3D城市建模在数字城市建设中的应用

《交通运输技术与经济》 V0.116，2014年4月2日，技术与经济通讯，2014 3D城市建模在数字城市建设中的应用曹磊（哈尔滨市测绘研究院，黑龙江哈尔滨150010）摘要: 随着城市数字技术的飞速发展，城市数字化已成为现代城市的标志之一. 发展. 城市3D信息系统将利用城市现有的空间地理信息，各种主题信息和其他资源以及通信和其他基础设施，使用城市建模和3D景观可视化方法来实现城市3D景观再现的现实. 分析了数字城市建设的现状和基本框架，提出了三维数字城市的基本模型. 关键词: 数字城市三维模型城市建设；信息系统CLC: P208文档代码: A文章ID: 1008-5696（2014）02-0125-04引言3维城市模态数字城市建设曹磊（哈尔滨工业大学勘察测量所，哈尔滨150010）摘要: 数字城市建设已成为城市发展的重要方向，构建城市三维信息系统成为一个主要内容的数字城市系统，它利用现有的城市空间地理信息，各种特殊信息资源的通信基础设施，例如城市建模可视化，3D景观城市真实的3D景观. 智慧的3D可视化策略，3D同步系统城市基础知识，城市和城市中的公园. Kywords: 公民公民； 3维公民模型；城市banstraunion；大陆信息信息化，现代化，城市发展和城市信息化建设的主要目标.

作为城市信息化建设的核心部分，城市3D模型的建设已成为城市建设的重要目标之一. 三维城市模型（3DiminalCityModal，3DCM）是对城市概述的三维真实描述，具有虚拟现实（VR）性能和空间管理与分析应用程序的现实. 它也可以与其他社会和经济信息相互联系. 目前，它已引起越来越多的关注. 三维数字技术是一种基于二维地理信息的三维模型. 经过程序开发，它已经发展成为一个三维地理信息系统. 您可以使用收到的日期: 2013-11-16作者简介: 曹磊（1980）A），女，工程师，研究方向: 地理信息和地图制作. 通过系统地分析城市的自然要素和建筑要素，用户可以通过交互操作获得虚拟城市环境的真实直观感受. 因为它使城市管理者能够制定更加科学，人文和生态的城市规划，所以可以广泛地用于国土资源管理，城市规划，电力，电信，公共安全，给排水，旅游等领域. 1数字城市建设的现状与基本框架1.1数字城市建设的现状近年来，中国的数字城市建设呈现出强劲的发展趋势. 据统计，全国有大中城市近700个，小城市约30,000个. 城镇已经开始“数字城市”的建设项目. 作为城市信息化建设的关键环节，“数字城市”涉及社会生活的各个领域，如城市规划，管理，文化和经济.

1.2数字城市建设的内容和技术1）数字城市建设主要包括: 建立由城市空基数据传输技术和信息技术组成的第16卷基本信息平台，城市综合信息平台和城市电信基本平台. 经济系统的核心系统通过系统的正常运行实现信息共享. 建立应用系统；建立网络和信息访问设备，通过该设备可以直接为最终用户提供服务；建立政策法规的障碍体系，可以为数字城市的建设和运营提供法律，经济，标准，组织和管理上的保障； 2）数字城市建设的信息支持技术主要包括遥感技术，全球定位系统（GPS）技术，地理信息系统技术和城市集成功能GIS技术，数字城市管理信息技术，虚拟技术，建设技术，元数据这些技术可以结合和应用，并最终实现城市空间数据的采集，分析，归纳和整合； 3）数字城市城市的服务对象主要包括政府，企业，社会和公众. 2. 3D数字城市模型的组成和分类3D数字城市模型主要由基本数据，3D模型，操作环境（包括硬件环境和软件环境）和3D投影设备组成. '2.1模型的整体组成3D城市地理信息服务系统通常使用B / S模型. Web服务器可以完成数据发布服务器与终端之间的无缝链接，并为用户提供在浏览器环境中的正常数据浏览. 以及查询服务.

