三維數(shù)字城市精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的三維數(shù)字城市主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：三維數(shù)字城市范文

一、人文系統(tǒng)的概念

《辭?！贩Q:“人文指人類社會(huì)的各種文化現(xiàn)象”,人文一詞最早出現(xiàn)在《易經(jīng)》中賁卦的彖辭:“剛?cè)峤诲e(cuò),天文也。文明以止,人文也。觀乎天文以察時(shí)變;觀乎人文以化成天下?！币鉃橐栽?shī)書禮樂之教而化成天下,“詩(shī)、書、禮、樂”都是“修身”,核心是“禮”。宋程頤《伊川易傳》卷二釋作:“天文,天之理也;人文,人之道也。天文,謂日月星辰之錯(cuò)列,寒暑陰陽(yáng)之代變,觀其運(yùn)行,以察四時(shí)之速改也。人文,人理之倫序,觀人文以教化天下,天下成其禮俗,乃圣人用賁之道也?！?/p>

人文這個(gè)名詞概念也成為近年來(lái)活躍在文壇上的代表,在歐洲人們經(jīng)常把人文精神作為一個(gè)學(xué)者的必備精神,而人們通過對(duì)文化、藝術(shù)的轉(zhuǎn)變,逐漸形成“人文主義”和“人文學(xué)者”,但我們也常說(shuō),人文是人們對(duì)于知識(shí)的一種向往和追求,人們不斷地追尋著自己的人生道路和不斷地感受知識(shí)所帶來(lái)的作用和魅力?！叭宋摹痹谏鲜兰o(jì)中期就已經(jīng)被歐洲國(guó)家的人們所認(rèn)可和追求,并且在大學(xué)課堂開辟“人文學(xué)科”,讓更多的學(xué)子都能感受和學(xué)習(xí)這種文化,對(duì)于文人們來(lái)說(shuō),這也是他們對(duì)知識(shí)的追求、探索。

我們國(guó)家的人文專業(yè)開展的比較晚,但也具有一定的代表性和傳承性,人文學(xué)科在大學(xué)里面逐漸增加課程,現(xiàn)在很多高校都把人文設(shè)立為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)院,比如南京大學(xué)的人文學(xué)院等。人文是一種文化,是一種交流,也是人們的一種需求,在人文領(lǐng)域知識(shí)里,人文系統(tǒng)指人類社會(huì)自己創(chuàng)造出來(lái)的各種文化現(xiàn)象和各種傳統(tǒng)屬性之間相互聯(lián)系、相互作用、具有特殊結(jié)構(gòu)和特定功能的文化有機(jī)整體。在城市的人文系統(tǒng)中包含著建筑形態(tài)、商業(yè)氛圍、社會(huì)習(xí)俗、歷史文脈、生活情趣、城市拓展等方面的人文內(nèi)容。

二、人文系統(tǒng)的藝術(shù)性表現(xiàn)

三維數(shù)字城市動(dòng)畫中的人文系統(tǒng)藝術(shù)性具體表現(xiàn)在建筑領(lǐng)域、社會(huì)領(lǐng)域和城市生活領(lǐng)域,人文藝術(shù)是人們對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的一種適應(yīng),以及對(duì)城市數(shù)字化、藝術(shù)化的綜合展現(xiàn)。

藝術(shù)性是指人們反映社會(huì)生活和表達(dá)思想感情所體現(xiàn)的美好表現(xiàn)程度。藝術(shù)是需要通過社會(huì)來(lái)表現(xiàn)出來(lái)的,藝術(shù)的具體表現(xiàn)也通過各個(gè)不同的領(lǐng)域去體現(xiàn)出來(lái),比如通過文化系統(tǒng),將藝術(shù)的形態(tài)更好地展露出來(lái),通過表達(dá)流露出思想感情。人文系統(tǒng)中的藝術(shù)性的表現(xiàn)在不同的文化現(xiàn)象里面各不相同。

建筑形態(tài)中的表現(xiàn)

藝術(shù)性主要表現(xiàn)在建筑形態(tài)視覺三要素――造型、色彩、光線的效果,以及建筑室內(nèi)外環(huán)境中實(shí)體的形和空間的形在組合上達(dá)到藝術(shù)家審美意境所要求的程度。在當(dāng)今社會(huì),建筑行業(yè)中大量運(yùn)用電子數(shù)字化來(lái)設(shè)計(jì)和操作,通過人文藝術(shù)的轉(zhuǎn)換,將藝術(shù)和文化在建筑形態(tài)中展現(xiàn)地淋漓盡致。

商業(yè)氛圍中的表現(xiàn)

商業(yè)文化元素融合在商業(yè)環(huán)境中,從而可以達(dá)到塑造商業(yè)文化的知名度,藝術(shù)性主要表現(xiàn)在將商業(yè)的精神文化本質(zhì)揉進(jìn)商業(yè)的空間氛圍中,借助商業(yè)的建筑環(huán)境載體,在形式上使之具有聽覺、視覺的藝術(shù)識(shí)別效果,是商業(yè)精神文化在商業(yè)藝術(shù)氛圍中完美體現(xiàn)。

社會(huì)習(xí)俗中的表現(xiàn)

民俗文化的核心是將人們的集體行為不間斷地執(zhí)行,通過精神民俗文化和藝術(shù)的相互結(jié)合表現(xiàn)出來(lái),而對(duì)于藝術(shù)性主要表現(xiàn)在語(yǔ)言、文學(xué)、音樂、舞蹈、游戲、神話、禮儀、習(xí)慣、手工藝等方面的自然和質(zhì)樸,在藝術(shù)審美上具有真摯、善良、直率、熱情的特點(diǎn)。

歷史文脈中的表現(xiàn)

一個(gè)城市就像一個(gè)人,在性格上必定有他獨(dú)特的文化底蘊(yùn),而社會(huì)的精神文化都是和歷史文脈息息相關(guān)的。藝術(shù)性主要表現(xiàn)在各個(gè)不同歷史時(shí)期,各階段文化遺跡所留下的痕跡具有永恒美和典雅美。

生活情趣中的表現(xiàn)

生活情趣更多體現(xiàn)出來(lái)的是整體文化,從某一方面來(lái)說(shuō)文化是這個(gè)社會(huì)所必不可少的一種元素,同時(shí)也是通俗文化的基礎(chǔ)者,在藝術(shù)的整體表現(xiàn)上結(jié)合文化的主流性和對(duì)應(yīng)性,將藝術(shù)性文化表現(xiàn)在大眾化、生活化上,使普通生活更富有市民趣味。

城市拓展中的表現(xiàn)

未來(lái)城市的發(fā)展是城市文化的延伸和歷史的延續(xù),但在一定階段上具有相對(duì)的穩(wěn)定性,而藝術(shù)性主要表現(xiàn)在地域文化特征的保留和創(chuàng)新上。

三、人文系統(tǒng)的重要性

人文系統(tǒng)是一個(gè)城市的文化形態(tài),也是一個(gè)城市個(gè)性化的表現(xiàn)。在對(duì)城市進(jìn)行三維數(shù)字化的時(shí)候,我們既不能簡(jiǎn)單地停留在城市表象的塑造上,也不能只是城市形態(tài)的復(fù)制,應(yīng)該將城市中的生活氣息,從人文系統(tǒng)的角度全方位細(xì)致入微地表達(dá)出來(lái),使三維數(shù)字化的城市具有鮮活的生命力。因此,在三維數(shù)字城市動(dòng)畫中應(yīng)該從建筑形態(tài)、商業(yè)氛圍、社會(huì)習(xí)俗、歷史文脈、生活情趣、城市拓展等方面入手,將人文系統(tǒng)中藝術(shù)性的部分揉進(jìn)去,真正營(yíng)造出一個(gè)鮮活、具有人文性的城市,所以說(shuō)人文系統(tǒng)的藝術(shù)性是三維數(shù)字城市動(dòng)畫的靈魂。

作者_(dá)盛 周劍 盧曉天

第2篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞：三維建模；可視化；地理信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TU984.11+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

Abstract: the three-dimensional modeling technology is the city of 3 d visualization, is fundamental to three-dimensional city GIS application of the key. To the city space entity of 3 d modeling technology and visualization process further research, this paper discusses the different data sources terrain and based on the features of the modeling methods, and puts forward a city 3 d visualization application system framework for city digitlizing construction provides an effective and feasible scheme.

Keywords: 3 d modeling; Visualization; The geographic information system

城市GIS正從二維GIS發(fā)展到三維GIS ,城市三維建模與可視化技術(shù)是一個(gè)研究熱點(diǎn),也是三維GIS應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。城市三維可視化系統(tǒng)是指能對(duì)城市區(qū)域內(nèi)空間對(duì)象進(jìn)行三維描述和分析的GIS應(yīng)用系統(tǒng),是一個(gè)可視現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)集成的系統(tǒng)。隨著GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)和硬件的快速發(fā)展,三維可視化技術(shù)在城市規(guī)劃、市政管理、公共交通、電力、水利、旅游等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。三維建模與可視化盡管在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中取得了很大進(jìn)展,但在復(fù)雜建筑物建模、紋理提取、信息獲取和衛(wèi)星遙感圖像矢量化等方面還有一些問題有待研究解決。

1、數(shù)字城市三維模型建模方法

可視化與數(shù)據(jù)建模密不可分,城市實(shí)體三維建模是實(shí)現(xiàn)城市三維可視化的關(guān)鍵,城市實(shí)體的三維表達(dá)與分析都是重要的研究?jī)?nèi)容。構(gòu)成數(shù)字城市的各種空間實(shí)體在幾何結(jié)構(gòu)、內(nèi)部屬性等方面都具有不規(guī)則性、不確定性和復(fù)雜性,整個(gè)城市實(shí)體就是一個(gè)三維、動(dòng)態(tài)的開放系統(tǒng)。表示地理信息空間數(shù)據(jù)的六大要素包括地貌、居民地、植被、水系、道路和境界,對(duì)于城市而言,其中重要的是地貌和居民地。從實(shí)體建模的角度看,城市模型主要分為地形模型和地物模型兩個(gè)大類,包括地形、地物以及實(shí)體空間位置的幾何模型和描述地表覆蓋、地物紋理信息等。

1.1 地形的三維建模

地形是數(shù)字城市中最重要的地理對(duì)象,是城市實(shí)體的三維空間基礎(chǔ)。利用正射影像加數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)可以生成三維地形的圖形表示。數(shù)字高程模型(DEM)是地形表面形態(tài)的數(shù)字表示。DEM 是地理信息系統(tǒng)中最重要的空間信息資料和進(jìn)行地形分析的核心數(shù)據(jù),也是繪制三維實(shí)體和進(jìn)行地形分析的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。DEM是定義在二維區(qū)域上地形特征空間分布及關(guān)聯(lián)信息的一個(gè)三維向量(xi,yi,hi)的T次方，其中xi,yi表示地形點(diǎn)的平面位置,hi表示地形點(diǎn)的高程。DEM是以離散分布的平面點(diǎn)上的高程數(shù)據(jù)來(lái)模擬連續(xù)分布的地形表面。

