)據(jù)能被索引和操作，以回答各種各樣的問題；③基于組織機構(gòu)的定義，認為GIS是一個功能集合，能夠存貯、檢索、操作和顯示地理數(shù)據(jù)，是一個集數(shù)據(jù)庫、專家和持續(xù)經(jīng)濟支持的機構(gòu)團體和組織結(jié)構(gòu)，提供解決環(huán)境問題的各種決策支持。

1.2 三維GIS的特點

在三維GIS中，空間目標通過X、Y、Z三個坐標軸來定義，它與二維GIS中定義在二維平面上的目標具有完全不同的性質(zhì)。三維空間數(shù)據(jù)庫是三維GIS的核心，三維空間分析則是其獨有的能力。與功能增強相對應(yīng)的是，三維GIS的理論研究和系統(tǒng)建設(shè)工作比二維GIS也更加復(fù)雜。

1.3三維GIS的功能

基于二維GIS的發(fā)展狀況和從空間信息集成的需求角度來講，筆者個人認為，三維GIS除了具備二維GIS的傳統(tǒng)功能以外，還應(yīng)該具有如下獨有的功能：

①包容一維、二維對象

三維GIS不僅要表達三維對象，而且要研究一維、二維對象在三維空間中的表達。將一維、二維對象置于三維立體空間中考慮，存儲的是它們真實的幾何位置與空間拓撲關(guān)系，這樣表達的結(jié)果就能區(qū)分出一維、二維對象在垂直方向上的變化。

②可視化2.5維、三維對象

三維GIS的首要特色是要能對2.5維、三維對象進行可視化表現(xiàn)。三維對象的幾何建模與可視表達在三維GIS建設(shè)的整個過程中都是需要的，這是三維GIS的一項基本功能。

③三維空間DBMS管理

三維GIS的核心是三維空間數(shù)據(jù)庫。它可能由擴展的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也可能由面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲管理三維空間對象。

④三維空間分析

在二維GIS中，空間分析是GIS區(qū)別于三維CAD與科學(xué)計算可視化的特有功能，在三維GIS中也同樣如此。空間分析三維化，也就是在直接在三維空間中進行空間操作與分析，連同上文述及的對空間對象進行三維表達與管理，使得三維GIS明顯不同于二維GIS，同時在功能上也更加強大。

⑤應(yīng)能及時受益于現(xiàn)代數(shù)據(jù)獲取方法的進展和大數(shù)據(jù)量處理技術(shù)的發(fā)展

目前，由于科技水平的限制，人類獲取地學(xué)三維數(shù)據(jù)的能力的弱小是阻礙三維GIS迅速發(fā)展的一個重要原因。因此現(xiàn)時的三維GIS設(shè)計與開發(fā)應(yīng)充分考慮未來三維地學(xué)數(shù)據(jù)獲取能力的提高，以便及時受益于現(xiàn)代數(shù)據(jù)獲取方法的進步。

2.三維GIS與數(shù)字城市建設(shè)

世界的本原是處在三維空間中的，城市三維現(xiàn)在已成為當前三維GIS中研究與開發(fā)的一個重要方面。信息化目前正成為社會發(fā)展的主流，城市作為信息存在與傳播的主體，理所當然地也成為三維GIS表達的一個重要對象。

空間分析能力在二維GIS中就比較薄弱，目前大多數(shù)的GIS都不能做到?jīng)Q策層次上來，只能作為一個大的空間數(shù)據(jù)庫，滿足簡單的編輯、管理、查詢和顯示要求，不能為決策者直接提供決策方案。因此，研究開發(fā)GIS的基本空間分析及將各領(lǐng)域的專家知識入嵌入GIS中，是三維GIS發(fā)展的一個重要方面。

2.1數(shù)字城市的基本框架

數(shù)字城市有一個基本的框架，主要由三大部分組成：

1）數(shù)字城市建設(shè)的信息支撐技術(shù)。主要有遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、城市綜合功能GIS技術(shù)、數(shù)字城市的管理信息技術(shù)、虛擬技術(shù)、數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)、元數(shù)據(jù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)等，應(yīng)用這些技術(shù)可以實現(xiàn)城市空間數(shù)據(jù)的獲取、分析、歸納與整合。

