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面向数字城市建设的三维建模关键技术研究与应用摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，城市化进程不断推进，在计算机技术及多媒体技术支持下，数字城市应运而生，标志着城市现代化的来临。
在数字城市建设中，采用三维建模可以将模型精准化、精细化，运用激光扫描技术可以得到超精细化的三维模型数据，真正实现了三维模型数据获取的高效性及精细化。
本文将对三维建模相关技术在数字城市建设中的应用具体分析，以提供更加精准、可靠的数据信息，推动数字城市建设步伐。
关键词：数字城市；三维建模；关键技术；激光扫描将计算机、多媒体技术及大容量存储技术为基础，将宽带网络作为纽带，综合运用了遥测、仿真-虚拟、GPS等技术，多空间、多维度、多种类的对城市三维描述，将城市的过去、现在及未来呈现在网络中，进而实现数字化虚拟的过程就是数字城市。
当前，数字城市被提出了新的建设思路，即“一库+一平台+N个典型应用”。
其中，对空间数据库统一、包括二维专题数据、三维数据、二维基础数据的统一就是一库；地理信息公共服务平台是指一平台，一平台具有权威性及全区统一性，主要提供各种数据服务；将N个服务区实际需求应用系统建立起来就是N个典型应用。
其中，通过三维数据可以客观、真实的将数字城市建设情况反应出来。
数字城市建设中，涉及到传统手工三维建模技术、三维激光扫描技术、倾斜摄影测量半自动建模技术等，本文将对这些技术应用具体探究。
1 传统手工三维建模技术应用数字化城市建设中，出现最早的就是传统手工三维建模技术，主要包括三大类，即三维地形模型、三维灰体模型及三维精细模型。
下面对三种模型制作具体探究。
三维地形模型制作。
叠加DOM影像在已经存在的DEM基础上，然后将叠加的DOM与DEM结合，使用地形生成软件，最终可以将三维地形模型生成；三维灰体模型制作。
通过三维模型软件自动生成地形图建筑物矢量数据与建筑物高度信息，体现了高度自动化的模型制作；三维精细化模型制作。
获取地物精准平面位置，运用1：500比例尺地形图与高分辨率的DOM影像数据，然后将地物主体顶部精准高程获取，通过航测的方式。
数字城市建设中三维模型数据的制作规范与建模方法摘要：三维模型能够直观呈现出数字城市的建设情况和城市面貌，需予以高度重视，提高三维建模的质量。
基于此，本文先分析了在建设数字城市三维模型上的数据制作规范，然后详细分析了三维模型建模方法。
力求三维模型的准确、高质量建设，以作为数字城市社会、经济等全面发展的支持。
关键词：数字城市；三维模型；数据制作规范；建模方法引言：数字城市是指多媒体技术、计算机技术等先进技术组委基础，融合使用GIS技术、ARA技术、网络技术等，进行多尺度、多分辨率以及多时空的三维建模，将城市建设情况、未来发展方向充分展现。
三维模型具有客观、可视化的优势，能够更全面展现城市发展情况和建设情况，更能指导城市建设的发展，不仅重视地上结构的规划，更能保证地下结构的安全性。
一、数字城市建设中三维模型数据的制作规范在建设数字城市过程中，三维模型数据主要包括影像和图形的处理上，目前处理工具逐渐成熟，并形成了较为完整的制作规范：（1）模型坐标系：使用统一的地理坐标系进行三维模型的制作，按照1:500或者1:2000国家地形图，确保模型可以和国家测量系统、GIS系统兼容，能够将三位模型导入数据库，坐标均采用统一坐标系。
（2）基本单位：城市使用的大比例尺地形图以m作为单位，因此三维模型制作也应以m为单位，按照实际尺寸制作，精度满足LOD级别。
（3）模型制作：三维模型主要用于显示城市外观，考虑到数据量问题室外部分建模，保证地面建筑特征和实际一致，尽量减少面片数量。
（4）定位参考点：定位参考点即坐标系原点，用于对模型空间位置准确定位，引入三维场景的相似地物十分关键。
（5）模型高度：根据不同细节模型需要，使用体块模型、基础模型建立，根据GIS数据确定地面结构的高度，使用激光测高仪等方式确定不同分段的高度，提高模型精细程度[1]。
（6）样条曲线/曲面：三维模型尽量避免使用样条曲线/曲面，或转化为折线，再曲线化/曲面化。
数字城市三维模型的精度控制【摘要】现代数字城市的三维模型已经成为地理空间框架建设项目一个非常重要的组成部分，其不但可以将城市的立体景观从多个角度体现出来，还能够将城市风貌非常直观地还原出来。
本文主要以数字城市三维模型的精度作为研究对象，对在不同数据条件和需求下的数字城市三维建模的精度控制进行研究分析。