城市3D地理信息服务系统的应用系统一般由数据层，功能显示层和应用服务层组成. 2.1.1数据层数据层通常使用terrain数据融合软件将遥感图像数据和高程数据融合到三维场景中，然后进行压缩以形成terrain文件（MPT），然后将其作为数据流读取出来. WFS（Web功能服务）和WMS（Web地图服务）将被标准化，通常通过OpenGIS数据服务接口进行标准化，并提供二维数据服务. 2.1.2功能显示层功能显示层可以提供完整的用户界面，并支持系统完成浏览，查询三维数字城市，分析和显示3D地理信息的功能. 同时，它还可以为其他增值服务提供一些扩展接口，以满足未来业务扩展的需求. 2.1.3应用程序服务层应用程序服务层是一个服务接口，它通过空间数据网络提供三维数据，并为各个行业提供服务. 例如，公共安全，交通，土地和资源，水利，虚拟旅游和电能. 2.2模型分类2.2.1地形和地形的3D模型为了模拟现实中的地形起伏，通常使用基本的测量数据（例如带有高程值的数字线图）来建立地面高程模型（DEM） ，然后根据具体生产要求制作不同的高程模型. 在正常情况下，可以通过对某些图像进行分析来获取正射影像（DOM）的数据. 这些图像具有不同的分辨率. 主要图像是遥感图像三维数字城市，高分辨率航空图像，低空摄影和近距离摄影.

可以根据需要选择不同的图像数据，然后根据统一的空间参照系将正射影像叠加在地面高程模型上，从而获得真实反映地形和地形的3D模型. 2.2.2当前的建筑物3D模型是3D模型的重要组成部分. 目前的建筑物主要由两部分组成: 一是房屋，道路，行人天桥，桥梁，隧道，水坝，公园，绿地，树木等. 另一类是路灯，消防栓，人孔盖，汽车站和其他城市辅助设施. 当前的建筑模型构建需要大量工作和长时间. 因此，在制作模型之前，应根据精度要求进行选择并创建不同的模型. 对于某些对精度要求较低的规则形状的结构，可以使用的机器建模和生产方法. 如果结构顶部的纹理复杂，则可以使用高分辨率图像进行纹理处理. 对于不规则形状的结构，可以使用机械建模方法和手动建模方法的组合. 可以在野外拍摄纹理，通过的图像处理软件进行处理，最后进行贴图. 2.3规划设计3D模型3D模型的规划设计主要用于满足城乡规划管理的需要. 规划设计人员必须将当前3D模型与当前3D模型集成在一起，并根据当前3D模型的实际环境设计3D模型. 在3D仿真系统上修改，调整，替换特定模型或重新生成新模型，包括设计和定义位置，方向，形状，高度，外部色调和纹理. 这些修改和调整需要在统一的空间参考系统中按比例进行.

3 3D数字城市模型的获取和建模方法3.1 3D城市模型的获取方法表1中显示了3D城市模型的获取方法. 3.2三维城市模型的建模方法这三个的主要任务三维城市模型是对城市的三维环境进行数字表达，然后将其可视化. 同时，它可以提供相应的操作和分析功能. 当前，有很多方法来构建城市三维景观. 代表性的和常用的类型有以下几种: 万方数据1271）基于单纯形和虚拟城市景观模型重构方法的3D GIS数据模型. 城市的实体模型根据维数可以分为四类: 0、1、2和3，而单纯形0、1、2和3用于表示相应的构造. 同时，地形被用作城市中各种建筑物的载体，以TIN表示，称为2.5维度，而2D GIS矢量线数据用于确定建筑物的平面位置. 建筑物的属性高度和侧面纹理是通过用数码相机获得的来确定的，顶部纹理是从航空遥感数据中获得的，并生成了景观模型. 2）根据航空影像生成三维城市景观. 这些建筑物根据其形状特征分为平屋顶房屋，“人”字形屋顶房屋和复杂房屋，并用不同的几何数据模型构造. 3）TIN表示地形法是使用BP，CSG以表面和体积形式表示空间实体城市的点，线，3D GIS数据模型，并在三维空间中逐层引入空间信息. 同时，为每个对象建立属性特征和空间关系；组合模型法用于构建建筑模型.