目前,獲取DEM數(shù)據(jù)主要有以下三種方法

1.1.1 野外實(shí)地測(cè)量

這種方法適用于精度高、采集面積較小的場(chǎng)合。其基本過程是根據(jù)測(cè)量學(xué)原理,利用野外測(cè)量?jī)x器和設(shè)備測(cè)定控制點(diǎn)和采樣點(diǎn)的空間位置,選擇地形特征點(diǎn)、線進(jìn)行采樣,將測(cè)量數(shù)據(jù)存貯在計(jì)算機(jī)中。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以獲取高精度的DEM數(shù)據(jù),缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度較大、效率較低,不適用于大范圍面積DEM數(shù)據(jù)的獲取。

1.1.2 地形圖數(shù)字化

通過對(duì)地形圖進(jìn)行掃描,利用R2V和AutoCAD等軟件對(duì)掃描得到的柵格圖像進(jìn)行矢量化,然后添加地形特征線, 最后生成DEM。這種方法所需的原始數(shù)據(jù)源(地圖)容易獲取,對(duì)作業(yè)所需的儀器設(shè)備和人員的要求不太高,采集速度也比較快。

1.1.3 全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量

該方法以航攝立體像對(duì)或高分辨率遙感衛(wèi)星立體像對(duì)作為數(shù)據(jù)源,根據(jù)視差模型、自動(dòng)選配左右影像的同名點(diǎn),建立DEM。根據(jù)攝影測(cè)量的基本原理,在解析測(cè)圖儀或數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)上經(jīng)過內(nèi)定向、相對(duì)定向和絕對(duì)定向等過程,采用自動(dòng)或半自動(dòng)方式,按一定的間距,采樣出DEM數(shù)據(jù)。該方法要求具備專業(yè)的儀器設(shè)備。目前,通過航空遙感能夠獲取地面高分辨率影像和地物描述信息,從航空遙感影像中自動(dòng)提取DEM的技術(shù)已經(jīng)成熟,地物信息的提取也實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化,數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)成為從航空遙感影像中提取地面三維信息的重要手段。航空遙感具有覆蓋面小、更新周期長(zhǎng)等不足,而航天遙感的發(fā)展可以克服上述不足。隨著傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步,衛(wèi)星影像的分辨率越來(lái)越高,航天遙感已經(jīng)步入了一個(gè)能快速提供多種高分辨率對(duì)地觀測(cè)海量數(shù)據(jù)的新階段。

利用DEM對(duì)地形進(jìn)行三維建模有多種方法,常用的有正方形格網(wǎng)(Grid)、不規(guī)則三角網(wǎng)(Triangulated Irregular Network,TIN)和混合網(wǎng)(Grid2TIN)等。這些方法都在實(shí)際的地形建模中得到了應(yīng)用 。

正方形格網(wǎng)是一種柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它把數(shù)字地面模型覆蓋區(qū)劃分成為正方形格網(wǎng),每個(gè)網(wǎng)格的大小和形狀都相同,用相應(yīng)矩陣元素的行列號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的二維地理空間定位,第三維為高程信息。正方形格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、拓?fù)潢P(guān)系簡(jiǎn)單,便于存取和處理,算法容易實(shí)現(xiàn),但數(shù)據(jù)冗余過大,尤其是在地勢(shì)起伏不大的地區(qū)更加明顯。不規(guī)則三角網(wǎng)是把數(shù)字地面模型覆蓋區(qū)域劃分為許多相互毗鄰的三角形區(qū)塊,劃分的三角形數(shù)量越多,越能反映真實(shí)的地貌。不規(guī)則三角網(wǎng)的點(diǎn)、弧、面拓?fù)潢P(guān)系簡(jiǎn)單,存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)緊湊,檢索方便。不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字地面模型根據(jù)地形的起伏決定數(shù)據(jù)量的大小,因而能有效地表達(dá)地形的結(jié)構(gòu)特征。在同等精度下不規(guī)則三角網(wǎng)地面模型比正方形格網(wǎng)存儲(chǔ)效率更高,但其算法實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。Grid和TIN二者各有優(yōu)缺點(diǎn),適用于不同地形。基于Grid的建模常用于地勢(shì)平緩地區(qū),而TIN適應(yīng)于地形破碎、陡峭等地形變化劇烈的區(qū)域。在實(shí)際應(yīng)用中,可以采用Grid與TIN相結(jié)合的混合網(wǎng)模型。例如,可以首先建立基礎(chǔ)的Grid網(wǎng),如果數(shù)據(jù)中包含結(jié)構(gòu)線,則將Grid網(wǎng)分解成局部TIN網(wǎng)。

1.2 地物的三維建模

在地物模型中主要考慮建筑物、道路、橋梁和水域等地物的建模,而建筑物是城市模型中最關(guān)鍵的地物,它的建模對(duì)于三維城市可視化具有十分重要的意義。對(duì)于建筑物,人們不只是關(guān)心其外形的描述,而且要求知道其幾何結(jié)構(gòu)和屬性信息,以便對(duì)其進(jìn)行空間分析和不同層的屬性查詢。建筑物建模分為幾何形狀建模和紋理映射建模,建筑物的三維幾何形體的表達(dá)是三維數(shù)字城市建模研究中的重要內(nèi)容。

目前常用的城市地物三維建模方法可分為三種類型:基于二維GIS的建模方法、基于CAD 的建模方法和基于遙感影像的建模方法。三種方法在城市三維建模和可視化應(yīng)用中各有優(yōu)勢(shì)和不足。

1.2.1 基于二維GIS的建模方法

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)表示地理實(shí)體的空間位置及相互關(guān)系,屬性數(shù)據(jù)表示地理實(shí)體的名稱、類型、數(shù)量等?？臻g數(shù)據(jù)抽象為點(diǎn)、線、面三類特征。二維城市GIS已包含了大部分建筑物實(shí)體建模所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),因此直接從二維城市GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到城市三維模型是一條經(jīng)濟(jì)快捷的有效途徑。城市三維建模需要真三維的空間數(shù)據(jù)(如位置、高程或高度數(shù)據(jù))和真實(shí)影像數(shù)據(jù)(如建筑物紋理信息),而現(xiàn)有二維GIS不具有第三維信息?；诙SGIS構(gòu)建城市三維模型常采用二維GIS和DEM結(jié)合的方式,用DEM作為建筑物的承載體表達(dá)地表的起伏,再根據(jù)建筑物的相對(duì)高度信息構(gòu)建具有真實(shí)地理分布的三維城市景觀。基于二維GIS的建?？梢苑奖愕貥?gòu)建大范圍的簡(jiǎn)易城市三維模型,但最大缺陷在于這類模型僅能表達(dá)相對(duì)規(guī)則的建筑物,難以重構(gòu)形狀復(fù)雜的城市實(shí)體,同時(shí)由于缺乏準(zhǔn)確的第三維數(shù)據(jù)和紋理信息,所構(gòu)建的模型缺乏真實(shí)感,且對(duì)實(shí)體信息表達(dá)不足。

1.2.2 基于CAD的建模方法

基于CAD的建模方法是采用AutoCAD、3DSMAX等建模軟件建立三維CAD模型, 一個(gè)三維CAD 模型由一個(gè)或多個(gè)多邊形模型(或者稱為網(wǎng)格模型)構(gòu)成,它能夠表達(dá)建筑物詳細(xì)的幾何特征。在CAD系統(tǒng)中,物體三維模型的信息是通過對(duì)圖形進(jìn)行實(shí)體拉伸和計(jì)算各種設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CAD技術(shù)在圖形處理和真三維建模方面具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì),是一種逼真的三維實(shí)體建模方法?；贑AD的建模不僅僅表達(dá)了對(duì)象的外表,而且還可以描述對(duì)象內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu),但CAD三維模型的建模過程包含復(fù)雜的人機(jī)交互過程和大量的手工操作,成本很高。

1.2.3 基于遙感影像的建模方法

基于遙感影像的建模方法是利用立體影像數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù),根據(jù)影像間的相互關(guān)系得到地物點(diǎn)坐標(biāo),建立數(shù)字地表模型,然后通過紋理映射,建立建筑物模型。遙感影像數(shù)據(jù)能夠提供下列數(shù)據(jù):建筑物的三維幾何模型、DEM和數(shù)字正射影像。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的推出為三維城市數(shù)據(jù)的獲取提供了經(jīng)濟(jì)、快捷的方法,從遙感影像中提取地物信息實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化。

三維城市模型的數(shù)據(jù)源分為近距離獲取的數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)距離獲取的數(shù)據(jù),不同的數(shù)據(jù)源適應(yīng)不同的建模方法。近距離獲取數(shù)據(jù)的方法包括近景攝影、近距激光掃描和人工測(cè)量等;遠(yuǎn)距離獲取數(shù)據(jù)主要采用基于遙感影像的方法,包括航空影像、衛(wèi)星影像、機(jī)載激光掃描等?；谶b感影像的方法適用于大范圍城市地面模型和建筑物模型的獲取,通過利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)可以進(jìn)行有限程度的半自動(dòng)建模。但是,基于遙感影像建立的三維建筑模型不能詳細(xì)描述建筑物表面所有細(xì)節(jié)和特征,難以滿足用戶近距離觀察和室內(nèi)漫游的需求。

除了DEM,構(gòu)建三維城市模型還需要建筑物高度、建筑物幾何模型、建筑物影像紋理以及語(yǔ)義特征等數(shù)據(jù)。建筑物幾何要素所描述信息包括空間三維坐標(biāo)信息(包括高度信息)和構(gòu)成該建筑物的點(diǎn)、線、面信息。各種建筑物的點(diǎn)、線、面的組合方式不相同,可以按功能或形狀對(duì)建筑物分類,分別對(duì)每一類建筑物的幾何信息進(jìn)行處理。例如,可以根據(jù)建筑物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征把建筑物分解為平頂、特殊頂和球頂?shù)?。建筑物建模的難點(diǎn)主要是各種特殊頂和一般凹面的表示,由于三角形是最簡(jiǎn)單的凸多邊形,因此,對(duì)于各種特殊頂部形狀,可以采用將凹多邊形分割為一系列不重疊的三角形的方法。