【关键词】数字城市；三维模型；精度最近几年来，三维模型的可视化技术已经成为了大家所关注的热点问题，目前，我国在大部分都建立了城市三维信息系统，而且在很多领域都发挥了很大的作用，主要包括城市规划设计、辅助决策等多方面。
三维数字城市能够对真实城市以三维的模型表现出来，而且代替了传统平面地图，能够带给使用者一种真实生活般的环境，也就是虚拟城市环境。
这种对三维虚拟城市的数字化管理，不但能够提高城市空间信息共享和利用水平，而且还可以在给城市规划、建设带来可持续发展的信息服务，将城市整体信息化管理水平得到进一步的提升。
虽然三维模型能够带来多样性的立体表现，让使用者有一种身临其境的感觉，然后，对于制作那种较为高精度的三维模型数据不但要增加生产的模型成本，而且会对系统速度造成严重的影响，这会使得延缓了模型生产进度。
所以，在制作三维模型的时候，在项目初期就要考虑的三维模型的精度控制问题。
1 模型精度类型一般依据数字城市建设项目的要求，可以大致将三维模型建设的精度分为四大类：体块模型、基础模型、标准模型、高精度标准模型。
如表1所示：表1 三维模型精度类型类型平面精度高程精度表现精度技术要求设备要求数据要求生产效率效果成本体块模型大于米级大于米级主体结构表现低低较低很高示意表现实地特征低基础模型米级米级大于1.5m的结构表现适中一般适中较高较真实适中标准模型分米级分米级大于0.5m的结构表现高较高较高适中真实较高高精度标准模型厘米级厘米级表现建筑物所有结构高高高很低还原很高所谓的体块模型，就是使用简单的建模方式，将建筑的三维分布进行示意表示。
数字城市论文三维建模方法论文【摘要】三维数字技术是在二维地理信息基础上制作出的一种三维模型，经过程序开发，已发展成为三维地理信息系统，由于它可以使城市管理者制定更加科学、人文、生态的城市规划，因此，可被广泛地应用于国土资源管理、城市规划、电力、电信、公安、供排水、旅游等领域。
一、数字城市建设的现状及其内容与技术1、数字城市建设的现状。
据统计，全国有将近700个大、中城市，约有30000个小城镇已经开展了"数字城市"建设工程。
"数字城市"作为城市信息化建设的关键环节，涉及到城市规划、管理、文化、经济等社会生活各领域。
2、数字城市建设的内容及技术。
(1)数字城市建设主要包括: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，通过该系统的正常运转实现信息的共享;建立应用系统;建立网络与信息接入设备，通过这些设备可以直接面向终端用户服务;建立政策法规与保障体系，该体系能够为数字城市的建设及运行提供法律、经济、标准、组织和管理等方面的保障;(2)数字城市建设的信息支撑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、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，可以将这些技术进行组合应用，最终达到城市空间数据的获取、分析、归纳及整合;(3)数字城市的服务对象主要包括政府，企业，社会以及公众四方面。
二、三维数字城市模型的构成及分类三维数字城市模型主要由基础数据，三维模型，运行环境(包括硬件环境和软件环境)及三维投影设备组成。
1、模型的总体构成。
城市三维地理信息服务系统通常使用B/S模式，Web服务器可以完成数据的发布服务器与使用终端的无缝链接，并在浏览器环境下为用户提供正常的数据浏览以及查询服务。
城市三维地理信息服务系统的应用体系一般由数据层，功能展示层，应用服务层构成。
(1)数据层。
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。
中三维模型数据处理与制作标准三维模型数据处理包括图形数据处理与影像处理两部分，其中，图形数据处理分为二维矢量图形处理和三维模型制作，栅格处理分为影像处理和相片纠正。
当前，GIS领域已有完善的DLG、DOM处理工具和流程，并形成相关标准和规范，这里不再赘述。
下面主要讨论三维模型的制作。
三维模型制作标准主要包括以下9个方面：（1）模型坐标系具有统一的三维地理坐标是建造大规模三维场景和应用系统的基础。
武汉市三维数字地图系统建设以国家1:2000和1:500地形图为基础，以使该系统能与其他GIS和测量系统兼容。
为使三维模型能够顺利、正确地导入数据库，所有坐标都应基于统一的坐标系。
（2）模型的基本单位城市大比例尺地形图通常采用采用平面坐标系，以米为单位，因此模型建造也应以米为基本单位，按实际地物的实际尺寸建模，尺寸精度根据该模型所处的LOD级别而定。
（3）模型的制作三维数字地图主要用于表现城市外观风貌，考虑到数据量的问题，应只对室外可见部分建模，在制作过程中，应在保持地物基本形状和特征的基础上，尽量减少面片数量。
