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城市实景三维建模技术方法探讨摘要: 由于各种检测方法的进步,空间数据的研究和地理信息系统事业获得了蓬勃发展。
在此语境下,空间地理信息的三维可视化表现因其比较之于传统二维表达而有着更直接、更准确和更精确的空间地理特征,而地理空间信息的三维空间可视化表现则是其重点。
在地方国情监控、城市交通模拟、地方经济可持续发展研究等诸多应用领域,三维地理信息系统也发挥着巨大的功能。
所以,城市规划三维实景模型对研究城市规划的发展趋势有着很大的意义。
关键词：城市实景；三维建模；方法1实景三维建模技术现如今实景的三维建模技术需要依靠倾斜摄影去进一步完成，许多城市都需要较为成熟的三维建模技术进行支撑，倾斜三维建模具备了全自动生产、建模过程精确、贴图纹理颜色更符合实际情况等优点。
而LiDAR倾斜三维建模则可结合二种手段所各有的优点,以提高建模效率、改善建模精度,并克服了传统人工建模方法真实度低与精度较差的问题。
目前,三维模型的关键技术大致包括3种:人工模型,倾斜摄影模型和激光雷达模型。
人工建模也就是通过三维模型的软件,如三DMAX,Maya等根据现有的图片和大比例尺城市规划图等来建模。
该模型技术的性能很优秀,只是工作时间较长,与真实世界反差较大,且人工成本昂贵,适合进行小区域、固定对象的三维空间模型。
在城市三维模型方面,一般不使用该技术。
谭仁春根据人工模型的不足,研制出人机交互的辅助工具,大大提高了人工模型的效果,不过这种技术花费了巨大的技术投入和资金成本,仍无法适应大型城市三维模型的需要。
倾斜拍摄检测技术,是中国测绘与遥感行业近年来发展起来的一种新型技术手段,通过这种技术手段能够迅速获得实际地物各个方面的图像,从而获取了比较细致的实际物体侧面数据,所得到的信息也比较能够直接、准确的表达实际地物特性;同时,无人机倾斜拍摄也具备了效率高、成本低、快捷方便等的优势。
目前,该技术已经在许多领域中开展了试验和研究。
2建模原理而在三维建模技术之中，一般都是采用较大重合度的摄影，利用同名点的技术，通过数字的计算模式进行三维定点，以此来完成模型的建立，也就是即在收集到合适的倾角摄影和区域点云结果,通过自动智能化方法对二种信息加以解算并综合处理,从而迅速得到三维模型。
三维城市建模技术城市是现代文明的中心，迅速加快城市化进程已经使城市的可持续发展显得至关重要，城市空间的管理已经不满足现在分散、单一的模式，需要对城市空间范围内的地上和地下信息进行综合管理，通过建设城市区域三维地理信息系统，对城市的空间信息进行综合管理和服务，才能够满足当前城市快速发展所面临的应用需要。
城市区域三维GIS是一个涵盖地表、地上、地下等多维空间信息的三维地理信息系统，在城市区域三维GIS的支持下，我们可以在一个统一的时空框架下对城市地表以上、地球表面及地下进行整体的真3D可视化表达、管理、更新、查询、分析与操纵。
由此可见，城市区域三维GIS的实质是真三维GIS技术在城市工作中的应用，是综合使用三维GIS技术、遥感技术、空间数据库技术、三维可视化技术及计算机网络技术，实现对城市地物、地表、地质及其相关数据的有效存储、管理可视化再现与网络化服务。
三维城市模型，建立真实与虚拟世界间的桥梁，在历史演变中，传统制图技术运用于地图测绘以展现土地利用的状态，二维平面资料难充分发挥地图的功能，但对于三度空间世界的描述仍然不足，随着科技的发展，测绘技术演变至三维，通过新的测量技术可获取真实世界中各物体精确的几何资讯，包含位置、形状与大小等，进而建立三维虚拟城市模型，再者，数字化的三维虚拟世界，充满无限的可能，例如不受物理的限制随意于空间中各个位置与角度观察周边的环境，这些视觉上的经验难以在现实生活中得到，因此，虚拟的三维数字城市是忠实呈现真实世界重要的途径之一。
在专业应用上，由于三维数字城市为真实世界的缩影，故可用于决策支援，比如区域规划、都市更新、灾害防治等等。
数字形式表示地理空间成为热点,数字省市、数字城镇已经成为世界各国发达省市和地区21世纪的发展战略,成为争先抢占科技、产业和经济的制高点之一。
在构建数字城市的过程中,城市三维景观建模是一个重要的组成部分,是摄影测量与遥感、地理信息系统及计算机科学等学科的研究内容之一。
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城市化进程的加速和科技的不断发展，智慧城市建设已经成为新的城市发展方向。
智慧城市通过信息技术和智能化手段，实现城市资源的高效利用、环境的持续改善、居民生活的舒适便捷。
