數(shù)字城市三維建模

1、數(shù)字城市三維建模介紹

随着科技的不斷發展,城市的信息化成為(wèi)了(le)必然的趨勢,數(shù)字城市的不斷完善已經成為(wèi)城市發展的基礎依據,成為(wèi)城市信息化建設的目标。數(shù)字城市三維模型建設已成為(wèi)城市信息化的重要(yào)部分。

三維建模作(zuò)為(wèi)“數(shù)字城市”地(dì)理空間(jiān)框架建設工(gōng)程的一(yī)個重要(yào)組成部分，模型數(shù)據成果能(néng)較好從(cóng)多角度體現城市的立體景觀，較直觀且真實地(dì)還原城市風(fēng)貌，為(wèi)城市的規劃、建設，以及民衆生活帶來便利。

       三維模型按照精度劃分為(wèi)三大類：可(kě)量測實景三維，分析應用展示三維，一(yī)般展示三維。而每類型的精度要(yào)求又可(kě)拆分為(wèi)平面精度、高程精度、紋理精度、表現精度四個方面。

可(kě)量測精細三維。一(yī)般通(tōng)過地(dì)形測量和(hé)航空攝影測量、機載Lidar分别獲取地(dì)物(wù)的各點、線、面的平面和(hé)高度空間(jiān)坐(zuò)标，再利用航測的立體像對采集地(dì)物(wù)的高度和(hé)頂部結構，結合實地(dì)采集紋理，采用建模平台生産模型。一(yī)般量測實景三維地(dì)理精度一(yī)般在分米級，具有技術(shù)成熟、精度較高、成本較高、儀器設備可(kě)與常規測量工(gōng)程共用等特點，是目前“數(shù)字城市”地(dì)理空間(jiān)框架建設三維建模部分用得較多的方式；

分析應用展示三維。一(yī)般通(tōng)過低(dī)分辨率衛星影像（地(dì)面分辨率小于0.5米）獲取地(dì)物(wù)的平面空間(jiān)位置，通(tōng)過樓層數(shù)結合推斷的層高估算建築等地(dì)物(wù)高度，再根據實地(dì)采集的照片修改地(dì)物(wù)的細部結構和(hé)高度，形成位置、大小、高度相對正确的模型成果。分析應用展示三維的精度一(yī)般為(wèi)米級，有技術(shù)要(yào)求不高，建模效率高，成本适中的特點，現多用在部分源數(shù)據缺乏，投入有限，主要(yào)用于展示、一(yī)般分析、搜索、定位的“數(shù)字城市”建設項目中，為(wèi)政府和(hé)民衆提供較完整，較真實，能(néng)跑動，直觀的數(shù)據參考；

2、産品功能(néng)

三維數(shù)據管理平台是空間(jiān)信息和(hé)服務的可(kě)視(shì)化交互平台，産品基于統一(yī)的架構體系，面向 Web 端和(hé)移動端，提供了(le)功能(néng)強大、性能(néng)優越、展示效果豐富的 SDK 開(kāi)發包，幫助用戶快(kuài)速構建網絡富客戶端和(hé)輕量級移動端 GIS 應用。可(kě)以自(zì)定義三維可(kě)視(shì)化場景，能(néng)夠快(kuài)速地(dì)完成海(hǎi)量數(shù)據加載、數(shù)據浏覽、圖層控制，并且支持插件的自(zì)動更新等功能(néng)，便于打造三維可(kě)視(shì)化地(dì)理信息客戶端。

平台中建（構）築物(wù)、道(dào)路、水域等對象在三維可(kě)視(shì)化的前提下(xià)仍然具備可(kě)準确量測、編輯、計算、視(shì)線分析以及三維視(shì)域分析等常用功能(néng)，同時(shí)，具備專業定制服務功能(néng)（根據用戶需求提供不同功能(néng)服務）。

1）場景浏覽：可(kě)實現三維場景的縮放、平移、俯仰等漫遊操作(zuò)，支持選中物(wù)體後進行(xíng)快(kuài)速定位和(hé)繞對象旋轉等操作(zuò)。

