三维数字城市范文第1篇

关键词：三维GIS数字城市城市规划

引言：随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求从真三维空间来处理问题。数字城市建设已成为测绘领域一个重点研究对象，城市三维信息系统的建设必将成为数字城市系统建设的主要内容之一，它将利用城市现有的空间地理信息、政务信息等信息资源和通讯基础设施，通过城市建模和三维景观可视化，实现城市真实三维景观再现，为电子政务、业务应用和公众服务搭建3DGIS服务平台。

1.三维GIS概述

1.1 三维GIS的定义

从不同的角度出发，GIS有三种定义：①基于工具箱的定义，认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；②数据库定义，认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；③基于组织机构的定义，认为GIS是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。

1.2 三维GIS的特点

在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义，它与二维GIS中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。三维空间数据库是三维GIS的核心，三维空间分析则是其独有的能力。与功能增强相对应的是，三维GIS的理论研究和系统建设工作比二维GIS也更加复杂。

1.3三维GIS的功能

基于二维GIS的发展状况和从空间信息集成的需求角度来讲，笔者个人认为，三维GIS除了具备二维GIS的传统功能以外，还应该具有如下独有的功能：

①包容一维、二维对象

三维GIS不仅要表达三维对象，而且要研究一维、二维对象在三维空间中的表达。将一维、二维对象置于三维立体空间中考虑，存储的是它们真实的几何位置与空间拓扑关系，这样表达的结果就能区分出一维、二维对象在垂直方向上的变化。

②可视化2.5维、三维对象

三维GIS的首要特色是要能对2.5维、三维对象进行可视化表现。三维对象的几何建模与可视表达在三维GIS建设的整个过程中都是需要的，这是三维GIS的一项基本功能。

③三维空间DBMS管理

三维GIS的核心是三维空间数据库。它可能由扩展的关系数据库系统也可能由面向对象的空间数据库系统存储管理三维空间对象。

④三维空间分析

在二维GIS中，空间分析是GIS区别于三维CAD与科学计算可视化的特有功能，在三维GIS中也同样如此。空间分析三维化，也就是在直接在三维空间中进行空间操作与分析，连同上文述及的对空间对象进行三维表达与管理，使得三维GIS明显不同于二维GIS，同时在功能上也更加强大。

⑤应能及时受益于现代数据获取方法的进展和大数据量处理技术的发展

目前，由于科技水平的限制，人类获取地学三维数据的能力的弱小是阻碍三维GIS迅速发展的一个重要原因。因此现时的三维GIS设计与开发应充分考虑未来三维地学数据获取能力的提高，以便及时受益于现代数据获取方法的进步。

2.三维GIS与数字城市建设

世界的本原是处在三维空间中的，城市三维现在已成为当前三维GIS中研究与开发的一个重要方面。信息化目前正成为社会发展的主流，城市作为信息存在与传播的主体，理所当然地也成为三维GIS表达的一个重要对象。

空间分析能力在二维GIS中就比较薄弱，目前大多数的GIS都不能做到决策层次上来，只能作为一个大的空间数据库，满足简单的编辑、管理、查询和显示要求，不能为决策者直接提供决策方案。因此，研究开发GIS的基本空间分析及将各领域的专家知识入嵌入GIS中，是三维GIS发展的一个重要方面。

2.1数字城市的基本框架

数字城市有一个基本的框架，主要由三大部分组成：

1）数字城市建设的信息支撑技术。主要有遥感技术、全球定位系统(GPS)、地理信息系统技术、城市综合功能GIS技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等，应用这些技术可以实现城市空间数据的获取、分析、归纳与整合。

2）数字城市建设的基本内容。首先，建立由城市空间基础信息平台、城市综合信息平台和城市电信基础平台组成的核心系统，达到共享和支持。其次，建立应用系统，它们是数字城市发挥作用的根本。第三，网络与信息接入设备，它们是数字城市应用的前端，直接面向最终用户。第四，政策法规与保障体系，它数字城市建设及运行提供法律、经济、标准、组织和管理等方面的保障。