而三维建模作为智慧城市建设中的关键技术，其研究与应用对于城市规划、管理和决策具有重要意义。
本文将对面向智慧城市建设的三维建模关键技术进行深入研究与应用分析。
一、三维建模技术的发展与应用现状1. 三维建模技术的发展三维建模技术是指利用计算机技术对三维物体进行实体建模，实现对物体形状、结构和颜色的精确描述。
三维建模技术最初应用于动画、游戏和影视等领域，随着科技的发展和需求的增加，逐渐应用到城市规划、建设、管理和决策中。
目前，三维建模技术已经成为智慧城市建设的核心技术之一。
2. 三维建模技术的应用现状在智慧城市建设中，三维建模技术被广泛应用于城市规划、建筑设计、交通管理、环境保护、应急响应等方面。
通过三维建模，可以实现城市的数字化、可视化和智能化，为城市管理和决策提供重要的支持和参考。
目前，国内外许多城市已经开始使用三维建模技术，并取得了显著成效。
1. 高精度三维地理信息获取技术高精度的三维地理信息是实现智慧城市建设的基础，而高精度三维地理信息获取技术则是其核心。
目前，高精度三维地理信息获取技术主要包括激光雷达技术、多视角影像获取技术、卫星遥感技术等。
这些技术能够实现对城市地形、建筑、绿化等要素的高精度获取，为城市三维建模提供了可靠的数据支撑。
2. 大数据处理与分析技术在智慧城市建设中，需要处理和分析大量的城市数据，而大数据处理与分析技术则成为关键。
通过大数据处理与分析技术，可以实现对城市各种数据的整合、挖掘和分析，为城市规划和管理提供重要的决策依据。
大数据处理与分析技术也可以实现对城市三维建模数据的处理和优化。
3. 虚拟现实技术虚拟现实技术是指利用计算机图形学、图像处理、人机交互等技术，实现对虚拟环境的模拟和交互。
三维城市建模三维城市建模技术流程技术⽅法数据信息典型案例1.三维城市建模技术流程三维城市建模的技术流程2.三维城市模型的数据与信息三维城市模型的信息来源三维城市模型的数据与信息三维城市模型的4D产品三维城市信息编辑与管理三维场景地形点云与建筑物模型根据航拍影像⾃动提取建筑物模型航拍的城市像⽚⾃动或半⾃动提取的建筑物模型⾃动或半⾃动提取的建筑物模型⾃动或半⾃动提取的建筑物模型倾斜摄影测量⽅法建⽴的城市街景3.主要技术⽅法3.1 卫星遥感遥感技术是从⼈造卫星、飞机或其他飞⾏器上收集地物⽬标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。
⽬前利⽤⼈造卫星每隔18天就可送回⼀套全球的图像资料。
利⽤遥感技术，可以⾼速度、⾼质量地测绘地图。
3.2 航空遥感航空遥感从19世纪末⾮动⼒飞⾏平台的航空摄影、经过20世纪30年代⾄80年代初的胶⽚航空摄影，发展到⽬前的基于POS系统（Positioning Orientation System）对地定位的光学/数字、激光⼿段，⽆论在飞⾏平台，还是在成像、导航、定位定向等传感器上都发⽣了巨⼤的变化，使航空遥感技术朝着⾼空间分辨率、⾼光谱分辨率、全谱段和多传感器集成应⽤⽅向发展，呈现出蓬勃的⽣机。
1. 胶⽚航空摄影航空摄影作为遥感信息获取的重要⼿段之⼀，由于具有机动灵活、⾼空间分辨率、成像机理简明、易于进⾏图象处理、信息提取、信息综合等特点，被⼴泛应⽤于农业、林业、交通、国防、城乡规划、制图等领域。
航空摄影技术的发展最早可追朔到1839年⼈类利⽤“摄影术”成功获取的第⼀张像⽚。
⼆⼗世纪初，由于航空航天技术的发展，航空摄影开始兴起。
早期的航摄仪以⼿持式为主。
⼆⼗世纪五⼗年代，带坐架和导航设备的航摄相机开始问世并投⼊⽣产作业，其典型的代表有：RMK、RC8、AφA等。
受技术所限，其像幅均为18×18cm，⾊差消除多限制在可见光范围内，物镜畸变差较⼤（⼤于10um）。
七、⼋⼗年代，推出了新⼀代航摄仪RC10、RC20、RMK A、MRB、LMK，像幅扩⼤到23×23cm，⾊差消除范围达400-900nm，物镜畸变差均⼩于7um，并具有影像位移补偿功能。
城市三维建模技术方案研究摘要:城市三维模型是对城市地形地貌、地上地下人工建（构）筑物的三维表达，反映城市中对象的空间位置、几何形态、纹理及属性等信息。
本文阐述了城市三维建模基本准则，技术路线，生成流程、技术特点等内容。