三維空間構(gòu)模是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外提出了多種三維空間構(gòu)模方法,可以將其歸納為基于面模型、基于體模型和基于混合模型等三大類。面模型側(cè)重于三維空間表面的表示,它通過表面表示形成三維空間目標(biāo),其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小,建模速度快,且便于顯示和數(shù)據(jù)更新,不足之處是空間分析難以進(jìn)行。體模型是基于三維空間體元分割和真三維實(shí)體表達(dá),體元的屬性可以獨(dú)立描述和存儲(chǔ),其優(yōu)點(diǎn)是適于空間操作和分析,但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,存儲(chǔ)空間占用大,構(gòu)模速度慢。面- 體混合模型則綜合了面模型和體模型,以及綜合規(guī)則體元和非規(guī)則體元的優(yōu)點(diǎn)。

1.3 地物紋理數(shù)據(jù)的獲取與映射

除了建筑物的幾何模型,重構(gòu)三維建筑物還需要紋理數(shù)據(jù)。獲取紋理數(shù)據(jù)的方法除了利用貼圖素材庫(kù)和實(shí)地拍攝采樣,最經(jīng)濟(jì)的方法是從遙感影像中提取。生成真實(shí)感的三維城市需要在城市地物模型表面粘貼真實(shí)的紋理影像,建筑物模型表面紋理影像主要來(lái)源于航空影像。由于航空影像是從空中向下投影,因此屋頂紋理可以很方便地在航空影像上提取。而墻面有的是在空中可見的,紋理可在航空影像上直接提取,有的則被遮擋,此時(shí)則需要采用實(shí)地近景拍攝的影像。

紋理數(shù)據(jù)獲取后,就需要考慮如何將紋理映射到相關(guān)的建筑物上。紋理映射是用圖像來(lái)替代物體模型中的可模擬或不可模擬細(xì)節(jié),從而提高顯示的逼真度和速度。紋理映射技術(shù)是一個(gè)簡(jiǎn)化復(fù)雜幾何模型的有效辦法,它通過指定方式將各多邊形頂點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)與其二維紋理坐標(biāo)相對(duì)應(yīng),可以方便地生成復(fù)雜的視覺效果。

紋理映射的關(guān)鍵是控制紋理坐標(biāo),它通過將紋理圖像直接投影到三維模型的幾何表面來(lái)獲取模型表面的紋理坐標(biāo)。每一幅參與映射的紋理圖像都有一個(gè)映射的坐標(biāo),并以文件的形式保存起來(lái)。程序運(yùn)行時(shí),只要找到紋理的映射坐標(biāo)就可以準(zhǔn)確地把相應(yīng)的紋理映射到地物上。由于絕大多數(shù)建筑物的側(cè)面為矩形,因此在紋理映射時(shí)可直接運(yùn)用OpenGL的填充凸多邊形繪圖模式下的紋理映射方法。

2、可視化應(yīng)用系統(tǒng)框架

城市三維可視化是指通過研究三維地形、地物的構(gòu)成,建立分析應(yīng)用模型,運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù),將城市實(shí)體以三維圖形的方式在屏幕上顯示出來(lái)。三維可視化以直觀、逼真的方式表達(dá)地理要素,實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)可視化。三維可視化的實(shí)現(xiàn)是建立在三維空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的。

利用全數(shù)字化攝影測(cè)量軟件VirtuoZo和三維可視化地理信息系統(tǒng)平臺(tái)IMAGIS設(shè)計(jì)完成了一個(gè)三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)框架,該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)提取與數(shù)據(jù)處理、三維景觀生成和三維景觀瀏覽三大模塊,

系統(tǒng)首先獲取相關(guān)的DEM、正射影像(DOM)和矢量線,然后將這些數(shù)據(jù)引入三維GIS,在GIS中進(jìn)行三維模型的建立。建立模型的同時(shí)輸入模型的相關(guān)屬性數(shù)據(jù),為模型建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。建立建筑物模型后再進(jìn)行建筑物表面的紋理映射。在建筑物處理完后繼續(xù)進(jìn)行其他地物(如道路、橋梁和樹木等)建模、屬性數(shù)據(jù)輸入和紋理處理。

在建立好三維景觀后就可進(jìn)行三維景觀的漫游瀏覽,包括三維景觀的俯仰、縮放和旋轉(zhuǎn)等多視角觀察,也可以進(jìn)行指定路線的漫游。在配備立體觀測(cè)設(shè)備的情況下系統(tǒng)還可進(jìn)行真三維景觀漫游。還可以將漫游過程錄制為動(dòng)畫電影文件,并在網(wǎng)絡(luò)上播放。

當(dāng)對(duì)整個(gè)城市進(jìn)行三維可視化處理時(shí),由于城市占地面積很大且地形復(fù)雜,考慮計(jì)算機(jī)的處理能力及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,必須對(duì)整個(gè)城市進(jìn)行分塊,將整個(gè)城市區(qū)域劃分為若干個(gè)子塊。

3、總結(jié)

三維建模與可視化技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)、GIS、CAD、遙感和測(cè)繪等多個(gè)領(lǐng)域的研究成果,在城市規(guī)劃、水利資源管理、軍事模擬、地質(zhì)等多種領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將三維可視化技術(shù)應(yīng)用到與人類生活密切相關(guān)的城市環(huán)境中,對(duì)城市規(guī)劃、人居環(huán)境的改善具有重大現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)城市三維建模與可視化技術(shù)進(jìn)行了深入研究,采用基于圖像的方法與傳統(tǒng)方法相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一個(gè)城市三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)框架,較好地實(shí)現(xiàn)了GIS與城市實(shí)體模型數(shù)據(jù)的結(jié)合。三維數(shù)字城市模型的構(gòu)建是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程,隨著城市三維可視化技術(shù)應(yīng)用的深入,在大規(guī)模城市三維景觀瀏覽、高效的城市實(shí)體數(shù)據(jù)模型構(gòu)建和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示等方面還有許多問題需要進(jìn)行深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 高睿,劉修國(guó),熊威. 城市三維景觀可視化研究與應(yīng)用[J ] . 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2005 ,22 (3) :160 - 163.

[ 2 ] 卜麗靜,王家海,張正鵬. 地學(xué)三維GIS 可視化系統(tǒng)[J ] . 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2006 ,25 (6) :63 - 65.

[ 3 ] 賈瑞生,姜巖,孫紅梅,等. 三維地形建模與可視化研究[J ] . 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2006 ,18 (增刊1) :330 - 332.

[ 4 ] 吳慧欣,解丹蕊,薛惠鋒. 三維GIS 模型的分層表示及可視化技術(shù)研究[J ] . 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2006 ,23 (7) :191 - 195.

第3篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞：三維；數(shù)字城市；skyline；模型

中圖分類號(hào)：O343.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

Design of 3D Digital City modeling proposal based of Skyline

Yang Ran

(Hebei TianYuan Geographic Information Engineering CO.LTD, Yanjiao, Langfang, 065201, China )

Abstract: According to the No.1 Bureau of China Metallurgical Geology Bureau of the Yanjiao base for the project area, using 3DMAX and skyline software, this paper proposes a complete solution for construction and display of three-dimensional digital city. Finally, the project has completed the construction, and the Tian Yuan 3D Information Management System is used for data browsing and management.

Key words: 3D; digital city; skyline; model

一、引言

隨著GIS和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃和測(cè)繪管理等領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔?shù)據(jù)的要求越來(lái)越高，三維數(shù)據(jù)能夠彌補(bǔ)二維數(shù)據(jù)的不足，為這些研究提供直觀的表現(xiàn)和輔助手段，讓設(shè)計(jì)人員和決策者可以在宏觀層面把握城市空間形態(tài)的要點(diǎn)和亮點(diǎn)，使城市地理、資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、等實(shí)現(xiàn)可視化、虛擬化，在規(guī)劃和管理上具有更高的效率。

二．項(xiàng)目區(qū)介紹

該項(xiàng)目區(qū)覆蓋范圍為燕郊開發(fā)區(qū)中國(guó)冶金一局辦公區(qū)及冶金天元小區(qū)，有建筑樓群，小范圍綠地、小面積水體、球場(chǎng)、花壇及其它各種配套設(shè)施，測(cè)區(qū)總面積為0.2平方公里。

三．建模方案設(shè)計(jì)

3.1建模方案

地形數(shù)據(jù)采用DEM和DOM數(shù)據(jù)疊加，地形矢量數(shù)據(jù)輔助的方法，這樣可以顯示正射影像上的數(shù)據(jù)內(nèi)容，又可以表達(dá)地表起伏的狀態(tài)。由于本次建模不是大面積建模，僅小范圍建模測(cè)試，所以建筑物模型的建立并不采用大范圍統(tǒng)一建模方式，將外業(yè)采集的建筑和地物坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入3dmax中進(jìn)行建模和紋理映射，不改變其坐標(biāo)。用地面攝影獲取建筑照片，然后用Photoshop軟件進(jìn)行處理得到紋理數(shù)據(jù)，最后在3dmax進(jìn)行紋理映射。所有數(shù)據(jù)為了保持坐標(biāo)一致，均把坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式。

圖3-1建模總體架構(gòu)

3.2建模關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)獲取技術(shù)：指利用現(xiàn)有資料進(jìn)行外業(yè)測(cè)量、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等方法獲取測(cè)區(qū)內(nèi)地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目中主要用到的是建筑、地物、綠地、道路等等的坐標(biāo)，覆蓋測(cè)區(qū)的DOM正射影像圖，紋理數(shù)據(jù)指地上建筑物和一些簡(jiǎn)單地物的照片等，紋理拍攝堅(jiān)持遵循一定規(guī)律原則。

數(shù)據(jù)處理技術(shù)：本項(xiàng)目中地形場(chǎng)景制作以DEM高程數(shù)據(jù)和DOM正射影像圖作為底圖，兩種數(shù)據(jù)均采取先預(yù)處理后使用。為了優(yōu)化場(chǎng)景需要添加了有關(guān)道路、綠地等的矢量數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)通過對(duì)地形數(shù)據(jù)處理后獲取。此外，在具體實(shí)施中考慮各種數(shù)據(jù)格式、不同坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。

三維實(shí)體建模技術(shù)，紋理映射技術(shù)：本項(xiàng)目中建模采用3dmax軟件建立各種地物模型，樓房、涼亭、球場(chǎng)等等，在紋理映射處理方面注意網(wǎng)球場(chǎng)、護(hù)欄、花壇等特殊模型貼圖的方法。

三維對(duì)象管理和分析技術(shù)：借助于優(yōu)秀的三維場(chǎng)景演示平臺(tái)來(lái)存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，再現(xiàn)測(cè)區(qū)內(nèi)真實(shí)三維場(chǎng)景和預(yù)見規(guī)劃環(huán)境。同時(shí)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)查詢和分析，方案對(duì)比等。