3）数字城市的服务对象。包括政府、企业、社会和公众四大类。

2.2三维GIS技术在城市总体规划中的应用

城市区域三维GIS将以GIS为核心的技术应用于城市三维海量空间数据的存储与管理，进行各类城市三维空间数据的综合显示与融合分析，并且在此基础上进行多种专业分析与相关三维信息的网络，从而为城市指定科学的、合理的发展规划及管理提供基础资料和决策依据。基于三维GIS的城市总体规划信息管理系统，不仅具备一般的MIS系统的报表和统计功能，而且还具有空间分析功能，用户可根据不同的要求来对城市信息进行分类统计，构建相应的土地利用专题，直观的了解城市规划的总体情况。城市总体规划中涉及到的土地的空间特征和属性特征处于不断的变化之中，三维GIS技术可以成为土地数据管理、更新、评价的有力工具，可以建立覆盖整个行政区域的数字高程（DEM）模型，通过DEM与航空摄影资料的合成建立起三维立体旋转景观模型，使得修订城市总体规划更具有现实性和科学性。

系统应能将城市地上的建筑、道路、水系、管道及地下构筑物等景观内容利用现有的资料在三维场景中展现出来，并且可针对城市地质的特性将城市地质勘查资料揭示结果在三维空间中综合起来，重现地下地质界面和地质体的空间形态和组合关系，重建三维地质构造形态模型，并将地上、地下的三维模型用三维可视化技术生动地表现出来，从而实现地上、地下复杂空间结构与位置关系的表达、分析。系统可以利用空间分析和数据挖掘技术支持复杂问题的决策研究。

三维城市规划还将在实施漫游的基础上实现对各种信息进行集成与分析的基本功能，具体来说具备以下几种主要功能：实现各种信息的二维查看、查询和测量等一系列功能；实现二维与三维的交互性查看、漫游。利用数据模型的一些特点进行相应的加工处理，要实现数据库与模型库的对应关系，同时要实现对各种信息的查询、调用、分析和处理，就必须利用GIS及相关工具建立一个高效率的数据库，并使之具备对信息进行搜集、分析、处理和更新的功能，将数据库中的信息与实施场景中的模型进行绑定，从而达到对各种信息的即查即用，实现丰富的查询和分析、决策功能。

3 结束语

三维GIS是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以空间信息为核心的城市信息系统体系。它将地理信息技术、数字化技术和网络技术渗透到城市经济和社会生活的各个方面，为政府部门、企业、社区、公众提供多层次、高质量、高效率的信息服务及决策支持，以提高城市和社区建设与管理的现代化水平和效率，提高人们的生活质量。目前，我国以“数字城市”为目标，面向城市可持续发展的全数字化信息系统建设正在探索中，全国已有100多个城市陆续展开各自的数字城市建设计划。

三维GIS是数字城市的重要基础空间信息。三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，构建出一个真实、直观的虚拟城市环境，为城市管理者面对复杂的城市，实施科学的、人文的、生态的规划，提供有力的决策手段。由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是三维可视化技术应用的主要领域，建立基于影像的城市三维系统，构建真实、准确的虚拟城市场景，实时互动地评估与分析规划方案，为城市规划的决策提供更加直观与科学的依据，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的，是当今城市规划信息化发展的重要方向。

参考文献：

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[2]颉继珍，城市3维地理信息服务系统框架研究[J]．测绘与空间地理信息，2008，6：95-99．

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[5]张治中，陈鹏霄．数字城市三维地理信息系统在武汉江岸地区的实现[N]

三维数字城市范文第2篇

基础空间数据作为社会发展中基础性、关键性战略资源，为政府管理辅助决策等方面提供了资源保障，在政府部门信息系统建设中发挥了巨大作用［1］。但是，随着“数字城市”建设的推进，随着公共安全、应急联动等对基础空间信息的保障能力提出新要求，目前共享方式已不能满足需要［2］，建设三维数字城市，不仅大幅提升城市基础数据的开发利用水平，而且对政府部门间、不同行业的信息资源共享服务应用具有重要的借鉴价值。