对这部分的内容，应有详细的规范，并提供¾验指标（如圆柱的边数、球的段数设置等）。
（4）模型定位参考点每个模型必须有用于定位的参考点。
定位参考点是模型的局部坐标系的Ô点，用于精确定位模型的空间位置，这对于引用三维场景中相同或类似的地物非常有用（如：电杆、路灯、交通灯等）。
武汉市三维数字地图建模规定：模型的定位点为地形图上该地物外接矩形的中心，纵向为模型最低点。
（5）模型的高度模型的高度，尤其是建筑物高度，根据不同细节程度模型的表现需要，可采用以下三种方式确定：体块模型、基础模型的建立，可根据现有二维GIS数据（如：楼层数）确定建筑物及其他要素的高度；质量要求较高的模型，可采用航片立体相对、激光测高仪或LiDAR确定建筑物及其分段部位的高度；精细模型从建筑设计图或施工图获得。
（6）样条曲线∕面的使用样条曲线∕面能用较少的参数细腻地表现连续表面，但转化为通用格式（如3DS）后会带来巨大的数据量，因此模型的制作尽量不采用样条曲线∕面，或者在使用后将其转化为折线，而后进行曲线∕面优化。
三维城市建模制作标准外业数据说明：绎东道科技三维城市建模制作标准1．不要未经任何PS处理直接采用照片为模型纹理。
通常照片都需要调整对比度及透视、遮挡。
对于照片中偏灰、曝光或过暗、过艳、偏色等问题应及时PS处理。
2．对于同一栋建筑的照片纹理采集，应统一因光线影响造成的亮度或色调差异等。
3．对于同一临街面的广告牌，应统一明暗度及饱和度，禁止出现广告牌忽亮忽暗、灰艳。
4．CAD地形图中有拍摄区域的线路走向图及线路名称，请开启拍照路径层。
包含模型及纹理命名所需的街坊号及街坊范围，请开启街坊名称层。
CAD地形图中有房屋高程数据,和建筑命名编号，请开启高程数据层和建筑编号层。
5．临街建筑拍照采用拍摄本侧临街商铺同时拍摄街对面建筑大立面的拍摄方法，故建筑的大立面照片可能在街对面拍照线路中查找，6．标示红色拒拍已拍范围内的照片文件放置于拒拍补拍的文件夹下。
7．现状建筑局部与地形图不一致，并按实际照片制作的需提交截图说明。
8．地形图上标示拒拍区域且无拒拍补拍照片的，采用外围扫拍照片建模，无扫拍照片的建筑参考周边建筑环境自行合理表现。
9．地形图上标示拆迁区域不建模。
应提供资料：地形图（含制作区域范围、街坊号、房屋层数、测量高度、拍照路径）外业采集照片、DOM影像、DEM数字高程模型、公共库及本规范。
建模采用3DMAX9建模，单位米。
禁止擅自偏移CAD平面坐标 内业数据说明：模型等级划分:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级模型的定义：Ⅰ级模型定义为大型公建区域和历史保护古建区等。
包含城市主干道及临街两侧、党政机关区域、大型场馆、地标性建筑区域、30层以上的高层区域、大型商业区、高档酒店、医院学校主楼、车站机场、文物保护单位、公园广场、旅游景点等。
Ⅱ级模型定义为次干道及以下级别道路及两侧临街建筑、中小型公共建筑、8-16层高层住宅、高档小区、小型广场绿地、桥梁高架、大坝、大型广告牌、交通指示牌等公共设施。
Ⅲ级模型定义为普通居民小区、住宅楼、小型公建、现代厂房等。
数字城市中三维城市模型构建技术研究摘要：三维城市模型标准化的研究，尚未引起国内学者的注意，该文基于笔者多年从事地理信息系统的相关工作经验，以三维城市模型为研究对象，分析了CityGML模型的概念，专题模型的构建方法，给出了构建的实例，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：CityGML 三维城市模型数字地形模型建筑物模型三维城市模型数据的交换需要面对GIS业界历来关注的数据异构问题，即交互的两个系统之间存在语法、语义差异。
地理标记语言(GML)封装了空间地理参考系统，具有描述几何拓扑、时间等信息的能力，便于地理信息的分布式存储和交换。
以GML为介质的WFS （网络要素服务）接口规范，得到了GIS软件厂商的广泛支持，为异构地理信息系统之间实现了语法级的互操作。
语义互操作性设想在某一领域存在对现实世界的对象及其属性和关系的公认定义，然而目前尚未有被广泛认可的三维城市语义模型存在。
近年来，人们也提出了一些三维城市模型，但这些模型大多是纯几何模型，而忽略了语义和拓扑层面，基本上只能用于可视化目的，对专题查询、分析或空间数据挖掘等支持很差，可重用性有限。
因此有必要采用泛化建模方法，以满足不同应用场合的信息需求。
CityGML由德国北莱茵河-威斯特伐利亚地区空间数据基础设施三维特别兴趣小组于2002年开始研发，致力于描述三维城市对象的共同语义信息，以期能成为三维城市模型数据交换格式标准。