四．?dāng)?shù)據(jù)處理及制作

4.1數(shù)據(jù)來(lái)源

 中國(guó)冶金一局燕郊基地國(guó)家1980坐標(biāo)系地形數(shù)據(jù)；

 來(lái)自srtm.csi.省略/公共網(wǎng)站下載的90米分辨率數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，經(jīng)緯網(wǎng)格范圍：東經(jīng)115-120度，北緯35-40度（本項(xiàng)目區(qū)地形基本沒有起伏，DEM數(shù)據(jù)僅供建模學(xué)習(xí)之用）；

 外業(yè)建筑照片采集數(shù)據(jù)；

 正射影像數(shù)據(jù)。

4.2數(shù)據(jù)制作詳細(xì)流程

4.2.1地形數(shù)據(jù)MPT文件制作

將正射影像圖和高程數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入TerraBuilder，生成MPT文件。這樣生成的場(chǎng)景地形既有正射影像中的各種地物信息，又有高程模型中的地表起伏狀態(tài)。影像圖和高程數(shù)據(jù)確保是WGS-1984坐標(biāo)。

4.2.2模型數(shù)據(jù)制作與導(dǎo)入

1.建筑模型制作。將CAD格式的單個(gè)建筑地形圖導(dǎo)入3dmax軟件，根據(jù)建筑輪廓、高度等建立模型。利用PhotoShop軟件處理外業(yè)采集的照片，對(duì)建筑進(jìn)行紋理映射。貼圖分為JPG格式和PNG格式（透明貼圖采用PNG格式）兩種，大小不能超過512×512像素，。且貼圖不能重名。模型做好后制作成XPL文件即可在TE Pro中讀取。

2.將建筑模型的中心點(diǎn)坐標(biāo)批量制作成記事本文件或Excel表格文件，添加屬性字段，導(dǎo)入ArcGIS生成shp點(diǎn)坐標(biāo)文件。屬性字段中有一個(gè)字段為存儲(chǔ)的模型文件路徑。將shp文件轉(zhuǎn)換為WGS-1984坐標(biāo)文件。

3.將模型點(diǎn)坐標(biāo)shp文件導(dǎo)入TE Pro中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)shp文件屬性字段中文件存放路徑自動(dòng)載入模型。

4.2.3地上附屬物完善

正射影像中有些地形地物光譜分辨率不夠高，看起來(lái)不夠清晰、美觀，如花壇、網(wǎng)球場(chǎng)、涼亭、池塘、鵝卵石小路等，本項(xiàng)目中為了達(dá)到真實(shí)再現(xiàn)三維場(chǎng)景的目的，把小路，花壇、池塘等地物的地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ArcGIS中制作成面狀shp文件，將shp文件導(dǎo)入TE Pro中，再填充相應(yīng)的紋理；網(wǎng)球場(chǎng)、涼亭等不規(guī)則特殊地物在3dmax中建模，然后逐個(gè)導(dǎo)入到TE Pro中，用鼠標(biāo)指定地物的精確位置。

模型導(dǎo)入完畢之后制作fly文件，用三維數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)打開fly文件，即可瀏覽三維場(chǎng)景，查詢、分析和管理各種模型和數(shù)據(jù)。

五．?dāng)?shù)據(jù)支撐平臺(tái)功能

本項(xiàng)目采用的三維數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)為天元三維基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)V1.0。本系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)為Skyline5.1.1，開發(fā)工具為Visual Studio2008，開發(fā)語(yǔ)言為C#，系統(tǒng)中采用了ArcGISEngine9.3組件庫(kù)。

通過對(duì)Skyline的二次開發(fā)，系統(tǒng)支持二維圖形瀏覽，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地表場(chǎng)景、建筑物、地下管線等信息的統(tǒng)一管理。系統(tǒng)界面如下圖5-1：

圖5-1 天元三維基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)界面

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維顯示、瀏覽、放大、縮小、查詢、飛行、定位、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、方案對(duì)比、三維量測(cè)等功能?？蛇M(jìn)行水平量測(cè)，豎直量測(cè)，空間量測(cè)，面積量測(cè)等等；還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢定位分析，采用地下模式查看，地面開洞分析，日照分析，斷面分析，兩點(diǎn)通視分析，視野分析等。

系統(tǒng)可以加載矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)二維數(shù)據(jù)的屬性信息自動(dòng)創(chuàng)建三維模型，如管線、綠地、道路、房屋、河流等。以管線數(shù)據(jù)為例，加載shp格式數(shù)據(jù)后，可根據(jù)管線的屬性信息（埋深、管徑、管線類別等）將二維圖像自動(dòng)轉(zhuǎn)換為三維模型。下圖5-2中所示三維管線模型即是在平臺(tái)中通過自動(dòng)創(chuàng)建管線功能獲取的。

圖5-2 開洞分析地下三維管線數(shù)據(jù)（雨水和污水管道，數(shù)據(jù)均做了位移和修改）

人物、樹木等建立模型比較困難，又耗費(fèi)時(shí)間，若想美化場(chǎng)景加入這些元素，本系統(tǒng)支持導(dǎo)入樹木、人物等的圖片，處理成透明紋理加載到數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)可根據(jù)演示角度自動(dòng)轉(zhuǎn)換圖片方向，在視覺上可達(dá)到仿三維的效果。

六．結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一套三維數(shù)字城市建模完整的解決方案。以成熟三維地理信息開發(fā)平臺(tái)skyline為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次處理和整合，利用數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）建立大范圍的三維場(chǎng)景，將建立的管理區(qū)域內(nèi)三維模型導(dǎo)入，并疊加二維矢量圖、地下管線圖，建立一個(gè)包含地表、地上、地下管線的三維數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)城市景觀的模擬再現(xiàn)。此數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑物的查詢、漫游、基本分析、方案規(guī)劃及效果對(duì)比等工作，使之能服務(wù)于城市宣傳、城市規(guī)劃建設(shè)、房產(chǎn)管理、旅游導(dǎo)航、行政管理、以及警用抓捕等行業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)為領(lǐng)導(dǎo)層宏觀決策提供直觀服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]王杰，崔世杰，尹志永，蔡建文，深度探討三維數(shù)字城市建模理論與實(shí)現(xiàn)思路(J)，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(1)：95.

第4篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞： 微波；數(shù)字化改造；MSTP；特點(diǎn)；意義

中圖分類號(hào)：TP30 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

吉林省微波數(shù)字化改造三期工程屬于通信工程，新技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。該項(xiàng)目是在吉林廣電微波數(shù)字化改造一二期工程基礎(chǔ)上的延續(xù)，目的是增設(shè)市、縣廣電局及當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)公司至一期微波站點(diǎn)的數(shù)字微波傳輸電路，構(gòu)建完整的省內(nèi)微波傳輸體系，實(shí)現(xiàn)省內(nèi)各局、站、網(wǎng)絡(luò)公司間的內(nèi)部辦公、應(yīng)急電話、指揮調(diào)度、廣播電視信號(hào)備份及地方新聞回傳等業(yè)務(wù)的安全傳送。從而能以較為方便的方式實(shí)現(xiàn)新聞回傳、安全調(diào)度、監(jiān)控監(jiān)測(cè)、語(yǔ)音通信等通信平臺(tái)的搭建，尤其是能為市、縣級(jí)網(wǎng)絡(luò)公司提供安全優(yōu)質(zhì)的省內(nèi)節(jié)目備份信號(hào)源，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

二、立項(xiàng)背景

隨著吉林省微波數(shù)字化改造的步步深入，一、二期改造工程的優(yōu)越性均得到業(yè)界和學(xué)界的廣泛認(rèn)可，應(yīng)用中無(wú)論是安全傳輸還是運(yùn)行維護(hù)均發(fā)生了質(zhì)的變化，吉林微波的建設(shè)更是呈現(xiàn)出了欣欣向榮的景象。同時(shí)也為借助主體工程進(jìn)一步延伸微波傳輸電路，延伸到省內(nèi)各個(gè)角落，完整覆蓋全省9個(gè)市（州）53個(gè)縣市區(qū)，實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的省內(nèi)無(wú)縫隙覆蓋奠定了基礎(chǔ)。

三、工程方案的具體設(shè)計(jì)

1 組建原則

本期工程貫徹“因地制宜”的改造方針，在合理利用一期工程中已建設(shè)備和技術(shù)資源的基礎(chǔ)上新增設(shè)43個(gè)PasoLink系列小型微波站即43跳PasoLink系列微波電路，雙向傳送基于IP方式的語(yǔ)音、指揮調(diào)度、廣播電視信號(hào)及綜合辦公等業(yè)務(wù)。除東遼到遼源的微波通道采用2+0方式外，其他42跳傳輸容量擬定為1個(gè)STM-1通道，微波波道采用1+0方式。

2 組網(wǎng)及通信方式

本期工程仍采用MSTP設(shè)備作為新增微波電路的復(fù)接設(shè)備，采用MSTP技術(shù)建立基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)的省內(nèi)支線網(wǎng)。在新增設(shè)的43個(gè)微波站均配置以太網(wǎng)板卡，上下傳送基于IP的語(yǔ)音、指揮調(diào)度和廣播電視節(jié)目等業(yè)務(wù)。同時(shí)，各站再配置E1板卡，傳送首站至各站的2M透?jìng)鳂I(yè)務(wù)，MSTP設(shè)備交叉連接矩陣的容量設(shè)計(jì)為64×64（VC-4）、48×48（VC-3）和1008×1008（VC-12）級(jí)。本期工程中支線電路（東遼―遼源）一跳為2個(gè)業(yè)務(wù)通道，微波傳輸容量為2×STM-1，其他均為1個(gè)業(yè)務(wù)信道，微波傳輸容量為1×STM-1，每個(gè)業(yè)務(wù)通道由63×2Mb/s信道組成。其中5×2Mb/s（雙向）組成一個(gè)VC-12-5C級(jí)聯(lián)組，上下傳送應(yīng)急電話調(diào)度指揮業(yè)務(wù)；下傳21×2Mb/s（單向）組成1個(gè)VC-12-21C級(jí)聯(lián)組，下行傳送省網(wǎng)絡(luò)公司打包的省內(nèi)基本流；預(yù)留15×2Mb/s（雙向）組成1個(gè)VC-12-15C級(jí)聯(lián)組上行傳送縣（市）的地方應(yīng)急新聞節(jié)目回傳；2×2Mb/s（雙向）組成1個(gè)VC-12-2C級(jí)聯(lián)組上下傳送監(jiān)控監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)；10×2Mb/s（雙向）組成一個(gè)VC-12-10C級(jí)聯(lián)組，上下傳送安全調(diào)度備份業(yè)務(wù)?？傆?jì)占用53×2Mb/s。