1建设意义

该项目的实施建设：不仅有利于提升整个城市的综合实力，而且有利于城市经济运作与国际市场协调，是推动改革的重要举措。能实现对城市地理空间信息资源的合理规划和有效管理。能彻底改善“信息孤岛”现象。能较好实现各类地理空间数据的整合，维护更新现势数据。将在土地利用动态监测、农业、林业、防汛防灾、城市规划乃至日常生活等领域具有广泛应用前景。

2系统建设目标

系统的建设目标：“数字城市”是一个由多种高新技术支持的计算机网络信息系统。它不仅能在计算机上建立虚拟城市，更主要的是能促使城市不同部门、层次之间的信息共享，减少资源的浪费和功能重叠，进而从宏观全局的角度制定城市规划和管理的整体战略［5］。“数字城市”的基本内涵包括以下几个方面：城市信息资源的开发与应用；城市信息基础设施建设；城市信息技术的开发与信息产业的发展；城市信息化的标准、规范与法规的制定；信息人才的培养与信息知识的普及。

3系统体系架构

系统的整体体系结构遵循三层架构体系，包括数据层、逻辑层和应用层3个应用层次。采用B／S结构的组织模式，为政府提供对多种数据等的管理，系统采用ArcServer为GIS平台，Oracle为数据库服务器，利用多种软件技术，实现对国土规划数据、安全生产数据等的显示、查询、统计等功能，为城市规划管理工作提供支撑。总体结构图如图1所示：数据库层：为系统提供基本的数据服务。逻辑层：包括GIS服务层和系统功能层2个层：GIS服务层提供底层GIS管理服务；系统功能层在开发接口之上封装一套统一开发接口，实现对底层数据的访问。应用层：此层是系统主要应用模块，用户通过桌面访问系统数据，进行查询、统计分析等工作。

4系统功能设计与实现

系统要为政府网络办公和对外服务提供应用，大部分用户通过浏览器来应用系统，政府管理员使用桌面系统维护系统数据。系统运行网络架构。根据系统的设计目标和用户需求，三维数字城市平台由三大子系统组成：三维展示子系统、数据管理子系统和共享服务子系统。系统主要通过局域网及专网实现信息共享，满足市政府对三维数字城市平台的数据访问及编辑的要求。

4．1三维展示子系统

三维展示子系统根据用户的需求，设计了系统登录、图层控制、专题应用、空间分析、路径浏览、视图工具、信息查询等功能模块。图层控制：能够对图层的分类、顺序、是否可见等内容进行管理。空间分析：包括量测、通视分析、填挖分析、淹没分析等分析功能。路径浏览：包括地面浏览、航空浏览等功能。视图工具：包括双屏联动、地形编辑、影像影藏等功能。信息查询：包括关键字查询、点击查询、空间查询等功能。辅助工具：包括热点添加、数据导入、方向指北等功能。

4．2共享服务子系统

（1）数据服务接口。提供有关的地理空间数据服务接口，将基础地理信息数据库中的DLG，DOM，DEM，电子地图、多媒体数据、三维模型数据、兴趣点等基础空间数据、元数据等成符合XML，WMS，WFS等标准的数据服务接口，可同时为多个部门的应用提供数据共享服务，达到数据统一更新、实时的目标。

（2）基础地理信息共享服务模式。由于委办局众多，各委办局对基础地理信息的数据需求、应用系统的开发模式均各不相同，平台提供4种共享模式。通过数据接口，直接在线访问的数据模式；基于服务的空间数据共享模式；基于图片的空间数据共享模式；通过介质拷贝，提供特殊需求的部门服务。