以上四种型号各有特点，适用于不同的应用领域. 3D实体和应用程序的复杂性使得一个数据模型很难满足不同的需求. 因此，要建立理想的城市数据模型，不仅要考虑各种几何建模方法的特点，而且要考虑获取3D数据的难度，数据获取是关键. 3D城市建模所需的数据类型和获取方式数据类型数据获取方式指建筑物和建筑物的高度数据建筑物和建筑物的几何元素数据建筑物数据的DEM数据以及其他基于2D GIS的数据大致根据层数计算根据研究算法，使用软件手动或使用建筑物的高度获取基于图像的图像（主要基于建筑物的屋顶数据），使用机载激光扫描仪直接从图像中提取建筑物的高度和其他信息结合航空影像，对算法进行处理以提取建筑物的高度后，将激光测距扫描仪与CCD结合使用，以从地面获取建筑物的高度. 混合测量系统用于获得INSAR. 2D GIS中建筑物的轮廓与建筑物的高度（通过层计算或其他方法获得）结合在一起，建筑物的几何形状由简单的几何形状表示. 航拍图像用于交互式采集；使用航空影像和地面摄影自动提取建筑物的特征线. 在地面上使用激光扫描仪和GPS获取距离. 使用高分辨率卫星图像自动提取建筑物. 由混合测量系统获得. 由移动地图系统获取. 由计算机生成. 根据卫星遥感照片获取照片，直接获取地面照片，获取航空激光扫描仪和航拍图像，通过算法处理提取建筑物顶部的纹理，结合激光测距扫描仪和CCD，通过移动测量获取表面纹理系统. 它是根据地形图上的轮廓和高程数据生成的. 2DGIS中的DEM数据直接用于生成航空图像. 直接扫描机载激光扫描仪，然后使用SAR / INSAR进行处理以获得计划. 设计图纸，地形图和地籍图. 现有2DGIS野外测量和现有的组合. 计算机仅模拟万方数据的绘制. 126.运输科学与经济学. 第16卷，4D 3D建模技术的应用未来发展4.1 3D建模技术的应用近年来，基于3D城市模型的3D数字技术已成为科学技术关注的热点. 在保证3D模型数据一致性，可靠性和有效性的前提下，应使数据的更新，维护和共享更加方便，并进一步促进3D数字技术在城乡规划，建设管理，突发事件中的广泛应用. 救援，紧急指挥，文物保护和招商引资.

4.1.1用于城市规划，以预览城市的未来形式. 消失的城市形态也可以根据规划结果随时进行重新模拟和修改，从而为调整城市规划方案提供科学依据，使城市规划更具前瞻性. 4.1.2旅游建模中使用的技术不仅可以展示城市的现有景观，还可以再现已经不存在且正在规划和建设中的景点，从而促进城市发展并帮助城市扩展的影响力并吸引它. 投资和游客. 4.1.3对于城市管理三维建模技术可以完成城市灾害事件和紧急情况的动态模拟，实现对各种类型的城市信息的可视化查询，并为城市管理和服务提供政府决策. 4.1.4用于研究城市环境的动态变化使用3D技术可以将大量统计数据转换为易于理解的图像，表达人类活动对环境施加的压力，并预测在这种情况下的环境影响. 不同的人类活动条件. 4.2 3D建模技术的未来发展方向由于城市3D景观主要是人造建筑，因此3D建筑信息的获取和建模一直是城市建模的主要内容. 近年来，陆续提出了一些新的建筑3D重建方法，其主要发展方向包括以下三个方面: 1）数据的多样化，多线索和多信息的引入和融合. 2）提取过程中的知识该应用程序从低级到高级处理渗透到各个层次，并在识别匹配推理过程中引入了更多的人工智能理论和方法. 3）建筑模型的多样化，例如参数模型，棱柱模型，多面体模型和建筑实体几何模型（CSG）等，提取策略逐渐从纯模型驱动或数据驱动转变为混合模型. 两个.

5结论城市现代化是城市信息化建设的主体. 在工业化，城市化，市场化，国际化和信息化的背景下，数字城市是未来城市建设的发展方向. 三维城市模型基于三维数字技术，为城市建设带来了数字化思维和设计方法，为城市规划和管理提供了方便，直观，可行的平台. 随着科学技术的发展，三维数字技术的发展将越来越快，其作用也将越来越大，具有良好的发展前景. 参考文献: [1]陈良超，向泽军，谢正海. 3D模型数据标准技术的研究与应用[J]. 测绘科学，2009（S1）: 174-176 E2]郑赤辉，陈良超. 城市3D仿真模型数据标准技术研究[JJ. 城市调查，2009（2）: 17-20. E3]向琳. 数字城市建设技术与数字校园实施研究[ED]. 西安: 西安科技大学，2002. 城市3D地理信息服务系统框架研究EJ]. 测绘与空间地理信息，2008（3）: 95-98. E53齐同军. ED3城市规划信息化研究与实践. 浙江: 浙江大学，2003年. E63徐爱梅. 城市3D景观建模与可视化研究[ED]. 江西: 江西科技大学，2008年. [E7]郭志佳. 基于GIS技术的哈尔滨市二环地区人居环境评价. 交通技术与经济，2012，14（5）: 121-124. [8]王秋萍，段锐. 基于ArcGIS的三维视觉分析[J]. 交通技术与经济，2011，13（1）: 115-118. [负责人: 王欣]万方数据

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