3 路由及頻率規(guī)劃

本期工程建成后，新增微波電路250.3公里，最長(zhǎng)站距37.3公里最短站距1.5公里，其中傳輸距離大于等于10公里的8個(gè)站點(diǎn)，大于等于3公里，小于10公里的站點(diǎn)有21個(gè)，小于3公里站點(diǎn)14個(gè)。站點(diǎn)頻率和極化安排在符合國(guó)家無(wú)委要求的前提下，除伊通微波站---伊通廣電局、遼源微波站---遼源網(wǎng)絡(luò)公司，琿春---琿春局、鎮(zhèn)賚---鎮(zhèn)賚網(wǎng)絡(luò)公司、白城---洮南瓦房轉(zhuǎn)播臺(tái)用6（L）GHZ頻段外，其余均選用8GHZ頻段，極化方式均按單極化配置，在原有站型的基礎(chǔ)上類推新增站點(diǎn)高低站的交錯(cuò)配置。

4 設(shè)備選型

本期工程是2009年和2010年兩期微波改造工程的延續(xù)，為了保證施工的連貫性，設(shè)備的統(tǒng)一性和電路維護(hù)的簡(jiǎn)便性，微波設(shè)備選型為NEC公司STM-1光接口的PasoLink系列小微波，且所有接口均應(yīng)符合ITU-T建議G.957標(biāo)準(zhǔn)，波道配置為2+0和1+0方式；天線選用NEC公司配套的8G直徑0.6米，8G直徑1.2米和6G直徑0.9米三種類型天線，饋線為NEC公司配套的中頻電纜；復(fù)接設(shè)備建議選用華為公司8光口16網(wǎng)口的OSN1500型MSTP多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)設(shè)備；供電系統(tǒng)建議選型為中興公司的嵌入式電源作為主用的-48V整流電源，備用電源為理士-48V電池組（單節(jié)電壓為-12V）；安裝柜在NEC公司配套設(shè)備中提供。

四、工程方案的主要特點(diǎn)

該項(xiàng)目的技術(shù)水平，實(shí)用效能，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益等均處于國(guó)內(nèi)當(dāng)代技術(shù)前沿，與傳統(tǒng)的傳輸方式、帶寬管理、復(fù)接模式相比較，大大提高了工作效率，MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)）的潛在功能在微波鏈路的常規(guī)維護(hù)、網(wǎng)管統(tǒng)一管理等方面的成功應(yīng)用，實(shí)屬一大創(chuàng)新，既打破了傳統(tǒng)的觀念和模式，又為今后的廣電系統(tǒng)微波工程建設(shè)開辟了一條科學(xué)化的道路。

五、項(xiàng)目產(chǎn)生的重大意義

該項(xiàng)目自2011年建設(shè)完工投入使用后，效果明顯，設(shè)備運(yùn)行良好。微波信號(hào)實(shí)現(xiàn)了省內(nèi)各地完整覆蓋，通道配置合理，業(yè)務(wù)劃分清晰，信號(hào)傳送安全穩(wěn)定，部分局站信號(hào)已為主用。吉林省微波數(shù)字化改造三期工程的完成，實(shí)現(xiàn)了省微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的大面積覆蓋，只要帶寬要求在微波傳輸網(wǎng)的承受范圍之內(nèi)， 吉林微波傳輸網(wǎng)絡(luò)將覆蓋全省9個(gè)市（州）53個(gè)縣市區(qū)，預(yù)計(jì)能達(dá)到微波傳輸覆蓋全省無(wú)死角的程度。MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)）在本次微波改造工程中的引入，使得微波傳輸網(wǎng)的通道配置極其靈活方便，通道容量可以很合理的規(guī)劃和使用，同時(shí)也使得微波為縣、市新聞回傳、安調(diào)、監(jiān)測(cè)等平臺(tái)的搭建變得簡(jiǎn)便易行。

第5篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市， 3D-GIS， 三維城市模型， 層次細(xì)節(jié)模型

Abstract: the digital city construction has become the city the main goal of the information construction. This paper, from the digital city concepts and of the current our country construction of digital city, and expounds the 3 d geographic information system in digital city construction effect, the basic model framework and key technology. 3 d geographic information system will is to promote digital city construction, the city information resources sharing, ascension information resources one of the effective ways of application value.

Keywords: digital city, 3 D-GIS, three-dimensional city model, the level of detail model

中圖分類號(hào)：TN711.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

前言

數(shù)字城市是城市信息化發(fā)展的方向，是數(shù)字地球的一部分。它是物質(zhì)城市在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)空

間的再現(xiàn)和反映，是以空間信息為核心的城市信息系統(tǒng)體系。它將地理信息技術(shù)、數(shù)字化技

術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透到城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)方面，為政府部門、企業(yè)、社區(qū)、公眾提供

多層次、高質(zhì)量、高效率的信息服務(wù)及決策支持，以提高城市和社區(qū)建設(shè)與管理的現(xiàn)代化水

平和效率，提高人們的生活質(zhì)量。目前，我國(guó)以“數(shù)字城市”為目標(biāo)，面向城市可持續(xù)發(fā)展的

全數(shù)字化信息系統(tǒng)建設(shè)正在探索中，全國(guó)已有100 多個(gè)城市陸續(xù)展開各自的數(shù)字城市建設(shè)計(jì)

劃。

三維地理信息是數(shù)字城市的重要基礎(chǔ)空間信息。三維城市的建立能夠全方位地、直觀地給人們提供有關(guān)城市的各種具有真實(shí)感的場(chǎng)景信息，構(gòu)建出一個(gè)真實(shí)、直觀的虛擬城市環(huán)境，

為城市管理者面對(duì)復(fù)雜的城市，實(shí)施科學(xué)的、人文的、生態(tài)的規(guī)劃，提供有力的決策手段[1]。

由于城市規(guī)劃的關(guān)聯(lián)性和前瞻性要求較高，城市規(guī)劃一直是三維可視化技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)

域，建立基于影像的城市三維系統(tǒng)，構(gòu)建真實(shí)、準(zhǔn)確的虛擬城市場(chǎng)景，實(shí)時(shí)互動(dòng)地評(píng)估與分

析規(guī)劃方案，為城市規(guī)劃的決策提供更加直觀與科學(xué)的依據(jù)，這是傳統(tǒng)手段如平面圖、效果

圖、沙盤乃至動(dòng)畫等所不能達(dá)到的，是當(dāng)今城市規(guī)劃信息化發(fā)展的重要方向。

2 數(shù)字城市建設(shè)的基本框架

數(shù)字城市有一個(gè)基本的框架，主要由三大部分組成：

1）數(shù)字城市建設(shè)的信息支撐技術(shù)。主要有遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、城市綜合功能GIS 技術(shù)、數(shù)字城市的管理信息技術(shù)、虛擬技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)、元數(shù)據(jù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)等，應(yīng)用這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)城市空間數(shù)據(jù)的獲取、分析、歸納與整合。

2）數(shù)字城市建設(shè)的基本內(nèi)容。首先，建立由城市空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)、城市綜合信息平

臺(tái)和城市電信基礎(chǔ)平臺(tái)組成的核心系統(tǒng)，達(dá)到共享和支持。其次，建立應(yīng)用系統(tǒng)，它們是數(shù)

字城市發(fā)揮作用的根本。第三，網(wǎng)絡(luò)與信息接入設(shè)備，它們是數(shù)字城市應(yīng)用的前端，直接面

向最終用戶。第四，政策法規(guī)與保障體系，它數(shù)字城市建設(shè)及運(yùn)行提供法律、經(jīng)濟(jì)、標(biāo)準(zhǔn)、

組織和管理等方面的保障。

3）數(shù)字城市的服務(wù)對(duì)象。包括政府、企業(yè)、社會(huì)和公眾四大類。

3 3D-GIS 簡(jiǎn)介

通常的GIS 技術(shù)提供給我們的是一個(gè)2 維視圖，稱為2D GIS。2D GIS 始于20 世紀(jì)60

年代，現(xiàn)已應(yīng)用到各行各業(yè)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。世界本來(lái)就是處于3 維空間中的，而發(fā)

展日漸成熟的2D GIS 是將現(xiàn)實(shí)世界簡(jiǎn)化為平面上2 維投影進(jìn)行操作的，本質(zhì)上是基于抽象符號(hào)的系統(tǒng)，不能給人以自然界的本質(zhì)感受。這主要是由于當(dāng)初計(jì)算機(jī)處理能力有限造成的。

隨著計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)、計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)以及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，使得生成、顯示和操縱完

全描述目標(biāo)3D 幾何特征和屬性特征的數(shù)據(jù)成為可能，人們開始對(duì)3D GIS 理論和實(shí)際應(yīng)用

方面進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。隨著應(yīng)用的深入，人們?cè)絹?lái)越多地要求從真3 維空間來(lái)處理

問題。

3D GIS 是將3D 空間坐標(biāo)( x，y，z)作為獨(dú)立參數(shù)來(lái)進(jìn)行空間實(shí)體對(duì)象的幾何建模，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為F=f ( x，y，z)。三維GIS 不僅能表達(dá)空間對(duì)象間的平面關(guān)系和垂向關(guān)系，而且也能對(duì)其進(jìn)行三維空間分析和操作，向用戶立體展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，給人以更真實(shí)的感受。

4 三維數(shù)字城市基本模型

4.1 模型的基本構(gòu)成

三維“數(shù)字城市”模型主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、三維模型、運(yùn)行環(huán)境(包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境)以及三維投影設(shè)備等幾部分組成。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：包括數(shù)字線劃數(shù)據(jù)、影像與紋理數(shù)據(jù)、數(shù)字地面模型和對(duì)象屬性數(shù)據(jù)等。

三維模型：包括地形建模、比較規(guī)則的實(shí)體建模、樹木草地建模、小品建模和特效的繪制(如火、煙霧等特效)。

運(yùn)行環(huán)境：包括服務(wù)器等硬件環(huán)境與三維基礎(chǔ)平臺(tái)(如靈圖公司的VRMAP，MultiGen-Paradigm公司的Vega等)等軟件環(huán)境。

三維投影設(shè)備：如Barco公司的三通道弧形投影系統(tǒng)。

4.2 模型的總體框架

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，城市3維地理信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)采用B/S模式，通過引入Web服務(wù)器

完成終端與數(shù)據(jù)服務(wù)器的無(wú)縫鏈接，在瀏覽器環(huán)境下給用戶提供數(shù)據(jù)瀏覽、查詢服務(wù)，

系統(tǒng)總體框架。城市3維地理信息服務(wù)系統(tǒng)整個(gè)應(yīng)用體系應(yīng)由數(shù)據(jù)層、功能展示層、應(yīng)用服務(wù)層3層結(jié)構(gòu)組成。