2）數(shù)字城市建設(shè)的基本內(nèi)容。首先，建立由城市空間基礎(chǔ)信息平臺、城市綜合信息平臺和城市電信基礎(chǔ)平臺組成的核心系統(tǒng)，達到共享和支持。其次，建立應(yīng)用系統(tǒng)，它們是數(shù)字城市發(fā)揮作用的根本。第三，網(wǎng)絡(luò)與信息接入設(shè)備，它們是數(shù)字城市應(yīng)用的前端，直接面向最終用戶。第四，政策法規(guī)與保障體系，它數(shù)字城市建設(shè)及運行提供法律、經(jīng)濟、標準、組織和管理等方面的保障。

3）數(shù)字城市的服務(wù)對象。包括政府、企業(yè)、社會和公眾四大類。

2.2三維GIS技術(shù)在城市總體規(guī)劃中的應(yīng)用

城市區(qū)域三維GIS將以GIS為核心的技術(shù)應(yīng)用于城市三維海量空間數(shù)據(jù)的存儲與管理，進行各類城市三維空間數(shù)據(jù)的綜合顯示與融合分析，并且在此基礎(chǔ)上進行多種專業(yè)分析與相關(guān)三維信息的網(wǎng)絡(luò)，從而為城市指定科學(xué)的、合理的發(fā)展規(guī)劃及管理提供基礎(chǔ)資料和決策依據(jù)。基于三維GIS的城市總體規(guī)劃信息管理系統(tǒng)，不僅具備一般的MIS系統(tǒng)的報表和統(tǒng)計功能，而且還具有空間分析功能，用戶可根據(jù)不同的要求來對城市信息進行分類統(tǒng)計，構(gòu)建相應(yīng)的土地利用專題，直觀的了解城市規(guī)劃的總體情況。城市總體規(guī)劃中涉及到的土地的空間特征和屬性特征處于不斷的變化之中，三維GIS技術(shù)可以成為土地數(shù)據(jù)管理、更新、評價的有力工具，可以建立覆蓋整個行政區(qū)域的數(shù)字高程（DEM）模型，通過DEM與航空攝影資料的合成建立起三維立體旋轉(zhuǎn)景觀模型，使得修訂城市總體規(guī)劃更具有現(xiàn)實性和科學(xué)性。

系統(tǒng)應(yīng)能將城市地上的建筑、道路、水系、管道及地下構(gòu)筑物等景觀內(nèi)容利用現(xiàn)有的資料在三維場景中展現(xiàn)出來，并且可針對城市地質(zhì)的特性將城市地質(zhì)勘查資料揭示結(jié)果在三維空間中綜合起來，重現(xiàn)地下地質(zhì)界面和地質(zhì)體的空間形態(tài)和組合關(guān)系，重建三維地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)模型，并將地上、地下的三維模型用三維可視化技術(shù)生動地表現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)地上、地下復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系的表達、分析。系統(tǒng)可以利用空間分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)支持復(fù)雜問題的決策研究。

三維城市規(guī)劃還將在實施漫游的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對各種信息進行集成與分析的基本功能，具體來說具備以下幾種主要功能：實現(xiàn)各種信息的二維查看、查詢和測量等一系列功能；實現(xiàn)二維與三維的交互性查看、漫游。利用數(shù)據(jù)模型的一些特點進行相應(yīng)的加工處理，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與模型庫的對應(yīng)關(guān)系，同時要實現(xiàn)對各種信息的查詢、調(diào)用、分析和處理，就必須利用GIS及相關(guān)工具建立一個高效率的數(shù)據(jù)庫，并使之具備對信息進行搜集、分析、處理和更新的功能，將數(shù)據(jù)庫中的信息與實施場景中的模型進行綁定，從而達到對各種信息的即查即用，實現(xiàn)豐富的查詢和分析、決策功能。

3 結(jié)束語

三維GIS是物質(zhì)城市在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)空間的再現(xiàn)和反映，是以空間信息為核心的城市信息系統(tǒng)體系。它將地理信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透到城市經(jīng)濟和社會生活的各個方面，為政府部門、企業(yè)、社區(qū)、公眾提供多層次、高質(zhì)量、高效率的信息服務(wù)及決策支持，以提高城市和社區(qū)建設(shè)與管理的現(xiàn)代化水平和效率，提高人們的生活質(zhì)量。目前，我國以“數(shù)字城市”為目標，面向城市可持續(xù)發(fā)展的全數(shù)字化信息系統(tǒng)建設(shè)正在探索中，全國已有100多個城市陸續(xù)展開各自的數(shù)字城市建設(shè)計劃。