而三维城市模型标准化的研究，尚未引起国内学者的注意。
1CityGML基本概念1.1细节层次模型(LOD)Clark于1976年最初提出了细节层次模型的概念。
根据处理分析和展示多源数据的需要，CityGML把描述三维城市对象的精细程度分为5个细节层次。
LOD0实质上就是2.5维的DTM数据，可以在其上叠加航空影像或者2维地图。
LOD1用块状表示建筑物，屋顶、纹理数据、植被对象在LOD2层次描述。
面向智慧城市建设的三维建模关键技术研究与应用分析随着社会的发展和科技的进步，智慧城市建设成为了现代城市建设的重要方向。
面向智慧城市建设的三维建模关键技术研究与应用分析，对于智慧城市的规划、设计和建设具有重要的意义。
本文将从三维建模的概念和发展、关键技术研究和应用分析等方面进行探讨。
一、三维建模的概念和发展三维建模是指通过计算机技术将现实世界的物体、场景模拟成为三维模型的过程。
三维建模技术可分为建模软件、建模数据和建模方法与算法三部分。
传统的建模技术主要包括手工建模和参数化建模，而随着计算机技术的发展，基于大数据的自动建模、深度学习等新技术也得到了广泛应用。
三维建模技术的发展经历了从二维平面建模到三维实体建模的过程，现在已经发展成为了一个比较成熟的技术领域。
随着虚拟现实、增强现实等技术的不断发展，三维建模技术在建筑设计、城市规划、数字娱乐等领域得到了广泛应用。
二、面向智慧城市建设的三维建模关键技术研究1. 高精度地理信息数据采集技术在智慧城市建设中，要实现对城市空间信息的精准获取和高效利用，就需要依托于高精度地理信息数据采集技术。
目前，常见的地理信息数据采集技术包括激光雷达扫描技术、立体摄影技术等。
这些技术可以实现对城市空间信息的高精度采集，并能够为后续的三维建模提供可靠的数据基础。
2. 三维建模算法及模型管理技术在三维建模领域，建模算法及模型管理技术是关键的核心技术之一。
目前，在三维建模领域涌现了一系列创新性算法和技术，如基于点云数据的三维重建算法、虚拟现实技术、模型压缩与优化技术等，这些技术的研究与应用将进一步提升三维建模的精度和效率。
3. 三维可视化技术在智慧城市建设中，三维可视化技术能够将三维建模的结果以逼真的形式展现出来，使得人们能够更直观、更真实地感受到城市空间的变化。
针对大规模城市场景的三维可视化技术研究和应用，是当前三维建模技术领域的一个热点方向。
三、面向智慧城市建设的三维建模应用分析1. 智慧城市规划设计通过三维建模技术，可以对城市的规划设计进行全方位的展示和演示，包括建筑布局、交通设计、城市景观等。
数字数字城市城市城市三维模型技术规范三维模型技术规范一、 建模准备工作1. 场景单位的统一1) 在虚拟项目制作过中，因为通常较大的场景同时制作，所以都是以米做为单位会较为好操作些，所以，在建模之初就要把显示单位和系统单位都设置为M 。
2. 工作路径的统一工作路径的统一：：在项目操作时，往往一个项目会由许多人共同协作完成，这样，一个统计的工作路径就显得犹为重要，为便于我们项目管理及制作，我们在这里把项目的工作路径统一为：磁盘磁盘\城市项目名称\城市项目区块编号\MAX 存放项目相关场景文件存放项目相关场景文件；；\MAPS 存放项目使用的存放项目使用的贴图文件贴图文件贴图文件；； \MAXVR 存放烘培好的场景所有文件存放烘培好的场景所有文件（（包括烘培好的MAX 文件和烘培好的纹理贴图.DDS 文件文件））\MAXVR\MAX 存放烘培好的MAX 文件文件；；\MAXVR\MAPS 存放烘培好的纹理贴图..DDS 文件; \3DM 存放导好的3DM 格式相关文件格式相关文件；；二、 建筑建模的要求及注意事项建筑建模工作包括模型细化处理、纹理处理和帖图，三者同时进行。
帖图可用软件工具辅助完成。
场景制作工具统一采用3dsmax9.0。
1.建筑精度的认定及标准1)一级精度建筑1.哪些建筑需要按1级精度建模——地标建筑、层数>=18层的建筑、建筑面积>=20000m2的建筑、大型雕塑、文物保护单位、大型文化卫生设施、医院、学校、商场、酒店、交通设施、政府机关、重要公共建筑等2.1级模型建模要求——需精细建模，外形、纹理与实际建筑相同，建筑细部（如：屋顶结构，建筑转折面，建筑与地面交界的铺地、台阶、柱子、出入口等），以及建筑的附属元素（门厅、大门、围墙、花坛等）需做出；3.1级模型应与照片保持一致，丰富其外观细节，应避免整个墙面一张贴图，损失了模型的立体效果；需注意接地处理，例如玻璃不可直接戳在地上；该有的台阶、围墙（含栅栏、大门）、花坛必须做出；建筑的体量应与照片一致；4.面数限制——1级模型控制在1000~2000个面。