1) 數(shù)據(jù)層

利用地形數(shù)據(jù)融合軟件將遙感影像數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)融合成3維的場(chǎng)景，以數(shù)據(jù)流的方式

讀取經(jīng)過高效壓縮處理的地形文件(MPT)，空間數(shù)據(jù)以O(shè)penGIS數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范WFS(WebFeature Service)和WMS(Web Map Service)提供2維數(shù)據(jù)服務(wù)。

2) 功能展示層

提供用戶界面，完成3維地理信息的瀏覽、查詢、分析以及展示等功能，并為其他增值

業(yè)務(wù)提供良好的擴(kuò)展接口，可以滿足未來(lái)業(yè)務(wù)擴(kuò)展的需要。

3)應(yīng)用服務(wù)層

通過空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供3維數(shù)據(jù)服務(wù)接口，支撐各種行業(yè)應(yīng)用，如公共安全、交通

第6篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞 LIDAR 數(shù)字高程模型測(cè)繪

1 前言

激光雷達(dá)技術(shù)簡(jiǎn)稱為 LIDA R ：該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)空間三維坐標(biāo)的同少、決速、情確地獲取，并根據(jù)實(shí)時(shí)攝影的數(shù)碼像片，通過計(jì)算機(jī)重構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)大型實(shí)體或場(chǎng)景目標(biāo)的 3D 數(shù)據(jù)模型，再現(xiàn)客觀事物的實(shí)時(shí)的、真實(shí)的形態(tài)特性，為快速獲取空間信息提供了簡(jiǎn)單有效手段。

根據(jù)載體的不同， LIDAR 技術(shù)主要分地面三維激光掃描技術(shù)和機(jī)載激光雷達(dá)掃描技術(shù)兩大類，顧名思義，地面二維激光掃描系統(tǒng)的空間載體是地面，類似于傳統(tǒng)的地面近景攝影測(cè)量。它將激光掃描儀直接與數(shù)碼相機(jī)、 GPS 相結(jié)合，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行掃描成像，獲取激光反射回波數(shù)據(jù)和目標(biāo)表面影像，并在軟件支持下構(gòu)建三維數(shù)字模型和紋理的精確貼加，從而達(dá)到目標(biāo)物快速、有效、精確的三維立體建模。經(jīng)過改裝，地面三維激光掃描系統(tǒng)不但可以安置在固定設(shè)備上，也可以裝載在運(yùn)動(dòng)的汽車上，進(jìn)行連續(xù)的二維場(chǎng)景和目標(biāo)形態(tài)的空間數(shù)據(jù)采集。

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)則是一款高速度、高性能、長(zhǎng)距離的航空測(cè)量設(shè)備，該系統(tǒng)！ 11 激光測(cè)高儀、 GPS 定位裝置、 IMU （慣性制導(dǎo)儀）和高分辨率數(shù)碼照相機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的同步測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)通過特定方程解算處理，生成高密度的三維激光點(diǎn)石數(shù)值，為地形信息的提取提供精確的數(shù)據(jù)源。

2 激光雷達(dá)時(shí)測(cè)易的原理

與普通光波相比，激光具有方向性好、單色性好、相干性好等特點(diǎn)，不易受大氣環(huán)境和太陽(yáng)光線的影響。使用激光進(jìn)行距離量測(cè)可大大提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性和抗干擾能力。當(dāng)來(lái)自激光器的激光射到一個(gè)物體的表面時(shí)，只要不存在力一向反射（包括鏡面反射、，總有一邪分光會(huì)反射回去，成為回浪信號(hào)．被系統(tǒng)的接收器所接收，當(dāng)儀器計(jì)算出光由激光器射出到返回到接收器的時(shí)間為 2t 后，那么：激光器到反射物體的距離（ d ）=光速（c） X 時(shí)間 ( t ) / 2

在 LIDAR 系統(tǒng)中，結(jié)合 GPS 得到的激光器位置坐標(biāo)信息，工 NS 得到的激光方向信息，就可以準(zhǔn)確地計(jì)算出每一個(gè)激光點(diǎn)的大地坐標(biāo) X 、 Y 、 Z ，大量的激光點(diǎn)聚集成激光點(diǎn)云，組成點(diǎn)云圖像。這就是機(jī)載激光雷達(dá)的測(cè)高原理。激光束發(fā)射的頻率可以從每秒幾個(gè)脈沖到每秒幾萬(wàn)個(gè)脈沖，拿頻率為每秒一萬(wàn)次脈沖的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，接收器將會(huì)在一分鐘內(nèi)記錄六十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，數(shù)口相當(dāng)可觀。很多 LADAR 系統(tǒng)還能記錄同一脈沖的多次反射，激光束可能先打在樹冠的頂端，其中的一部繼續(xù)向下打在更多的樹葉或枝干上，有些甚至打在地面上被返回，這樣就會(huì)有一組多次返回的具有 X 、 Y 、 Z 坐標(biāo)的點(diǎn)記錄，并分層表示。利用這個(gè)特點(diǎn)，我們可以通過分類和濾波處理，獲取地面高程，以及樹高及建筑物的高度等信息。利用機(jī)載工 ADAR 系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)高作業(yè)，根據(jù)不同的航高，其平面精度可以達(dá)到。． 15 至 lm ，高程精度可達(dá)到 10 cm 至 30 Cm ，地面分辨率甚至可達(dá)到厘米級(jí)?？梢哉f(shuō)，機(jī)載 LIDAR 系統(tǒng)是為綜合航攝影像和空中數(shù)據(jù)定位而設(shè)計(jì)的新技術(shù)手段，它能為測(cè)繪工程、數(shù)字地圖和 GIS 應(yīng)用快速提供精確的空間坐標(biāo)信息和三維模型信息。

3激光雷達(dá)技術(shù)在測(cè)繪中的應(yīng)用

3 . 1 快速獲取數(shù)字高程模型

LIDAR 技術(shù)最主要的數(shù)據(jù)產(chǎn)品是高密度、高精度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)直接反映點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。通過自動(dòng)或人工交互處理，把人射到植被、房屋、建筑物等非地形目標(biāo)上的點(diǎn)云進(jìn)行分類、濾波或去除，然后構(gòu)建不規(guī)則二角網(wǎng) TIN ，就可以快速提取 DEM 。由于激光點(diǎn)密度大，數(shù)目多，使得生產(chǎn)高精度、高分辨率的 DEM 也成為可能，因此它是解決快速進(jìn)行 DEM 數(shù)據(jù)采集的最有效方法，其產(chǎn)品精度甚至可以滿足多行業(yè)對(duì)高程的需求。 3 . 2 基礎(chǔ)測(cè)繪的實(shí)施

除了數(shù)字高程模型，基礎(chǔ)測(cè)繪的“ 4D ”產(chǎn)品還包括數(shù)字正射影像（ DOM ）、數(shù)字線劃地圖（ DLG ）和數(shù)字柵格地圖（ DRG ）。對(duì)于 DOM 和 DLG 兩種產(chǎn)品，其生產(chǎn)也不能缺乏高精度三維信息的支持。

例如： DOM 是在 DEM 提供精確的地形信息的前提下，進(jìn)行數(shù)字微分糾正得到的。如果沒有可靠的 DEM 資料，傳統(tǒng)生產(chǎn) DOM 方法是通過數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的方法實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量作業(yè)工序繁瑣，設(shè)備要求和技術(shù)路線非常嚴(yán)烙對(duì)生產(chǎn)人員的技能要求比較高而機(jī)載 Hl ）胡化技術(shù)提取的地面三維坐標(biāo)，完全滿足高靖度影像微分糾正的需要，使得 DOM 的生產(chǎn)變得相當(dāng)容易，可以無(wú)需使用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量這種昂貴的專業(yè)平臺(tái)，在一般的遙感圖像處理系統(tǒng)中即能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。此外，高精度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)還直觀反映植被和地物的三維信息，利用這些資源， DLG 地形地物的判讀和量測(cè)更加準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)的采集變得更加容易。

3. 3 精密工程測(cè)量

很多精密工程測(cè)量，都需要采集測(cè)量目標(biāo)的高精度三維坐標(biāo)信息，甚至需要建立精確的三維物體模型，比如：電力選線、礦山和隧道測(cè)量、水文測(cè)量、沉降測(cè)量、建筑測(cè)量、變形測(cè)量、文物考古等等行業(yè)。地面和機(jī)載 LIDAR 就是解決這種實(shí)際問題的最有效手段。通過數(shù)碼像片獲取的紋理信息與構(gòu)筑物模型進(jìn)行疊加構(gòu)建三維模型，是進(jìn)行景觀分析、規(guī)劃決策、形變量測(cè)、物體保護(hù)的重要依據(jù)。

例如： LIDAR 技術(shù)為公路、鐵路設(shè)計(jì)提供高精度的地面高程模型 DEM ，以方便線路設(shè)計(jì)和施工土方量的精確計(jì)算。在進(jìn)行電力線路設(shè)計(jì)時(shí)，通過LIDAR 的成果數(shù)據(jù)可以了解整個(gè)線路設(shè)公｝區(qū)域內(nèi)的地形和地物要素情況。在樹木密集處，可以估算出需要砍伐樹木的面積和木材量。在進(jìn)行電力線搶修和維護(hù)時(shí)，根據(jù)電力線路上的 IIDAR 數(shù)據(jù)點(diǎn)和相應(yīng)的地面點(diǎn)的高程可以測(cè)算出任意一處線路距離地面的高度，這樣就可以便于搶修和維護(hù)。

3．4數(shù)字城市建設(shè)

數(shù)字城市是 21 世紀(jì)以來(lái)，很多地方正在力爭(zhēng)構(gòu)建的信息化目標(biāo)?？臻g信息作為數(shù)字城市的基礎(chǔ)框架和平臺(tái)，是構(gòu)建數(shù)字城市的重要研究課題。 IJ DAR 系統(tǒng)可以獲取高分辨率、高精度的數(shù)字地面模型和數(shù)字止射影像，提供了構(gòu)建數(shù)字城市最寶貴的空間信息資源，因此是數(shù)字城市建設(shè)的重要技術(shù)力量。

數(shù)字城市還需要構(gòu)建高精度、真三維、可量測(cè)，具有真實(shí)感的城市三維模型作為管理城市的虛擬平臺(tái)。但是采用傳統(tǒng)技術(shù)，進(jìn)行城市三維建模是精雕細(xì)琢的工藝，工作量很大，效率非常低，而且效果并不好，影響了數(shù)字城市服務(wù)面的寬度和深度。利用 LIDAR 技術(shù)對(duì)地面建筑物進(jìn)行空中激光掃描或地面多角度激光掃描，可以快速獲取目標(biāo)高密度高精度的三維點(diǎn)坐標(biāo)，在軟件支持卜對(duì)點(diǎn)‘?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行模型構(gòu)建和紋理映射，很方面地構(gòu)建大面積的城市三維模型。并可以實(shí)施快速動(dòng)態(tài)史新，為數(shù)字城市建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源的持續(xù)性、歷史性提供了確實(shí)的保障