三維GIS是數(shù)字城市的重要基礎(chǔ)空間信息。三維城市的建立能夠全方位地、直觀地給人們提供有關(guān)城市的各種具有真實感的場景信息，構(gòu)建出一個真實、直觀的虛擬城市環(huán)境，為城市管理者面對復(fù)雜的城市，實施科學(xué)的、人文的、生態(tài)的規(guī)劃，提供有力的決策手段。由于城市規(guī)劃的關(guān)聯(lián)性和前瞻性要求較高，城市規(guī)劃一直是三維可視化技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域，建立基于影像的城市三維系統(tǒng)，構(gòu)建真實、準確的虛擬城市場景，實時互動地評估與分析規(guī)劃方案，為城市規(guī)劃的決策提供更加直觀與科學(xué)的依據(jù)，這是傳統(tǒng)手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的，是當今城市規(guī)劃信息化發(fā)展的重要方向。

參考文獻：

[1]李榮杰，宋照才，劉電芬，等．數(shù)字城市建設(shè)[J]．河南科技，2008，07：10-11．

[2]頡繼珍，城市3維地理信息服務(wù)系統(tǒng)框架研究[J]．測繪與空間地理信息，2008，6：95-99．

[3]龔知凡，三維GIS技術(shù)及其發(fā)展[J]

[4]周游，“數(shù)字城市”三維仿真平臺建設(shè)的研究綜述[N],科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008，27（19，21）．

[5]張治中，陳鵬霄．數(shù)字城市三維地理信息系統(tǒng)在武漢江岸地區(qū)的實現(xiàn)[N]

三維城市范文第5篇

【關(guān)鍵詞】3D建模 城市地質(zhì) GIS

地下空間信息是城市規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)，發(fā)展地下空間信息化并施行信息化管理是城市建設(shè)的迫切需要。三維城市地質(zhì)管理系統(tǒng)具有直觀、高效、便利等特點，在城市地下空間開發(fā)利用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

1 研究思路及系統(tǒng)目標

系統(tǒng)的總體目標是利用三維建模引擎將地質(zhì)數(shù)據(jù)（地表以及地表以下數(shù)據(jù)）通過三維建模的方式展現(xiàn)，形象表達區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元的空間分布特征以及相關(guān)的地質(zhì)屬性；通過建設(shè)地質(zhì)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，將城市地質(zhì)數(shù)據(jù)進行科學(xué)性、合理性和規(guī)范性的整理保存。在保證地質(zhì)數(shù)據(jù)安全的情況下，面向公眾、政府以及專業(yè)人員提供形式友好，形式多樣的城市地質(zhì)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要有以下三個方面的建設(shè)目標：

1.1 基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)管理

對類型眾多的城市地質(zhì)數(shù)據(jù)錄入、存儲、管理與提取，系統(tǒng)能將文字報告和圖件為基礎(chǔ)的城市地質(zhì)調(diào)查成果信息和基本地理信息，轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫，為GIS數(shù)據(jù)展示和3D建模進行數(shù)據(jù)支撐。城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)代碼和數(shù)據(jù)接口，能實現(xiàn)基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫與其他分布式數(shù)據(jù)庫之間的信息傳輸與交叉訪問。

1.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)分析以及3D建模引擎

系統(tǒng)能以點、線類型的零散的、局部的地質(zhì)勘查資料在三維空間中綜合起來，重現(xiàn)地下地質(zhì)界面和地質(zhì)體的空間形態(tài)和組合關(guān)系，并將三維地質(zhì)模型用三維圖形圖像生動地表現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)地下復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)與關(guān)系的三維可視化展示和分析。系統(tǒng)提供基于地質(zhì)體3D實體模型繪制各種等值線、等值面的功能，對三維地質(zhì)實體模型進行任意剖面切割、透視分析等可視化模擬功能，能對包括體積、面積、距離在內(nèi)的三維數(shù)據(jù)進行計算的功能。

1.3 Web與服務(wù)子系統(tǒng)

用戶只需使用標準的瀏覽器就可以訪問和瀏覽系統(tǒng)提供的公共服務(wù)信息，進行3D圖形和GIS專業(yè)地質(zhì)圖瀏覽、圖形檢索、屬性查詢、資料查詢等操作，使城市三維地質(zhì)信息系統(tǒng)向社會公眾提供增值信息服務(wù)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.1 總體架構(gòu)

系統(tǒng)采用三層架構(gòu)模式，C/S與B/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，總體架構(gòu)如圖1所示。