三维地理信息系统3dmax建模标准及操作流程1.外业拍照要求及注意事项1 外业拍照要求(1)选择晴朗天气拍摄。
(2)影像清晰，如果因拍摄时的抖动等因素造成影像模糊，重新拍摄。
(3)尽量在水平方向对侧面拍摄，获取正视影像。
(4)为保证后续纹理处理时对地物整体结构的把握，对每一建筑物在不同方向上拍摄一定数量的全貌相片及细节照片。
同时需要拍摄附近地面，在重要地区需要制作路面和地面绿化(包括树木和路灯，花坛)(5)建筑物自行编号，每个编号的照片存放在以该编号命名的文件夹内。
(6)每栋建筑远近照片不低于10张，建筑文件夹中必须包含CAD路线图。
路线图标明路线序号和照片起始至结尾号。
(7)具体拍摄过程中，要求在地形图图纸上用彩笔标详细的注出行走路线，如下图所示:1.1 建筑物拍摄之前先编号，编号要求：单个建筑或连体建筑一个编号，比较密集的区域，可适当考虑2-3个建筑物一个编号。
建筑物编号示例如下：1.2地块划分确定好拍摄区域后对地块进行区域划分，如下图所示:2 3dmax 模型制作2.1 模型设置和精度( 1)统一采用3DMAX8.0 建模，在MAX 软件中单位设置为Meter。
(2) 一般的楼房在使用extrude 挤压时每层高度按3米计算，民房每层高度按2.8米计算。
地面高度设为-0.01，草坪高0.01，小路高为0.01 ，注意调节高度不要互相遮盖。
(3) 建筑物屋顶一般有女儿墙，宽30cm ,高50cm ,但平房女儿墙高30cm ;台阶高度通常15cm,宽30cm。
屋顶采用材质库中材质贴图，要求美观漂亮。
在制作试验区时为保证效果美观，可以使用纹理库和模型库的近似纹理。
(4) 如果底图是纯CAD图，在模型制作时使用捕捉工具，如果采用CaSS软件制作，不启用扑捉工具，以免线性产生变形扭曲。
CAD 虚线显示regen 显示窗台等虚线。
(5) 制作模型时采用制作简模的方法，用贴图表现物体细部结构，每个模型的面数最多不能超过4000 个，尽量采用多边形编辑器edit poly 进行制作，采用其他工具制作时，必须减少模型的段数，同时最后对物体使用convert to editble poly 进行塌陷，减少物体的面数。
数字城市三维建模方法研究摘要：改革开放以来，我国信息技术得到了不断的应用和发展。
在我国城市建设中，数字化城市的建设已经成为当今时代发展的必然需求，数字城市的建设是确保我国经济可持续发展的重要表现。
在城市数字建设中，三维建模的方法可以更加真实和生动的表述城市三维空间的相关资料和信息，是数字城市建设工作中的重要工作内容之一。
本文对数字城市建设中三维建模方法的相关优缺点进行分析，仅供相关工作和人员的参考。
关键词:数字城市;建设;三维建模;方法研究引言:数字城市的主要内容包括计算机技术的，多媒体技术和大规模储存技术的应用[1-2]，通过宽带网络为工作途径,将GPS ,GIS，遥感，等信息技术手段对城市的基本信息和多维空间进行表述和表达，数字城市的建设，具有一定的时代性和科技性，是当今世界发展的必然趋势[3-4]。
城市数字化建设促使城市人地关系的科学化和规范化进程，已经成为城市发展中各行业重要的信息提取平台，在各部门信息管理和应用中[5-6]，发挥了重要的决策作用，同时可以对政府的应急措施管理以及宏观决策的制定，改善人民生活水平方面发挥着不可替代的作用[7-8]。
1数字城市三维建模介绍所谓城市三维建模是数字化城市建设中的一个重要的工作内容，他受到诸多因素的影响，包括成本控制，应用需求和建模面积等因素，同时，建模的复杂程度和技术水平反映着数字城市建设的整体性能和覆盖面积，通常在城市三维建模建设的过程中，需要通过时间长度和精度的要求，来对建模的制作方法进行个性化的选择，选择适合的方法最为关键，不仅要对三维建模的质量成果进行把控，同时还关系到整个数字化城市建设的进程，目前我国数字三维建模方法主要分为几个方面，主要通过航空摄影测量手段进行建模，利用大比例尺地图进行建模，通过激光扫射的方式对三维建模进行组建等等。
结合数字化城市建设的类型和实际情况，对不同的建模方法质量效率和优缺点方面进行简要的分析。
2数字城市三维建模方法研究2.1基于航空摄影测量建模建立航空测量进行的三维建模主要工作原理是，通过航空器搭载高精度的摄影，对城市三维高分辨率的影像进行高度的获取，并通过相关人员在地面对摄像进行控制并加密，将立体采集的数据进行矢量转化，利用先进的计算机信息技术生成三维模型数据，并对模型的顶部纹理和和数据情况进行提取，相关专业人员对所摄取的建筑物照片进行编辑，最后自动形成的模型进行贴图工作，经过一系列的接边处理最终形成城市三围数字模型。