4．3数据管理子系统

提供海量影像数据和DEM数据的合成工具，可生成三维平台中的应用场景。在三维平台后续实际应用中，使用合成工具可方便完成影像数据和DEM数据的更新。

4．4系统实现主界面图

根据设计要求，系统最终主界面。

5结语

三维数字城市范文第3篇

关键词：数字城市；三维地理信息技术；建立；作用

中图分类号：O343.2文献标识码：A

一、数字城市与三维地理信息技术概述

城市经济的快速发展，城市人口的增加等这些现象的产生需要强有力的对城市空间布局的调控，对人口密度的疏导，对资源的有效配置和使用，对各行各业的结构调整，对交通状况的改善以及对环境质量的保证等。城市发展过程中的问题急需解决，这就必须要改进和提高传统的城市规划、建设、管理的方法。数字城市的出现就是致力于建立一个能够服务于城市居民，服务于各行各业的多功能的信息系统。建立数字城市是数字地球发展战略的需要，也是城市自身发展的需要，符合可持续发展的规律。

现实中的城市可以看作是一个复杂的空间地域系统，其中建筑物、市政工程设施以及承载他们的载体即城市土地都是以物质实体形态存在的。城市实体所处不同的空间位置和他们所具有的相应的属性是城市实体的重要性状。城市所处的空间位置是相对不变的，但是它们的属性值是按照使用和管理的需要选用的，可以有很多种选择。将城市的对象用点、线、面、体等几何对象表示，构成数字地图，然后将集合对象的属性与现实中城市实体的属性相关联，就完成了对城市实体的空间位置和属性的模拟，也就是用三维地理信息技术建立的数字城市。

三维地理信息为数字城市的建设提供了重要的基础空间信息。三维数字城市的建立可以全方位、立体、直观的将城市的各种场景等信息真实的展示在人们面前，从而形成一个真实的、直观的虚拟场景。由于城市规划的一些具体要求，三维地理信息技术一直是城市规划所使用的重要手段，用于建立真实的城市三维模型，构建虚拟的城市场景。

二、三维地理信息技术在数字城市建设应用中的问题

数字城市的建设处于不成熟的阶段，在建设过程中结合我国的实际国情，出现了很多问题，而且我国的三维地理信息技术发展的并不十分成熟，在运用过程中难免会出现问题。以下几种是比较突出的问题。

第一，中西部经济欠发达的地区由于经济水平的限制以及地理环境的影响，信息化、数字化的水平较低，地区的基本信息等还未实现数字化，三维地理信息技术也还没有发展起来，这对于数字城市的整体建设不利，应该先致力于这些地区的城市基础信息的数据库建设，这也是建设数字城市的基本要求，才能为日后三维地理信息技术的运用提供保障。

第二，地理信息系统的数据更新较慢，并且较为复杂。为确保数字城市的顺利建设，地理信息系统应根据地区的实际情况进行及时的更新，才能方便于工作人员的信息查询工作，这也为数字城市的建设、规划起到指导的作用。

第三，数据库系统的维护存在的问题。随着地理信息技术的不断发展，计算机技术的提高，原有的数据库系统已经不适合于现如今的数字城市的建设。这就需要在对过去的数据库系统进行维护，将原有的有用的数据完整、安全的转移到新的系统中，并转换成新系统所规定的数据类型，与新系统的数据进行融合。想要实现数字城市的建设，利用三维地理信息技术进行数据库系统的维护是很重要的。

第四，现如今阻碍数字城市发展的主要因素更多的在于数据政策。我国的数据政策存在有一定的问题，要改变“资源割据，信息孤岛”的现状，需要对数据政策进行彻底的改革，使得数据能够正确的快速的发展，才能够为三维地理信息系统的建立提供数据等信息，为数字城市的建立提供基础。

三、数字城市建设中的三维地理信息技术

数字城市的建设根本上在于解决城市发展过程中的生活和工作的交流方式，调节政府、企业、居民之间的关系以及人与环境的关系。数字城市的建设是一项巨大的工程，功能多样，结构复杂。它的建立需要各种高科技技术的综合运用才能得以实现，数字城市建设的主要技术有遥感技术、三维地理信息技术、城市的综合功能GIS技术、网络宽带等。