從系統(tǒng)架構(gòu)上可以分為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫層、數(shù)據(jù)邏輯訪問層、地質(zhì)數(shù)據(jù)應(yīng)用層。在地質(zhì)數(shù)據(jù)應(yīng)用層中，B/S結(jié)構(gòu)的Web應(yīng)用服務(wù)模塊和C/S結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析模塊以及空間數(shù)據(jù)可視化引擎等相關(guān)專業(yè)應(yīng)用通過數(shù)據(jù)訪問層的數(shù)據(jù)庫訪問引擎、文件系統(tǒng)訪問引擎以及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換訪問引擎提供的數(shù)據(jù)接口，訪問地質(zhì)數(shù)據(jù)層的相關(guān)數(shù)據(jù)庫。地質(zhì)數(shù)據(jù)層庫中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器根據(jù)不同業(yè)務(wù)分別存儲專業(yè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)邏輯訪問層提供的不同類型的數(shù)據(jù)訪問接口，理論上可以提供充分的橫向和縱向的擴展空間，應(yīng)對未來新的服務(wù)數(shù)據(jù)類型的讀取。該層接口的設(shè)計利于數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)讀取規(guī)范性，可以根據(jù)不同的安全策略和應(yīng)用規(guī)范進行工作，提供標準化的數(shù)據(jù)服務(wù)。地質(zhì)數(shù)據(jù)應(yīng)用層主要根據(jù)業(yè)務(wù)的需要進行系統(tǒng)開發(fā)，當前主要體現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)可視化引擎、web應(yīng)用模塊、專業(yè)數(shù)據(jù)分析模塊、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析模塊、二次開發(fā)工具開發(fā)等功能表現(xiàn)方面。

2.2 系統(tǒng)組成

平臺分為三個主要系統(tǒng)：

（1）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)：綜合現(xiàn)有的城市地質(zhì)資料，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GIS技術(shù)構(gòu)建城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、管理、維護和查詢統(tǒng)計。

（2）三維建模引擎子系統(tǒng)：采用國內(nèi)先進的三維建模引擎-3Dmine。通過平臺基礎(chǔ)信息構(gòu)建需要的三維模型。

（3）Web公共信息子系統(tǒng)：對相關(guān)的元數(shù)據(jù)、各類地質(zhì)圖表、地質(zhì)文獻資料進行權(quán)限劃分，對不同權(quán)限的用戶從瀏覽內(nèi)容、下載信息等方面進行限制，提供不同的公共服務(wù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 3D建模引擎

利用鉆孔數(shù)據(jù)，采用三角網(wǎng)建模技術(shù)，運用控制線和分區(qū)線聯(lián)合的方法，對任意形態(tài)的物體都可以通過一系列的散點或剖面創(chuàng)建地質(zhì)模型。

3.2 成果輸出

多方位縱、橫斷面三維分析圖：包括任意曲線折線、不規(guī)則區(qū)域等三維分析圖，為解決道路地下空間，地塊使用時使用。

綜合類報表：包括礦權(quán)資源圖，規(guī)劃圖，土地利用等綜合性專業(yè)報表。

圖件類：地質(zhì)平面圖、地形圖、水文地質(zhì)分區(qū)圖、工程地質(zhì)分區(qū)圖等等。

4 技術(shù)難點

4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

大多數(shù)現(xiàn)存的地質(zhì)資料普遍存在格式不統(tǒng)一的現(xiàn)象，將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成平臺標準應(yīng)用格式，從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層面和平臺兼容層面都是技術(shù)難點。

4.2 3D建模web呈現(xiàn)

3D數(shù)據(jù)信息量比普通的圖片信息大，通過3D建模引擎輸出3D圖像在web中體現(xiàn)，減少瀏覽器緩存壓力，根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行二次開發(fā)，是web數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心內(nèi)容。

5 結(jié)論

利用原始地勘資料生成的城市三維地質(zhì)模型，可以使專業(yè)人員非常直觀地了解城市每個位置的地質(zhì)情況。利用三維地質(zhì)建模系統(tǒng)提供的“切剖面”功能，就可以掌握相應(yīng)位置的地下空間地質(zhì)信息，為城市地下空間的地質(zhì)資源的管理和利用提供支撐。

參考文獻

[1]程光華.中國城市地質(zhì)調(diào)查工作指南[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

作者簡介

盛有錫（1964-），男，浙江省金華市人。現(xiàn)為山東正元冶達科技發(fā)展有限公司高級工程師。主要研究方向為地質(zhì)環(huán)境在線監(jiān)測、礦山安全在線監(jiān)測。