基于3DMAX城市三维建模与精度的研究基于3DMAX城市三维建模与精度的研究摘要：近年来，城市规划和建设中的三维建模技术受到了广泛关注。
本文基于3DMAX软件，对城市三维建模与精度进行了研究。
通过对城市建筑物的精确测量和模拟，可以为城市规划、灾害防范、虚拟旅游等领域提供重要支撑。
本研究通过实地采集数据，利用3DMAX软件进行建模，并进行精确度测试，得出了一些关键结论。
结果表明，3DMAX软件具有较高的建模精度，可应用于城市三维建模。
第一章绪论1.1 研究背景随着城市发展的快速推进，城市规划和建设的需求也日益增长。
传统的二维地图无法满足现代城市规划的要求，因此三维建模技术应运而生。
三维建模通过准确模拟城市建筑和环境，为城市规划提供了详细、直观的数据，具有广阔的应用前景。
1.2 研究目的本研究旨在基于3DMAX软件对城市的三维建模进行研究，并评估其建模精度。
希望通过本研究的成果，为城市规划和建设提供准确的数据支持，为其他相关领域的发展提供有益参考。
第二章三维建模技术的基础知识2.1 3DMAX软件的特点3DMAX是一款非常强大的三维建模软件，广泛应用于建筑、游戏、动画、影视等领域。
它具有直观的界面、丰富的功能模块和高效的渲染能力，适用于各种复杂的建模需求。
2.2 数据采集与处理在三维建模过程中，准确的数据采集是关键一步。
通过现场测量或使用遥感技术，可以获取建筑物的几何信息和纹理信息。
采集到的数据需要进行处理和编辑，准备为3DMAX软件导入使用。
第三章基于3DMAX的城市三维建模3.1 建模流程使用3DMAX进行建模的一般流程包括：创建场景、导入建筑模型、设定材质和纹理、设置光源和相机、调整场景布局、渲染图像等步骤。
本研究根据实际情况，选择合适的建模方法和工具，进行城市三维建模。
3.2 建模实例通过实地采集的数据和3DMAX软件进行建模实例，本章展示了几个典型的建筑模型。
分别从建筑外貌、内部结构、纹理贴图等方面进行详细分析，并对建模精度进行评估。
三维数字化城市建设研究近年来，随着科技水平的提高，数字化城市建设逐渐成为城市规划的重要组成部分。
而在数字化城市建设中，三维数字化技术的应用更是愈发普及。
一、什么是三维数字化技术三维数字化技术是一种将现实中的三维物体数字化的技术。
它通过激光雷达技术扫描建筑、道路、车辆等现实中的三维物体，将其数字化，并通过计算机软件模拟重现在计算机中。
二、三维数字化技术在城市规划中的应用1. 规划设计三维数字化技术可以将建筑、道路、公园等城市元素直观地呈现在平面图中，帮助城市规划设计师更准确地制定规划方案。
规划方案在数字化环境中的模拟也可以充分考虑城市的空间感受及对当地居民的影响。
2. 建筑仿真三维数字化技术可以通过软件模拟，将建筑的外观、内部布局等方面进行呈现，帮助业主和建筑师更好地进行建筑设计，提高设计品质。
3. 地图制作三维数字化技术可以制作数字化的三维地图，将建筑、道路等元素可视化地展现在地图上。
这种地图具有直观、生动、真实的特点，在城市规划和旅游等方面具有广泛应用。
三、三维数字化技术带来的变革1. 建筑效率提升三维数字化技术可以准确呈现建筑内部布局，方便建筑师进行设计。
它还可以在建筑建成后进行监测，保证建筑的质量，从而优化建筑效率。
2. 旅游产业发展三维数字化地图的制作可以提升旅游产业的效益，为游客提供更直观、清晰的地图资讯，提高游客满意度和旅游消费。
3. 安全保障提高三维数字化技术可以在应急事件发生时提供更快、更准确的信息，方便应急人员进行处置，提高安全保障水平。
四、三维数字化技术发展存在的问题1. 造价高昂三维数字化技术所需的扫描设备和计算机软件昂贵，造价较高，且维护成本较高。
2. 配套设施不足三维数字化技术在应用中需要配套的计算机设施及专业技术支持，而目前市场上缺乏相关技术人才与售后服务，存在配套设施不足的问题。
3. 空间传输缓慢三维数字化技术所采用的大量数据传输，其传输速度较慢。
这将影响数字化城市建设的实际应用，需要在传输速度上作进一步的改善。
三维数字城市建模精度与制作标准研究城市是区域经济、政治和文化中心，是现代产业高度集聚的地区和国民¾-济持续发展的载体，创造和集聚着国家巨大的物质财富，在我国¾-济社会发展中起着主导和带动作用。
“数字城市”是物质城市以二进制形式在计算机中的再现和反映，是以信息技术（尤其是地理信息技术）为核心、以网络技术为支撑的城市信息管理与服务体系，“数字城市”的建设任务就是利用现代高科技手段，充分收集、整合、挖掘城市各种信息资源，建立面向政府、企业、社区的信息平台、应用系统以及政策法规保障体系。
本文结合项目实际，探讨了三维数字城市工程建设中的模型建造的精度和标准问题。