其中，最主要的技术是三维地理信息技术。数字城市的建设离不开三维地理信息系统的建立。三维地理信息系统与二维地理信息系统相比，同样具有基本的空间数据处理的功能，比如数据的获取、组织、操纵、分析等功能。三维地理信息系统的空间信息展示更加直观。三维地理信息技术运用到数字城市建设中，可以更加直观的将城市场景模拟展现在人们面前。而且，三维地理信息系统的多维度空间分析的功能更为强大。空间信息分析的过程通常比较复杂、抽象，三维地理信息系统同时可以完成二维地理信息系统的空间分析功能，还能够完成一些高级的空间分析功能，比如日照分析、地址分析等。

三维地理信息技术的应用使得数字城市的建立更加方便，功能更加多样。

四、三维地理信息技术在数字城市建设中的运用

三维地理信息技术在数字城市建设中的运用分别体现在以下的几个方面：

第一方面，三维地理信息技术在城市规划中的运用。在城市的区域规划中，需要对城市的人口、资源的分布，对城镇的布局等进行详细的分析，充分考虑该区域的地形、地势、气候等条件，这就需要用到三维地理信息技术，通过对该区域进行详细的分析可以使得城市规划更为合理。而且城市的规划管理是与城市的地理空间数据密不可分的，它需要对规划图进行反复的操作，这也需要三维地理信息技术作为基础。另外，城市规划管理作为一种重要的行政许可，它有着严格的规章制度和数据管理方法。因此将三维地理信息技术和传统的信息管理系统相结合，应用到城市的规划管理中去，是我国数字城市发展的必然趋势。

第二方面，三维地理信息技术在城市设施功能的虚拟实现中的运用。城市设施的功能除了要为居民提供水、电、气等能量、物质资源之外，还需要提供文化、娱乐等非物质资源。将城市设施的有关功能属性与虚拟对象进行关联，形成一个基于三维地理信息技术的信息平台，可用于对城市灾害的应急指挥、公安信息系统、城市的规划管理等提供资料。而且，在这个平台上，通过实现电子政务和电子商务的功能，可以使得各行各业的人员充分利用各种信息，实现信息共享，提高工作效率，实现城市管理的信息化和社会事业的信息化。通过计算机进行远程的教育、保健、医疗服务等功能推动服务行业的改革。

结语：

三维地理信息技术必将得到迅速的发展，它为数字城市的建设提供了技术支持。现如今的数字城市建设中，由于存在缺乏统筹规划、标准不统一等问题，三维地理信息技术的成果无法达到数字城市建设的要求。因此在日后的数字城市建设中，需要制定规范的符合实际的数字城市发展规划，充分的利用地理信息技术，三维地理信息技术也应在数字城市建设的指导、促进下，不断深入发展，为数字城市的建设奠定基础。

参考文献：

[1] 余军,李永树.基于IMAGIS的数字小区建模探讨[J]. 四川测绘. 2005(04)

[2] 王昌翰,李响.二维GIS与三维仿真结合的城市规划信息系统的设计与实现[J]. 城市勘测. 2008(03)

三维数字城市范文第4篇

关键词：三维地理信息系统 数字城市 建设 应用研究

一、数字城市和3D-GIS 的含义

（一）数字城市构建的基本框架

数字城市的构建主要涉及到信息支撑技术、城市建设的基础内容和服务对象等三个方面。其中信息支撑技术是数字城市构建的技术基础，主要包括的技术有地理信息系统技术，GPS系统技术、数字城市管理信息技术、数据库建设技术等等，这些信息支撑技术是可以有效的为数字城市提高全方位的城市空间的数据信息，为城市规范提供有利依据。数字城市建设的基础内容包括建设城市空间基础信息平台、城市综合信息平台和城市电信基础平台，使该平台能够更好分发挥出数字城市的作用，通过网络进行数据信息的共享和支持，同时政府的法律规范也是对数字城市建设的重要法律保障。对于数字城市的构建中的服务对象有政府、企业、社会和公众。