第7篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞：地下管網(wǎng) 三維系統(tǒng) 功能 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（b）-0033-02

隨著數(shù)字城市、智慧城市的發(fā)展，基礎(chǔ)地理信息對(duì)城市發(fā)展的基礎(chǔ)性支撐作用日益被各級(jí)政府重視，GIS技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的相對(duì)成熟二維平面系統(tǒng)逐漸向三維系統(tǒng)過渡。時(shí)下地下管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，無(wú)論從設(shè)計(jì)要求還是應(yīng)用需求角度，基于網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)是管網(wǎng)系統(tǒng)首選平臺(tái)。尤其是實(shí)現(xiàn)地上地下空間基于三維數(shù)據(jù)的規(guī)劃審批業(yè)務(wù)，已經(jīng)成為行業(yè)不可動(dòng)搖的發(fā)展趨勢(shì)，因此，基于數(shù)字城市地理空間框架支撐的地下管網(wǎng)三維管理系統(tǒng)是每個(gè)城市必須面對(duì)的課題。

1 建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，集成海量三維模型數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，全面展現(xiàn)城市建筑、橋梁路面與地下管網(wǎng)的立體關(guān)系，支持全視角的地上、地下及地面透明式的管網(wǎng)瀏覽，提供管網(wǎng)爆管、連通檢測(cè)、剖面分析等專業(yè)功能。

2 設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)建設(shè)首先確定系統(tǒng)架構(gòu)，根據(jù)目前的技術(shù)狀況設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

3 功能矩陣

在系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)確定的情況下，對(duì)系統(tǒng)功能矩陣進(jìn)行設(shè)計(jì)，表1為某市的地下三維管網(wǎng)系統(tǒng)的功能矩陣設(shè)計(jì)。

4 應(yīng)用支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 GIS空間數(shù)據(jù)管理軟件

GIS空間數(shù)據(jù)管理軟件推薦采用ESRI公司的ArcEditor產(chǎn)品，版本為10。ArcEditor是一個(gè)用來(lái)編輯和管理地理數(shù)據(jù)的完整的GIS桌面軟件系統(tǒng)。它是GIS軟件ArcGIS家族的一員，包含ArcView的全部功能及全面的GIS編輯工具。ArcEditor支持單用戶編輯和多用戶協(xié)作編輯功能。

4.2 GIS空間數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件

GIS空間數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件推薦采用美國(guó)ESRI公司的ArcGIS Basic Server，版本為10。ArcGIS Basic Server是ArcGIS與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間的GIS通道。它允許用戶在多種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中管理地理信息，并使所有的ArcGIS應(yīng)用程序都能夠使用這些數(shù)據(jù)。ArcGIS Basic Server是多用戶ArcGIS系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部件。它為DBMS提供了一個(gè)開放的接口，允許ArcGIS在多種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上管理地理信息。這些平臺(tái)包括Oracle，Oracle with Spatial/Locator，Microsoft SQL Server，IBM DB2，和Informix。

第8篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞航拍地理信息三維可視化地鐵線路設(shè)計(jì)展示

中圖分類號(hào)U231+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

1引言

隨著21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多高新技術(shù)，如高清影像航拍技術(shù)、地理信息技術(shù)、三維可視化技術(shù)、多媒體技術(shù)等。這些技術(shù)能處理并提供豐富的數(shù)字化信息，具備生動(dòng)形象的表現(xiàn)力及可視化效果，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，需求也日益增大，已逐步應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、城市規(guī)劃、能源、工程等各個(gè)領(lǐng)域[1]。因此，對(duì)這些高新技術(shù)的研究并應(yīng)用于地鐵線路設(shè)計(jì)展示領(lǐng)域，將具有開拓創(chuàng)新，與時(shí)俱進(jìn)的重要意義。

2研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)地鐵線路設(shè)計(jì)的展示主要基于二維效果的應(yīng)用，如應(yīng)用cad進(jìn)行線路設(shè)計(jì)繪圖，然后打印成圖紙或圖片，再應(yīng)用word或ppt進(jìn)行表達(dá)說(shuō)明等，雖然比20世紀(jì)傳統(tǒng)的依賴?yán)L圖工具， 手工繪圖的設(shè)計(jì)表達(dá)方式邁進(jìn)了一大步，但是仍然是停留在二維效果的展示，可視化效果不強(qiáng)烈，表現(xiàn)力不夠生動(dòng)形象。

Skyline系列軟件是目前一套優(yōu)秀的三維數(shù)字地球平臺(tái)軟件，憑借其國(guó)際領(lǐng)先的三維數(shù)字化顯示技術(shù)，它可以利用海量的遙感航測(cè)影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)以及其他二三維數(shù)據(jù)搭建出一個(gè)對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行模擬的三維場(chǎng)景。目前在國(guó)內(nèi)，它是制作大型真實(shí)三維數(shù)字場(chǎng)景的首選軟件，已經(jīng)在城市規(guī)劃、房產(chǎn)、能源、勘探、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)尚未看到相關(guān)論文對(duì)其在地鐵線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究，因此將該技術(shù)研究并應(yīng)用于地鐵線路設(shè)計(jì)展示領(lǐng)域，開發(fā)出一套地鐵線路設(shè)計(jì)展示系統(tǒng)，將填補(bǔ)該領(lǐng)域的研究空白，創(chuàng)新豐富地鐵線路設(shè)計(jì)展示的表達(dá)手法。

3系統(tǒng)組成與功能

3.1總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)應(yīng)用高清航拍技術(shù)獲取高清影像數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息技術(shù)構(gòu)建數(shù)字高程數(shù)據(jù)，運(yùn)用圖形處理技術(shù)將地鐵線路設(shè)計(jì)文件及沿線規(guī)劃資料處理成二維GIS數(shù)據(jù)，再借助三維可視化技術(shù)，以Skyline系列軟件為平臺(tái)，開發(fā)了地鐵線路設(shè)計(jì)展示系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全線場(chǎng)景漫游、沿線站位展示、節(jié)點(diǎn)定位切換、地理信息查詢等功能，如圖2所示。

3.2場(chǎng)景構(gòu)建

本系統(tǒng)基于Skyline系列軟件構(gòu)建地鐵線路全線三維地理信息場(chǎng)景。Skyline軟件包括TerraBuilder，TerraExplorer Pro等主要軟件，其中TerraBuilder用于建立地鐵線路全線三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，TerraExplorer Pro[2]用于添加或者導(dǎo)入地鐵線路設(shè)計(jì)及沿線規(guī)劃信息，構(gòu)建地鐵線路全線場(chǎng)景模型。

TerraBuilder 是用于融合海量的影像、高程數(shù)據(jù)，能迅速創(chuàng)建精確三維地形模型，編輯和維護(hù)三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)的3D平臺(tái)構(gòu)造器。在TerraBuilder下建立地鐵線路全線三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟如下：①通過航拍技術(shù)獲取地鐵線路全線范圍的高清影像數(shù)據(jù)；②通過地理信息技術(shù)獲取地鐵線路全線范圍的數(shù)字高程數(shù)據(jù)；③將高清影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程數(shù)據(jù)添加到TerraBuilder中，裁剪、調(diào)色等處理后，進(jìn)行融合，最后生成地鐵線路全線三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)（*.mpt）。

構(gòu)建地鐵線路全線三維地形數(shù)據(jù)（*mpt）成功后，應(yīng)用TerraExplorer Pro加載，并融入地鐵線路全線的三維景觀數(shù)據(jù)及二維GIS數(shù)據(jù)，創(chuàng)建*.fly文件，打包后形成地鐵線路全線三維場(chǎng)景圖。至此，基于TerraExplorer Pro的地鐵線路全線三維場(chǎng)景就搭建完成了，接下來(lái)利用TerraExplorer Pro提供的工具進(jìn)行二次開發(fā)，在實(shí)現(xiàn)基本功能（如顯示控制，空間量算）的基礎(chǔ)上加入高級(jí)分析功能，從而最終實(shí)現(xiàn)地鐵線路設(shè)計(jì)展示系統(tǒng)的開發(fā)。

3.3功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用VSNET2012作為基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合TerraExplorer Pro提供的com組件完成了對(duì)系統(tǒng)所有功能的定制，展示效果如圖3所示。

3.3.1全線場(chǎng)景漫游

借助TerraExplorer Pro 軟件提供的三維場(chǎng)景漫游工具，該功能以地鐵線路為漫游路徑，可以實(shí)現(xiàn)在三維場(chǎng)景中從線路小里程往大里程方向，或者大里程往小里程方向飛行漫游，并能設(shè)置漫游速度，從不同角度展示地鐵線路沿線的現(xiàn)狀道路、規(guī)劃道路、建構(gòu)筑物、車站站位及出入口設(shè)置、區(qū)間走向及聯(lián)絡(luò)通道位置等情況，給人一種身臨其境的感覺。

3.3.2沿線站位展示

借助TerraExplorer Pro 軟件提供的三維場(chǎng)景旋轉(zhuǎn)、縮放及空間量算等工具，該功能實(shí)現(xiàn)對(duì)三維場(chǎng)景中所需站位或區(qū)間的360度全方位展示、縮放及距離測(cè)量等，通過場(chǎng)景中的高清影像并結(jié)合車站站位或區(qū)間的分布情況，從而詳細(xì)了解車站或區(qū)間周邊環(huán)境，以及車站出入口或聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置的具置，為車站或區(qū)間布置方案的討論和匯報(bào)提供了生動(dòng)、形象、逼真的可視化效果。