2）圖層風(fēng)格設置：系統應能(néng)提供圖層風(fēng)格設置功能(néng)，如(rú)配置符号、顔色、大小、拉伸高度和(hé)貼圖等。

3）專題圖配置：系統應支持三維單值、分段以及統計專題圖的設置，通(tōng)過修改對象屬性來達到動态更改三維顯示效果。

4）場景圖層管理：可(kě)設置三維場景中矢量和(hé)模型圖層中對象的最大和(hé)最小可(kě)見(jiàn)距離。

5）飛行(xíng)管理：提供編輯制作(zuò)飛行(xíng)路線以及支持飛行(xíng)站點各類參數(shù)功能(néng)，支持通(tōng)過腳本控制在到達某站點時(shí)進行(xíng)圖層的增删、功能(néng)展示等操作(zuò)。

6）量算分析：系統能(néng)提供空間(jiān)量算、距離量算、高度量算以及面積量算功能(néng)。

7）平台提供多種測量功能(néng)，包括坐(zuò)标、長(cháng)、寬、高、面積、體積、方位角、坡度、轉彎半徑等測量功能(néng)。

8）三維空間(jiān)分析功能(néng): 包括通(tōng)視(shì)分析、視(shì)域分析、日照分析、淹沒分析、填挖方計算等功能(néng)。

9）平台實現多種測量模式，可(kě)以基于實景影像（傾斜影像、街景影像）進行(xíng)立體測量、基于三維數(shù)據進行(xíng)空間(jiān)測量、基于平面數(shù)據進行(xíng)平面幾何測量、基于激光(guāng)點雲數(shù)據進行(xíng)多種空間(jiān)測量。

 如(rú)上(shàng)圖 空間(jiān)距離測量

如(rú)上(shàng)圖  高度測量

 如(rú)上(shàng)圖  空間(jiān)面積測量

3、行(xíng)業應用

3.1 數(shù)字高程模型（DEM）

數(shù)字高程模型數(shù)據可(kě)以由傾斜攝影數(shù)據經過內(nèi)業加工(gōng)處理後獲得。相比傳統數(shù)字高程模型制作(zuò)方式，在同樣航飛工(gōng)作(zuò)量基礎上(shàng)，利用傾斜攝影測量系統可(kě)節省大量外(wài)業控制點測量工(gōng)作(zuò)，制作(zuò)1：2000數(shù)字高程模型。

3.2 數(shù)字正射影像（DOM）

基于傾斜攝影數(shù)據，運用相關軟件和(hé)已建立的數(shù)字高程模型，能(néng)快(kuài)速制作(zuò)城市1:2000的數(shù)字正射影像數(shù)據，價格低(dī)廉，而且适用于數(shù)字正射影像數(shù)據的更新。數(shù)字正射影像具有現勢性、直觀性、信息性等特點。它可(kě)作(zuò)為(wèi)背景控制信息，評價其它數(shù)據的精度、現實性和(hé)完整性，為(wèi)公共安全和(hé)交通(tōng)管理等應用提供可(kě)靠依據。

3.3 大場景三維模型（TIN）

傾斜影像建模軟件--Street Factory 系統通(tōng)過對獲得的傾斜影像進行(xíng)幾何處理、多視(shì)匹配、三角網構建，提取出典型地(dì)物(wù)的紋理特征，并對該紋理進行(xíng)可(kě)視(shì)化處理，最終得到三角網模型。依托 Pixel Factory 的影像解譯和(hé)并行(xíng)處理能(néng)力，Street Factory 僅依靠傾斜影像，無需 LIDAR 等輔助設備，便可(kě)以提供逼真的建模場景和(hé)智能(néng)的處理流程，構建不同層次細節度(LoD)下(xià)的三角網模型，依托Street Factory建設出的模型在精度、效率、真實度等方面都(dōu)有很(hěn)大的優勢。

3.4  1:2000政務電子地(dì)圖

政務電子地(dì)圖數(shù)據具有多政府部門關注和(hé)使用頻(pín)率較高、非僅某一(yī)業務部門關注的特點，其主要(yào)用途是為(wèi)全市各政府部門的電子政務應用提供一(yī)張統一(yī)标準的地(dì)理底圖。

4、應用案例

在智慧城市實景三維影像數(shù)據建設中除了(le)生成傾斜影像與可(kě)量測實景三維影像外(wài)，還可(kě)以生成DEM(數(shù)字高程模型)、DOM（數(shù)字正射影像）、大面積的TIN（不規則三角網）模型以及1:2000的政務電子地(dì)圖等多種數(shù)據成果，下(xià)面主要(yào)介紹以下(xià)幾種數(shù)據成果：

4.1 上(shàng)海(hǎi)洋山(shān)港工(gōng)業園區(qū)标準精細模型（LOD 3）

 工(gōng)廠模型效果圖

4.2 南通(tōng)市城市三維建模