（二）3D-GIS含义

3D GIS 是一种将3D空间实体对象进行的几何建模，其表达的数学公式为F=f （ x，y，z），可以对空间对象进行全方位的表达，实景3D GIS是客观世界的最直观和最真实的写照，对地理空间的展现也是非常真实的。

（三）三维地理信息系统在数字城市建设中的应用的主要创新点

三维地理信息系统在数字城市建设中的应用具有其创新之处，主要体现在：

1、 真实性。它可以有效的打造出实际景观效果的数字城市环境，可以将复杂的城市环境呈现在数字空间中。

2、参考依据。三维地理信息系统展现出的城市规划数据还可以为城管、公安、交通、招商引资等部门提供更有利的决策参考依据。

3、应急预案。不用考虑时间、空间的限制影响，城市安全应急部门就可以利用三维地理信息系统的远环境，进行远程决策指挥。

4、资源共享性。三维地理信息系统打造出的实景城市环境信息可以为城市发展提供更加有价值的资源信息，便于统一建设、维护和管理，更有利于对城市实施科学的、人文的、生态的规划。

二、三维数字城市的基本模型

（一）模型的基本构成

三维地理信息系统在数字城市建设中主要由基础数据、三维模型、运行环境组成，其中数字线划数据、影像与纹理数据、数字地面模型和对象属性数据为基础数据；三维模型中有地形、花草树木、特效方面的建模；运行环境主要有软、硬件方面的环境。

（二）模型的总体框架

三维“数字城市”主要通过Web服务器完成终端与数据服务器对数字城市中的三维城市环境信息进行整合，从而为使用用户提供浏览和查询的服务。三维地理信息系统主要有数据层，就是利用数据流的方式将地形数据里的遥感影像数据和高程数据融合成3维的场景进行提供；功能展示层，能够提高三维地理信息的查询、浏览、分析、展示的功能；应用服务层，有利于对三维地理信息的城市数据进行资源共享，更好的满足各行各业的发展所需。

三、模型建设关键技术

（一）三维场景几何模型快速生成技术

三维数字城市中的建筑物、河流、居民等实物进行三维建模时，为了能够提高建模的效率性，可以采用已有二维GIS数据和遥感影响数据的建模方法，这样通过3DMAX、CAD、MultiGen等商业软件就可以对城市进行数字建模。

（二）可见性预计技术

在对城市实物场景进行整合时，往往由于视线的角度问题、方向问题会造成对场景描述的缺失，同时一个实物对另一个实物的遮挡也会造成场景建模的局限。为此，在三维数字城市建模时必须要有一定的可见性判断，主要采用的是包围盒技术和八叉树技术，这样可以打造实体空间的连贯性，使三维城市数字空间的设计更为真实。

（三）多分辨率层次细节模型技术（LOD）

LOD主要是根据城市三维模型的不规则性进行处理的不同技术方法，多分辨率层次模型主要有连续和离散LOD两种类型，通常当网络数字高程模型采用的是ROAM算法时，要采用连续LOD技术绘制，这样可以避免驱动分裂的现象出现，便于连续网格的融合操作；当数字城市中的建筑物呈现出不规则的几何形体或者其表面的纹路图像比较简化可以采用离散LOD技术绘制，这样可以使建筑物的模型更为清晰圆滑。

结语：通过以上对三维地理信息系统在数字城市建设中的应用进行的研究分析，可见在未来数字城市构建的过程中，三维地理信息系统将会成为其研究的重要课题。三维地理信息系统将会更加真实的再现出物质城市中的各个方面，有效的整合空间地理信息、政务信息、通讯基础设施等，使城市建模能够更加全面，更好的便于规划管理城市发展，提高人们的生活水平。

