數字城市三維建模

1、數字城市三維建模介紹

随着科技的不斷發展,城市的信息化成爲了必然的趨勢,數字城市的不斷完善已經成爲城市發展的基礎依據,成爲城市信息化建設的目标。數字城市三維模型建設已成爲城市信息化的重要部分(fēn)。

三維建模作爲“數字城市”地理空間框架建設工(gōng)程的一(yī)個重要組成部分(fēn)，模型數據成果能較好從多角度體(tǐ)現城市的立體(tǐ)景觀，較直觀且真實地還原城市風貌，爲城市的規劃、建設，以及民衆生(shēng)活帶來便利。

       三維模型按照精度劃分(fēn)爲三大(dà)類：可量測實景三維，分(fēn)析應用展示三維，一(yī)般展示三維。而每類型的精度要求又(yòu)可拆分(fēn)爲平面精度、高程精度、紋理精度、表現精度四個方面。

可量測精細三維。一(yī)般通過地形測量和航空攝影測量、機載Lidar分(fēn)别獲取地物(wù)的各點、線、面的平面和高度空間坐标，再利用航測的立體(tǐ)像對采集地物(wù)的高度和頂部結構，結合實地采集紋理，采用建模平台生(shēng)産模型。一(yī)般量測實景三維地理精度一(yī)般在分(fēn)米級，具有技術成熟、精度較高、成本較高、儀器設備可與常規測量工(gōng)程共用等特點，是目前“數字城市”地理空間框架建設三維建模部分(fēn)用得較多的方式；

分(fēn)析應用展示三維。一(yī)般通過低分(fēn)辨率衛星影像（地面分(fēn)辨率小(xiǎo)于0.5米）獲取地物(wù)的平面空間位置，通過樓層數結合推斷的層高估算建築等地物(wù)高度，再根據實地采集的照片修改地物(wù)的細部結構和高度，形成位置、大(dà)小(xiǎo)、高度相對正确的模型成果。分(fēn)析應用展示三維的精度一(yī)般爲米級，有技術要求不高，建模效率高，成本适中(zhōng)的特點，現多用在部分(fēn)源數據缺乏，投入有限，主要用于展示、一(yī)般分(fēn)析、搜索、定位的“數字城市”建設項目中(zhōng)，爲政府和民衆提供較完整，較真實，能跑動，直觀的數據參考；

2、産品功能

三維數據管理平台是空間信息和服務的可視化交互平台，産品基于統一(yī)的架構體(tǐ)系，面向 Web 端和移動端，提供了功能強大(dà)、性能優越、展示效果豐富的 SDK 開(kāi)發包，幫助用戶快速構建網絡富客戶端和輕量級移動端 GIS 應用。可以自定義三維可視化場景，能夠快速地完成海量數據加載、數據浏覽、圖層控制，并且支持插件的自動更新等功能，便于打造三維可視化地理信息客戶端。

平台中(zhōng)建（構）築物(wù)、道路、水域等對象在三維可視化的前提下(xià)仍然具備可準确量測、編輯、計算、視線分(fēn)析以及三維視域分(fēn)析等常用功能，同時，具備專業定制服務功能（根據用戶需求提供不同功能服務）。

1）場景浏覽：可實現三維場景的縮放(fàng)、平移、俯仰等漫遊操作，支持選中(zhōng)物(wù)體(tǐ)後進行快速定位和繞對象旋轉等操作。

2）圖層風格設置：系統應能提供圖層風格設置功能，如配置符号、顔色、大(dà)小(xiǎo)、拉伸高度和貼圖等。

3）專題圖配置：系統應支持三維單值、分(fēn)段以及統計專題圖的設置，通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：可設置三維場景中(zhōng)矢量和模型圖層中(zhōng)對象的最大(dà)和最小(xiǎo)可見距離(lí)。

5）飛行管理：提供編輯制作飛行路線以及支持飛行站點各類參數功能，支持通過腳本控制在到達某站點時進行圖層的增删、功能展示等操作。

6）量算分(fēn)析：系統能提供空間量算、距離(lí)量算、高度量算以及面積量算功能。

7）平台提供多種測量功能，包括坐标、長、寬、高、面積、體(tǐ)積、方位角、坡度、轉彎半徑等測量功能。

8）三維空間分(fēn)析功能: 包括通視分(fēn)析、視域分(fēn)析、日照分(fēn)析、淹沒分(fēn)析、填挖方計算等功能。

9）平台實現多種測量模式，可以基于實景影像（傾斜影像、街景影像）進行立體(tǐ)測量、基于三維數據進行空間測量、基于平面數據進行平面幾何測量、基于激光點雲數據進行多種空間測量。

 如上圖 空間距離(lí)測量

如上圖  高度測量

 如上圖  空間面積測量

3、行業應用

3.1 數字高程模型（DEM）

數字高程模型數據可以由傾斜攝影數據經過内業加工(gōng)處理後獲得。相比傳統數字高程模型制作方式，在同樣航飛工(gōng)作量基礎上，利用傾斜攝影測量系統可節省大(dà)量外(wài)業控制點測量工(gōng)作，制作1：2000數字高程模型。

3.2 數字正射影像（DOM）

基于傾斜攝影數據，運用相關軟件和已建立的數字高程模型，能快速制作城市1:2000的數字正射影像數據，價格低廉，而且适用于數字正射影像數據的更新。數字正射影像具有現勢性、直觀性、信息性等特點。它可作爲背景控制信息，評價其它數據的精度、現實性和完整性，爲公共安全和交通管理等應用提供可靠依據。

3.3 大(dà)場景三維模型（TIN）

傾斜影像建模軟件--Street Factory 系統通過對獲得的傾斜影像進行幾何處理、多視匹配、三角網構建，提取出典型地物(wù)的紋理特征，并對該紋理進行可視化處理，最終得到三角網模型。依托 Pixel Factory 的影像解譯和并行處理能力，Street Factory 僅依靠傾斜影像，無需 LIDAR 等輔助設備，便可以提供逼真的建模場景和智能的處理流程，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、真實度等方面都有很大(dà)的優勢。

3.4  1:2000政務電(diàn)子地圖

政務電(diàn)子地圖數據具有多政府部門關注和使用頻(pín)率較高、非僅某一(yī)業務部門關注的特點，其主要用途是爲全市各政府部門的電(diàn)子政務應用提供一(yī)張統一(yī)标準的地理底圖。

4、應用案例

在智慧城市實景三維影像數據建設中(zhōng)除了生(shēng)成傾斜影像與可量測實景三維影像外(wài)，還可以生(shēng)成DEM(數字高程模型)、DOM（數字正射影像）、大(dà)面積的TIN（不規則三角網）模型以及1:2000的政務電(diàn)子地圖等多種數據成果，下(xià)面主要介紹以下(xià)幾種數據成果：

4.1 上海洋山港工(gōng)業園區标準精細模型（LOD 3）

 工(gōng)廠模型效果圖

4.2 南(nán)通市城市三維建模