关键词: 三维建模; 立体测图; 真正射影像Abstract:The 3D modelofcityis acityterrain,over ground and undergroundartificialbuilt(structure)three-dimensional expressionof the building,to reflect the spatial position,cityofobjectgeometry,textureand attribute information.This paper introduces the basic principle,3D city modelingtechnology,production process,technical characteristics of the content.Key words:3D modeling;stereo mapping;true orthophoto引言:城市三维建模旨在综合运用“3S”技术、三维建模与可视化技术，以多尺度遥感对地观测技术为手段、以1:1000标准分幅和行政单元为基础作业单元，设计一套人机交互方式的城市三维建模技术流程，利用DEM、DOM、TDOM、DLG构建城市建筑物的几何模型，实现从DOM、TDOM和带有定向参数的原始影像上提取建筑物各个面的纹理，并对纹理信息进行处理，最后在建筑物几何模型上粘贴纹理生成城市三维模型。
从而以较低的建设成本，较高的建模效率满足城市三维建模的要求，实现对城市现状的三维模型快速建立，满足不同用户的需求，为城市管理提供可视化的手段。
一、城市三维建模基本准则1）分幅建模为了便于数据库存储和系统调用，以1:1000标准分幅为单位作为建模的基本单位，DLG、DOM、DEM和TDOM也相应的以此单位分幅。
建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状文章介绍了建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状，包括建筑三维建模的方法和技术，可视化动态展示的技术和应用，以及未来的发展方向。
下面是本店铺为大家精心编写的3篇《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》，供大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》篇1一、引言随着计算机技术的不断发展，建筑三维建模和可视化动态展示技术逐渐成为了建筑设计、施工和管理的重要工具。
建筑三维建模和可视化动态展示技术可以真实地模拟建筑物的外观、结构和空间布局，为建筑设计、施工和管理提供重要的参考依据。
本文将介绍建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状，包括建筑三维建模的方法和技术，可视化动态展示的技术和应用，以及未来的发展方向。
二、建筑三维建模的方法和技术建筑三维建模是指利用计算机技术，通过三维建模软件进行建模，生成建筑物的三维模型。
建筑三维建模的方法和技术包括以下几种： 1. 传统手工建模：传统手工建模是指利用手工测量、绘制和建模等方法，生成建筑物的三维模型。
这种方法需要专业的技术人员，耗时较长，精度较低，但可以满足一些简单的建筑设计需求。
2. 激光扫描建模：激光扫描建模是指利用激光扫描仪对建筑物进行扫描，生成建筑物的三维模型。
这种方法可以快速、准确地生成建筑物的三维模型，但需要专业的技术和设备支持。
3. 卫星遥感建模：卫星遥感建模是指利用卫星遥感技术，对建筑物进行遥感成像，生成建筑物的三维模型。
这种方法可以远程、快速、准确地生成建筑物的三维模型，但需要专业的技术和设备支持。
三、可视化动态展示的技术和应用可视化动态展示技术是指利用计算机技术，通过三维建模软件和可视化技术，将建筑物的三维模型展示在屏幕上，并可以进行交互式操作。
可视化动态展示技术可以应用于以下方面：1. 建筑设计：建筑设计是指利用计算机技术，通过三维建模软件和可视化技术，进行建筑设计。
城市建筑三维快速建模方法的研究与实现陈XX[1]，何XX[2]1.国家测绘地理信息局重庆测绘院，重庆400015,2.黑龙江省测绘院，黑龙江哈尔滨250000摘要：针对当前数字城市三维精细模型建设方法的特点和成本，该文提出一种城市三维快速建模方法，作为对精细三维模型建模的补充。
该方法的主要思路和技术特点是充分利用现有城市测绘信息资源的前提下，通过研究各种模型要素的特点，设计出一种自动化程度非常高的技术来实现城市建筑的三维快速建模。
该方法保证城市三维模型的逼真效果和浏览速度，极大的提高了三维城市建模的效率，在城市三维建模中具有很好的推广和应用价值。
关键词：城市三维建模；3D GIS；快速建模。