参考文献：

[1]吕成姝；三维场景中查询功能的设计与实现[D]；大连理工大学；2003；14-16

三维数字城市范文第5篇

关键词：三维模型;数字摄影测量;三维地理信息系统;数字城市;城市规划 文献标识码：A

中图分类号：P232 文章编号：1009-2374（2023）02-0019-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2023.0108

1 概述

“数字城市”是随着“数字地球”战略的提出应运而生的，是解决城市问题的综合性工程。在“数字城市”建设过程中，二维空间数据一直作为空间信息基础设施框架重要的数据内容，其在城市规划、交通、市政等各领域应用广泛，但传统的二维数据很难表现城市三维空间形态的多样性和复杂性以及相互之间的关系。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。三维地理信息系统已成为数字城市的重要组成部分，而三维模型的建立是三维地理信息系统建立基础。本文对基于数字摄影测量技术的三维建模方法进行探讨。

2 构建三维模型的方法

三维模型数据生产是建设数字城市三维地理信息系统的核心，三维模型的精度和建模效率直接影响着三维地理信息系统的实用性和建设周期。现将有代表性的四种建模方式列出：

第一，基于航空摄影测量的三维建模技术。通过航空摄影测量技术，在立体环境下，能快速准确获取建筑物等三维模型数据的位置、形状及高度信息，再加以外业纹理采集及正射影像屋顶信息即可构建精细三维模型。成熟的DEM数据及DOM数据生产技术路线能快速重建三维场景中的地形数据，真实展现城市风貌。

第二，采用机载激光雷达扫描，快速获取城市建筑模型及地表模型，但是这种方式获取的数据量非常庞大，若需提取有用信息必须加上很多人工干预，此种方法建立的三维立体模型没有建筑物的色彩纹理。

第四，基于规划图纸等二维数据资料的城市三维建模方法，利用AutoCAD、3DS Max等软件建立三维模型数据，但是此方法需要大量的工作来收集数据，且数据的时效性存在不确定性，对于建筑物顶部纹理存在盲区，高程数据的获取工作量亦较大。同样此种方法建立的三维立体模型没有建筑物的色彩纹理。

第五，SWDC-5倾斜摄影系统及SSW-2车载建模测量系统这两个系统是刘先林院士在第六届中国数字城市建设技术研讨会数字城市高峰论坛上提出的，目前正在推广应用阶段。

3 基于数字摄影测量技术的三维建模方法

基于数字摄影测量技术的三维数据制作工艺，其具体优势如下：

第一，数据的获取、处理、分发等都是以数字的形式，摄影测量所有工序都可以在计算机上实现，并且涵盖整个传统摄影测量的各个工序。

第二，数字摄影测量技术能够协助设计人员快速建立地面建筑的空间几何、高程数据，具有几何精度高、成像速度快等特点;地面建筑空间几何精度可以达到厘米级，数据更新较容易，且可应用于大的工程项目和国家范围内的数据采集，为数字城市乃至数字地球提供基础数据框架。

第三，基于数字摄影测量技术的城市三维模型数据，与通常的计算机动画制作和仿真模拟景观的不同之处在于，它是根据建筑物的实际三维地理坐标，构建真实的城市三维景观模型。在此三维景观模型数据中，建筑物之间的空间位置关系与实地是完全对应的，而且任意点的空间三维坐标是可以量测的，具备测绘级别的数据精度。

采用数字摄影测量技术的数字沈阳三维建模技术路线如下图1所示：

图1 技术路线

3.1 航空摄影测量

本项目航空摄影采用DMC全数字航摄仪，获得航摄比例尺为1∶5000、影像地面分辨率0.06m的影像资料。利用获得的影像资料和外业像控资料通过航天远景的DATMatrix软件进行空三加密，获取内业测量所需要的外方位元素和加密点坐标。