三维城市模型（3DCM）是对真实城市的三维数字化表现，它突破传统平面地图的限制，通过对地形、地物的数字化三维模拟，提供给使用者一个与真实生活环境类似的虚拟城市环境，通过对三维虚拟城市的数字化管理，可为城市规划、建设与运营提供可持续发展的信息化服务，从而提高城市空间信息共享和利用水平，提升城市整体信息化管理水平。
当前，三维“数字城市”的研究与实践已¾-十分广泛，武汉市三维数字地图旨在搭建武汉市三维数字模型数据库，并建立三维数据的更新与维护机制，在此基础上，建成服务于城市规划设计与审批、城市建设和运营管理的空间信息平台。
一、三维城市模型制作精度三维城市模型是建设三维数字城市的基础和载体。
三维模型的制作精度直接影响可视化表现效果，模型制作越精细，场景表现效果越逼真。
但是，高精度的三维空间数据不仅会严重影响系统速度，同时也增加了模型建造成本，延缓了模型生产进度，因此，确定三维模型的制作精度，是项目初期就要考虑的问题。
三维模型的制作精度应满足软件系统的功能需求，因此，模型的建造应立足于应用；同时考虑到后期功能扩充和技术发展趋势，还应留有升级的余地。
综合考虑各种因素，武汉市三维数字地图项目的模型建设确立了以下原则：1、根据系统需求划分不同的LOD模型三维城市模型应分为多个级别进行建造，不同级别对应不同的简化程度和不同的应用领域。
一般来说，为保证三维浏览效果，通常对重要地物采用较高精度，普通地物则对应简单模型；同时，由于应用领域的差异，也需要对地物进行不同程度的简化，如：宏观分析与统计（天际线分析）只需要表现地物轮廓和高度，而微观分析（如：日照分析）则需要对窗台、阳台进行建模，精度较高。
总的来说，三维模型LOD的确定应综合考虑各业务部门的需求，使最终成果能为各个应用领域服务。
武汉市三维数字地图项目将城市模型参照建筑划分为4个精度级别，即体块、基础、标准、精细。
4个级别的模型分别对应的主要功能依次为：城市空间形态与分布、虚拟漫游、辅助规划设计与审批、建构筑物精细管理等。
2、不同区域采用不同的LOD模型由于城市不同区域在功能定位上的差异，不可能采用统一的精度来建造，因此下一步工作是要将各级LOD模型分配到城市不同区域。
由于实际情况的复杂性，对划分为同一级别精度的区域，又依据区域条件的差别，在精度上做一些细微的区分。
在实际工作中，将基础模型扩充为基础模型和高精度基础模型，将标准模型扩充为标准模型和高精度标准模型。
武汉市三维数字地图项目对中心城区主要街道和标志性建筑、风景名胜与保护建筑采用标准模型和高精度标准模型进行建造，新建小区采用标准模型建造，一般地区采用高精度基础模型建造，低矮房屋和城中村等采用体块和基础模型表示，待建地区则采用体块模型表示。
3、不同LOD模型的三角面片数应有明显的区别划分不同的LOD级别，不仅是系统功能实现的需要，而且对系统效率的提升，有着较大的帮助。
大规模高精度三维场景的实时浏览是三维系统的瓶颈之一，为达到动»-帧的刷新率，常用的方法是对复杂模型建造多级LOD模型，由软件系统在运行时根据当前视点实时载入。
因此，不同的LOD模型在数据量上应有明显的差异，以使LOD的切换能显著提高系统速度。
武汉市三维数字地图项目中，精度最高的建筑有6级LOD，相邻LOD数据量基本保持在3～4倍，图1是不同LOD模型序列的示意。
4、纹理像素与模型的几何面尺寸匹配三维模型包括几何和纹理两部分，应使各级LOD的纹理像素大小与几何面相匹配，高精度模型需要更多纹理进行表示,模型越精细，单张纹理像素越小。
目前，关于纹理像素的选择还没有相关规范，多由建模人员根据经验判断。
5、能够进行后期的扩充升级模型的建造应在满足现有系统功能需求的同时，充分考虑到系统在各部门应用时可能产生的新的需求，在后期升级过程中，尽量利用成果，在加快模型建设的同时节省制作费用。
二、维城市模型制作标准过多年的研究，地学、信息技术和法律专家形成了“信息标准是前提、信息共享是目的、信息共享立法是保证”的共识。
要满足地理信息共享的需要，使地理信息共享在实践上具有可操作性，必须构建三大体系：技术支撑体系、标准支撑体系、政策支撑体系。
其中，标准支撑体系主要由5个部分组成：数据采集标准、数据处理与制作标准、数据管理与维护标准、数据分发标准、数据服务及应用标准。
1、模型建造单元分区数字城市的建设是一个长期的过程，要有步骤、有重点、分区域地展开，在模型建设前，应根据城市现状，对建模区域进行分区，作为模型建造的基本单元；在建设过程中，先对典型区域进行试点，然后逐步铺开。
武汉市三维数字地图项目模型的建造以规划编制单元的划分为依据，结合现有路网状况，将全市域划分为519个区域，其中主城区194个分区，如图2所示。