The Research and Implementation on Fast Modelingof 3D City BuildingsXX CHEN[1], XX HE[2]1. Chongqing Institute of Surveying and Mapping, SBSM, Chongqing 4000152. Heilongjiang Provincial Institute of Land Surveying and Mapping, Jinan 250000 ABSTRACT: Just as features and cost for city construction method of the current three-dimensional detailed model, this paper presents a three-dimensional modeling of urban rapid method which can be regarded as a complement to the three-dimensional modeling. Studyingthe characteristics of the various elements of the model and using the existing urban mapping information of resources, this approach devises a very high degree of automation technology to achieve three-dimensional fast modeling of urban architecture. This approach guarantees realistic effects and browsing speed of three-dimensional model, which greatly improves the efficiency of the 3D city modeling, with good promotion and application value in three-dimensional modeling of the city.Keywords: City 3D modeling; 3D GIS; Fast modeling.0.引言目前数字城市建设在全国开展来如火如荼，三维建模行业也呈现出欣欣向荣的大好局面，尤其各种三维建模方法和建模软件更是层出不穷，这极大地丰富了三维建模的理论，促进了三维建模的竞争市场，使三维建模行业得到了迅速的进步和发展。
同时，由于现代建筑形式表现出来的多样性、复杂性和工作量大、工作琐碎，因此当前在使用计算机软件自动建模时，我们仍面临软硬件技术带来的局限和挑战。
为了制作更精细和逼真的三维模型，使其能够更真实的反映现实客观世界，当前很多数据生产部门和生产商都选择采用比较传统的人工建模方法，这种方法无疑是耗时、耗力和成本高的。
1.研究现状对城市三维模型的建设方法而言，由于不同领域的专业和知识结构带来认知的不同，从而形成了各种各样的技术路线方案。
总体而言这些技术方案大致可分为两种：第一种技术方案是基于空间信息技术的城市三维建模方法或倾斜摄影三维建模方法，这种方法的总体思路是利用测绘行业的4D产品，包括数字地形图数据(DLG)、遥感影像数据(DOM)、数字高程模型数据(DEM)、激光扫描数据(LIDAR)等资源。
先利用DOM和DEM数据建立具有真实高程起伏的地表模型，然后在地表模型上利用DLG或LIDAR数据建立房屋模型，最终形成一个完整的数字城市三维模型。
第二种技术方案是基于虚拟现实(Virtual Reality)技术或增强现实(Augmented Reality)技术的城市三维建模方法，这种技术的总体思路是以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备（如特制的衣服、头盔、手套和鞋等）以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。
目前在数字城市的三维精细建模中更多采用的是第一种技术方案。
具体来说就是运用3D Max软件通过三个步骤建立三维城市建筑模型：一、对平面底图CAD数据进行处理；二、根据建筑物的高度建立三维建筑模型；三、对三维建筑模型贴裁剪的纹理，从而使模型显得更真实。