3.2 建立数字高程模型（DEM）

DEM是建立数字城市的基础信息之一。本项目利用空三加密后的数据在航天远景的MapMatrix软件中自动创建立体模型，并检查相对定向、绝对定向精度，生成模型的大地核线、自动匹配，生成5m格网的DEM文件。在匹配编辑窗口中依作业指导书进行等视差曲线或等高线的编辑使所有曲线均贴紧地面，最后生成DEM并进行DEM接边检查与处理。

3.3 生成数字正射影像图（DOM）

数字摄影测量系统可以进行正射影像纠正和镶嵌、裁切等。将DOM与DEM叠加，可生成城市的三维景观。本项目用经过接边处理后的DEM进行正摄纠正，纠正后的航片在航天远景的EPT中进行，匀色、匀光、调整编辑拼接线镶嵌影像。最后按图幅坐标裁切。

3.4 真正射影像图生产（TDOM）

三维建模区背景图是DOM产品的一种，本项目建模范围内地面进行真正射生产。与普通数字正射影像产品的区别是：三维建模区所用的背景图对所有建筑物都进行了中心投影纠正，从而保证建筑物无投影差。利用全数字摄影测量系统，在立体环境下采集建筑物几何特征信息。摄影测量系统所采集的建筑物矢量数据，是制作三维建模区背景图的数学基础，利用此数据对正射影像数据进行再次精纠正，即可消除建筑物投影差。

3.5 建立城市真实三维景观模型

城市真实三维景观模型可根据大比例尺航摄影像通过数字摄影测量方法，精确测得物体目标的空间三维坐标及获取建筑物的部分纹理，由相应软件自动生成建筑物的结构模型。

3.5.1 基础模型的制作。利用空三加密后的数据在MapMatrix的立体环境下按照《沈阳三维地理信息系统建设设计书》对建筑物分类及模型合并标准的要求，对建筑物房顶及桥梁进行对应的平面几何和高程数据的采集，并达到平面位置精度

3.5.2 屋顶纹理的提取。按要求对原始影像进行色调处理后，在相应的软件下进行影像与基础模型的同名点的匹配，并达到合格精度，软件自动提取建筑物顶部纹理。

3.5.3 外业纹理采集。利用手持数码相机，根据外业纹理采集规范，采集测区范围内所有建筑物侧面纹理信息。在外业采集纹理相片时，需要将每个建筑物的外部轮廓用相机清楚地记录下来，并保证相邻毗连建筑的纹理接边。在采集过程中，必须有建筑物整体纹理效果及建筑物局部放大纹理效果，对于特征建筑物及建筑物的局部特征细节需要详细记录。

3.5.4 三维模型制作。沈阳三维地理信息系统中，三维模型主要分为地形模型、建筑模型、道路模型、植被模型、市政设施模型等五大类和精细模型、标准模型两个级别。

要求在较短的时间内完成沈阳市区大规模的三维建模，这对建模效率及数据质量都有很高要求。因为地形、道路和植被模型一般结构比较简单，建筑和市政设施模型相对复杂，所以我们采用3DS Max与MultiGen Creator两种软件结合起来进行建模，即：用MultiGen Creator制作地形模型、植被模型和道路模型，用3DS Max制作建筑模型和市政设施模型。

3.6 城市三维场景整合

采用高德的TerrainBuilder、ModelBuilder等工具软件，对DOM、DEM、模型、精细场景等进行优化、，整合生成数字城市三维场景。

4 结语

本文通过对数字沈阳三维建模项目的阐述，认为基于数字摄影测量技术的三维建模是一种非常行之有效的建模方法，但同时也存在着一些问题，如批量建模的自动化等还有待于广大测绘人员进一步研究和探讨。

参考文献

[1] 甘迎娟，周伟杰.基于航测的数字城市三维建模技术[J].地球，2023，（10）.

[2] 程效军，朱鲤，刘俊领.基于数字摄影测量技术的三维建模[J].同济大学学报（自然科学版），2005，（1）.

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[4] 刘晓艳，林珲，张宏.虚拟城市建设原理与方法