2、数据采集标准武汉市三维数字地图项目的Ô始数据包括：DEM、DOM（卫星影像、航空影像）、DLG（1:2000、1:500地形图）、激光测量与扫描数据、建筑物底部轮廓数据、规划图纸，以及通过实地采集的照片、录像等，这些数据是制作三维模型的基础，要保证模型建造的正确性，必须从源头保证数据的规范性，因此，需要有相关标准。
基础地理数据应满足以下标准：所有的地理数据采用相同的坐标系，并且能够准确匹配；相邻的DEM和DOM图幅之间没有裂缝；DEM接边区域的同名网格点高程应一致；DOM影像包含坐标定位信息；建筑物底部轮廓应封闭，且包含相关属性（建筑名称、楼层数、层高、用途等）。
对于外业纹理拍摄工作，应在模型建造单元分区的基础上进一步细分，一个纹理数据采集分区的房屋数量一般控制在20～30幢之间。
由于纹理往往决定了场景的整体效果与逼真程度，因此对纹理的获取也应制定相关规范，其主要内容包括：拍摄日期、天气及时点的要求；各类地物的摄影技巧（建筑、桥梁、绿化、城市公共设施等）；相片分辨率及清晰度；相片的命名规则等。
3、数据处理与制作标准三维模型数据处理包括图形数据处理与影像处理两部分，其中，图形数据处理分为二维矢量图形处理和三维模型制作，栅格处理分为影像处理和相片纠正。
当前，GIS领域已有完善的DLG、DOM处理工具和流程，并形成相关标准和规范，这里不再赘述。
下面主要讨论三维模型的制作。
三维模型制作标准主要包括以下9个方面：（1）模型坐标系具有统一的三维地理坐标是建造大规模三维场景和应用系统的基础。
武汉市三维数字地图系统建设以国家1:2000和1:500地形图为基础，以使该系统能与其他GIS和测量系统兼容。
为使三维模型能够顺利、正确地导入数据库，所有坐标都应基于统一的坐标系。
（2）模型的基本单位城市大比例尺地形图通常采用采用平面坐标系，以米为单位，因此模型建造也应以米为基本单位，按实际地物的实际尺寸建模，尺寸精度根据该模型所处的LOD级别而定。
（3）模型的制作三维数字地图主要用于表现城市外观风貌，考虑到数据量的问题，应只对室外可见部分建模，在制作过程中，应在保持地物基本形状和特征的基础上，尽量减少面片数量。
对这部分的内容，应有详细的规范，并提供¾验指标（如圆柱的边数、球的段数设置等）。
（4）模型定位参考点每个模型必须有用于定位的参考点。
定位参考点是模型的局部坐标系的Ô点，用于精确定位模型的空间位置，这对于引用三维场景中相同或类似的地物非常有用（如：电杆、路灯、交通灯等）。
武汉市三维数字地图建模规定：模型的定位点为地形图上该地物外接矩形的中心，纵向为模型最低点。
（5）模型的高度模型的高度，尤其是建筑物高度，根据不同细节程度模型的表现需要，可采用以下三种方式确定：体块模型、基础模型的建立，可根据现有二维GIS数据（如：楼层数）确定建筑物及其他要素的高度；质量要求较高的模型，可采用航片立体相对、激光测高仪或LiDAR确定建筑物及其分段部位的高度；精细模型从建筑设计图或施工图获得。
（6）样条曲线∕面的使用样条曲线∕面能用较少的参数细腻地表现连续表面，但转化为通用格式（如3DS）后会带来巨大的数据量，因此模型的制作尽量不采用样条曲线∕面，或者在使用后将其转化为折线，而后进行曲线∕面优化。
（7）相片处理对于实地拍摄的相片，必须先进行透视矫正，然后进行色调的调整，对于标准级别以上的模型，还需要清楚遮挡物，以获得良好的视觉效果，最后根据地物所在的分区编号、建筑编号规范纹理名称。
（8）纹理映射纹理映射只采用散射贴图（Diffuse）和透明贴图（Opacity）。
三维建模软件通常都支持丰富的纹理映射方式，但通用交换文件格式通常只支持有限的几种，因此，纹理映射应只采取最常用的贴图方式。
（9）模型的制作工具与成果提交形式采用建模工具制作的模型以两种方式提交：一种为建模工具默认的格式（如：MAX文件），一种为转换的3DS文件，并以文件夹的形式提供纹理，模型文件名、文件夹的名字应相同。
三、结语三维“数字城市”建设是一项庞大的的系统工程，在设计时就要依据项目应用需求和信息共享需要，确定好三维模型的精度和制作技术标准，保证成果满足设计要求和应用要求。
应该看到，目前三维“数字城市”建设还没有一个针对城市多尺度复杂三维对象的统一的三维数学模型，对三维真实对象的模拟还依赖人的¾验和技巧；同时，几何LOD模型还不能利用体块模型和精细模型自动离散生成中间层次模型，需要手工制作离散的多级模型，影响了模型生产效率，也是影响模型通用性的一个主要方面，尚有许多工作需要进一步深化研究。
（来源：《数字城市》杂志2010年第8期文/武汉市城市规划信息中心赵中元高山林苏靖）。