其具体流程如图-1所示：图-1 城市三维精细建模流程2.三维快速建模方法研究本文作者在长期积累三维城市模型建设经验的基础上，将主要针对工序繁琐的步骤二和步骤三进行改进，借助微软的DirectX3D组件封装成粗模模型批量生成和辅助贴图插件。
将繁琐的手工操作建模方法变成计算机自动化的操作，这样快速建模方法可作为数字城市的三维建模的补充，使建模方法得到完善和提高。
三维快速建模的详细流程如图-2所示：图-2 三维建筑快速建模流程图2.1CAD数据转换在对CAD底边数据进行预处理的过程中，先要删除多余要素只保留建筑物底面和含相关属性的注释图层，并保证每个多边形的属性完整性。
然后将预处理过的CAD底图数据导入到ArcGIS中转换为shape面图层，面图层的属性表中应该包括有模型材质、模型层数、模型名字、模型底面面积等，如图-3。
图-3 底边属性表2.2三维立体模型生成顺序读取转换后的shape数据每一行记录，包括读取每个多边形底面轮廓点坐标及对应的属性信息（层数、材质），然后利用微软提供的DirectX3D插件生成三维模型，模型通过贴图便生成.x格式文件。
.x格式的文件经过论文作者从skyline软件提取出的生成xpl模块，便可进一步生成具有四层金字塔结构的xpl2格式的模型文件。
在生成模型过程中，首先需要计算出模型的高度，由于论文作者拿到的是建筑层数，所以在计算高度是按层数乘以3.8米来计算建筑高度的。
然后利用数组vertices来存储建筑物的上下及侧面的矩形的四个节点坐标(x,y,z)，数组indices来存储每个矩形被拆分为两个三角形后的节点在数组vertices的索引。
最后利用Direct3D提供的Mesh、Material等接口提供函数实现快速构建三维模型和纹理的贴图，在指定贴图文件中，论文作者是通过属性表的材质属性来指定对应的贴图文件的，一种简单的方法就是把贴图文件直接命名为材质属性。
2.3多边形面转点多边形底面提取出中心点转化为点图层，可以在点图层中挂接好快速生成的模型文件及模型的属性信息，保证了模型和属性信息的一致性。
多边形底面，通过计算其质心的X、Y坐标，保存到点图层中，同时需要将多边形图层的相关属性信息拷贝到点图层中，这里高程属性是必不可少的。
在此过程中，考虑到模型的一般情况以及Direct3D构建模型的原理，论文作者把不是简单多边形的底面全部剔除了。
3.原型系统的实现实验已经开发了一个城市三维建筑快速建模的原型系统。
在数据准备上，需要在ArcGIS 软件中，先把CAD数据经过处理转化为SHAPE格式数据，检查属性数据的完整性和正确性，同时需要准备好三维模型的纹理图片。
在转换前指定好输入输出数据路径，整个转换过程完全采用自动化的过程，如图-4。
图-4 三维建筑快速建模界面图三维模型快速建模完成后，采用skyline提供的.x文件转换为.xpl2文件的插件，完成对模型金字塔的建立。
通过SHAPE文件来挂接模型的方式，可以详细的知道每个模型的空间位置和属性信息，快速建模的三维模型的效果展示如图-5。
图-5 三维模型展示效果4.结论和展望论文的研究结果提供了在对模型精细程度不是特别高的情况下一种完全自动化的快速三维自动建模，其实验的方法和效果都是有效和可行的，作为人工精细三维建模的补充，在城市三维建模行业有一定的推广价值。
目前原型系统自动快速建模的模型，其精细程度还是不具有完全人工的建模的精细程度，模型和现实实物也有一定的出入。
论文提出的快速三维建模方法还存在着每栋建筑屋顶是平面的情况，还不能实现一般屋顶的凹凸建模，这将是城市三维快速建模方法下一步需要深入研究的重点和难点。
参考文献[1]万剑华. 城市三维地理信息系统的建模研究.武汉大学博士论文, 2001.[2]咸桂玉,梁立恒,钱美兰等. 三维景观快速建模技术研究[J]. 测绘与空间地理信息2009, 32(3): 154-156.[3]朱庆,李德仁,龚建雅,熊汉江. 数码城市GIS的设计与实现. 武汉大学学报(信息科学版), 2001, 36(1): 8-15.[4]朱庆,高玉荣等. GIS中三维模型的设计. 武汉大学学报(信息科学版),2003, 28(3): 250-289.[5]夏春林,王佳奇. 3DGIS中建筑物三维建模技术综述[J]．测绘科学,2011(1): 50-55.[6]李记泉,韩文泉,黄志渊. 数字城市三维建模方法比较分析[J]. 现代测绘,2010(2).[7]张祖勋,张剑清. 城市建模的途径与关键技术[J]. 世界科技研究与发展,2003(2).[8]任海军,文俊浩徐玲. 一种三维数字城市的构建和实现方法[J]. 重庆大学学报, 200629(4):100-105.。