3.3.3節(jié)點(diǎn)定位切換

借助TerraExplorer Pro 軟件提供的三維場(chǎng)景自動(dòng)定位工具，該功能實(shí)現(xiàn)在三維場(chǎng)景中對(duì)地鐵線路全線重要節(jié)點(diǎn)的快速定位切換，例如，將地鐵線路全線的所有車站及沿線重要控制點(diǎn)作為重要節(jié)點(diǎn)，做成信息樹的枝點(diǎn)，每個(gè)枝點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)ID號(hào)，每個(gè)ID號(hào)綁定一個(gè)三維場(chǎng)景的空間位置。信息樹將以樹形結(jié)構(gòu)顯示在系統(tǒng)操作欄中供用戶進(jìn)行交互式操作，用戶如果需要定位某個(gè)節(jié)點(diǎn)，只需要鼠標(biāo)點(diǎn)擊信息樹中相應(yīng)的枝點(diǎn)，系統(tǒng)便能馬上遍歷到相應(yīng)的ID號(hào)，在三維場(chǎng)景中切換到對(duì)應(yīng)的空間位置，從而實(shí)現(xiàn)了與用戶的交互式操作，再應(yīng)用沿線站位展示功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)該節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)了解，如想查看下一節(jié)點(diǎn)，只需重復(fù)上一步操作即可實(shí)時(shí)切換到下一節(jié)點(diǎn)的三維場(chǎng)景位置。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于福州市軌道交通2號(hào)線總體設(shè)計(jì)及初步設(shè)計(jì)專家審查匯報(bào)會(huì)議中，生動(dòng)形象的展示介紹了福州市軌道交通2號(hào)線地鐵線路設(shè)計(jì)的工程概況，取得了專家及市各單位領(lǐng)導(dǎo)的一致好評(píng)。但是，該系統(tǒng)并未真正的達(dá)到三維可視化的效果，尚未加載數(shù)字城市三維模型[8]，而且高新技術(shù)的發(fā)展是非常迅速的，因此仍然需要研究并引入更多更好的高新技術(shù)，創(chuàng)新、豐富和完善地鐵線路設(shè)計(jì)展示的表達(dá)手法，展望未來(lái)地鐵線路設(shè)計(jì)的展示也許將會(huì)加載基于數(shù)字城市三維模型的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)真正的三維可視化效果。

參考文獻(xiàn)

第9篇：三維數(shù)字城市范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市；Virtools；三維場(chǎng)景

中圖分類號(hào)：F291.1 文章標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

0 引言

城市數(shù)字三維模型在各方面具有廣泛的應(yīng)用前景，目前全國(guó)多個(gè)城市都在積極推進(jìn)城市現(xiàn)狀三維模型覆蓋生產(chǎn)工作。我院始終關(guān)注三維技術(shù)的發(fā)展和動(dòng)態(tài)。

城市超精細(xì)三維場(chǎng)景是在普通三維場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，對(duì)模型進(jìn)行再加工以提升效果，添加樹木、植被、路燈、路牌等小品，增加動(dòng)態(tài)人和車等動(dòng)畫，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的漫游和互相操作等功能，所構(gòu)建的逼真再現(xiàn)城市環(huán)境的虛擬場(chǎng)景。城市超精細(xì)三維場(chǎng)景，是對(duì)現(xiàn)有的城市大范圍的三維現(xiàn)狀模型的進(jìn)一步加工和細(xì)化，可以滿足更高層次的應(yīng)用需求，在城市規(guī)劃和管理、景觀方案評(píng)審、城市旅游和宣傳、歷史古建筑保護(hù)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。

1 城市三維模型構(gòu)建

1.1 城市三維模型數(shù)據(jù)級(jí)別

由于應(yīng)用需求以及建筑復(fù)雜程度不同，有必要對(duì)城市三維模型進(jìn)行一定的分類和分級(jí)，從而對(duì)不同的建筑應(yīng)采取不同的建模標(biāo)準(zhǔn)，這樣既可以提高模型生產(chǎn)效率，也可有效地控制生產(chǎn)成本。在實(shí)際生產(chǎn)中，劃分的級(jí)別有如下幾類：

1.1.1 簡(jiǎn)單模型，僅描述了建筑物主體的基本輪廓的模型，紋理來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)紋理庫(kù)。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)模型，描述了構(gòu)筑物主體的基本輪廓和外結(jié)構(gòu)的模型，紋理來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)采集照片。

1.1.3 精細(xì)模型，精細(xì)模型是在標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)上要表現(xiàn)明顯可見的構(gòu)筑物細(xì)節(jié)的模型。

1.1.4 超精細(xì)小場(chǎng)景，超精細(xì)小場(chǎng)景即需要重點(diǎn)加工和處理的局部區(qū)域，另外在場(chǎng)景中增加道路、樹木、植被、路牌、路燈、護(hù)欄等模型要素。

1.2 城市三維建模方法

在三維模型生產(chǎn)過程中，根據(jù)采用的建模資料，可以有多種建模方法。具體生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)模型級(jí)別、應(yīng)用需求、模型精度等要求，采用相應(yīng)的建模方法或幾種方法結(jié)合使用。目前常采用的模型生產(chǎn)方法有以下幾種：

1.2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)建模。對(duì)于城市郊區(qū)的白模型和簡(jiǎn)單模型，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的地形圖和樓層信息，直接將二維矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拉伸為三維白模型，并給予一定的標(biāo)準(zhǔn)紋理。此種建模方法生產(chǎn)快、成本低，但模型精度較低。

1.2.2 航空攝影測(cè)量方法建模。此種方法是利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量原理，在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站上采集建模所需的三維特征點(diǎn)線面，如屋頂點(diǎn)、地面點(diǎn)等，并在3dsMax中進(jìn)行一定的后期編輯，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)采集照片給予模型紋理。此種方法生產(chǎn)速度快。模型精度也較高。

1.2.3 三維激光掃描建模。此種方法分為兩部分，一是數(shù)據(jù)分類和提??；二是模型重建。此種方法速度快、精度高，但數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，成本高。

1.2.4 三維竣工建模。三維竣工建模利用三維竣工的相關(guān)資料如CAD平立剖數(shù)據(jù)、效果圖、實(shí)景照片、相關(guān)屬性資料等進(jìn)行的建模，通過三維竣工可同步完成城市三維模型的建立和更新工作。

1.3 模型紋理采集和處理

模型紋理是模型的重要組成部分，直接關(guān)系到模型的顯示效果和精度。因此外業(yè)采集來(lái)的紋理照片不能直接用來(lái)貼圖，還需按照以下要求進(jìn)行處理：貼圖的規(guī)格應(yīng)為2的n次方；材質(zhì)長(zhǎng)寬比不應(yīng)差異較大，宜采用正方形（如128*128）；采用實(shí)景照片作為紋理時(shí)，不應(yīng)存在人、車、植物、空調(diào)、衣物等非建筑物體；不清晰的文字標(biāo)識(shí)、Logo等需要用圖像處理軟件進(jìn)行清晰化處理；完成后的貼圖應(yīng)反映一個(gè)獨(dú)立單元（如一個(gè)完整的窗戶或樓層），如某張紋理貼圖需要進(jìn)行平鋪操作，則該貼圖應(yīng)滿足無(wú)縫貼圖標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 小品模型庫(kù)建立

小品模型是城市超精細(xì)三維場(chǎng)景的組成部分，可以增強(qiáng)場(chǎng)景的逼真性，提升場(chǎng)景的顯示效果。對(duì)于三維場(chǎng)景中常用到的樹木、植被、路燈、路牌、垃圾箱、護(hù)欄、人物、車輛等，都應(yīng)建立相應(yīng)的模型庫(kù)，該模型庫(kù)應(yīng)該具有完整性、多樣性、擴(kuò)充性等特點(diǎn)，這樣可以重復(fù)利用、從而提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本。

2 漫游場(chǎng)景的搭建

Virtools本身不能制作三維模型，只能在場(chǎng)景中對(duì)模型進(jìn)行組織和細(xì)微的調(diào)整。因此建好的模型，可通過插件導(dǎo)出.nmo格式的文件來(lái)導(dǎo)入Virtools場(chǎng)景。需注意場(chǎng)景中的環(huán)境光、燈光等都會(huì)影響模型的顯示效果，因此模型導(dǎo)入后可通過場(chǎng)景中光源的擺放和設(shè)置，場(chǎng)景環(huán)境光顏色和亮度的調(diào)整，來(lái)調(diào)節(jié)場(chǎng)景中模型的顯示效果。對(duì)于單個(gè)模型，也可單獨(dú)調(diào)整其某個(gè)材質(zhì)設(shè)置（Material Setup），來(lái)改變其顯示效果。

2.2 場(chǎng)景漫游實(shí)現(xiàn)

場(chǎng)景漫游可以讓用戶在場(chǎng)景中自由地瀏覽，從而增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。場(chǎng)景漫游設(shè)計(jì)的功能有，通過鼠標(biāo)鍵盤的控制，用戶可以在場(chǎng)景中前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)，升高、降低視角，放大，縮小等操作。

2.3 場(chǎng)景動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)

2.3.1 人動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)

人的行為動(dòng)作較為復(fù)雜，需要先借助3ds Max建立人的模型，設(shè)置好人的行為動(dòng)作如走路、跑步、交談等，然后導(dǎo)出為角色，最后導(dǎo)入Virtools中，借助Unlimited Controller模塊將動(dòng)畫綁定到角色上，同時(shí)借助Character Curve Follow模塊為人物指定運(yùn)動(dòng)路徑，即可實(shí)現(xiàn)人物的動(dòng)畫。

2.3.2 車船動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)

車船的運(yùn)動(dòng)比人物運(yùn)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單，將車船模型導(dǎo)入Virtools中，使其沿指定路徑運(yùn)動(dòng)即可。

2.4 屬性查詢和定位

通過為場(chǎng)景模型添加和編輯屬性表，可以實(shí)現(xiàn)模型的屬性查詢和定位功能。屬性查詢支持用戶可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊，在窗口顯示所點(diǎn)擊模型的相關(guān)屬性信息；定位功能支持用戶輸入關(guān)鍵詞，場(chǎng)景搜索將包含關(guān)鍵詞將符合條件的對(duì)象羅列在列表框中，用戶雙擊其中的一項(xiàng)，場(chǎng)景定位到指定位置并顯示屬性信息。

2.5 場(chǎng)景優(yōu)化

城市三維超精細(xì)場(chǎng)景包含建筑物、小品、動(dòng)畫等眾多內(nèi)容，為了利于場(chǎng)景流暢瀏覽，需要對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化，場(chǎng)景優(yōu)化的方法有：

2.5.1 模型優(yōu)化：在不影響場(chǎng)景顯示效果的前提下，減少模型面數(shù)，為復(fù)雜模型增加LOD屬性等。

2.5.2 貼圖優(yōu)化：在不影響貼圖清晰度的情況下，盡量縮小貼圖尺寸；減少貼圖數(shù)量，盡量共用貼圖；貼圖格式可采用dds等占內(nèi)存較小的文件格式。

2.5.3 相機(jī)優(yōu)化：將攝影機(jī)的遠(yuǎn)距離剪切設(shè)在一個(gè)合理的距離，使其不顯示太遠(yuǎn)范圍的物體。

3 場(chǎng)景

場(chǎng)景搭建完成后，就可進(jìn)行場(chǎng)景。之前，需先為場(chǎng)景指定初始相機(jī)，既可通過添加設(shè)置活動(dòng)相機(jī)腳本（Set As Active Camera）指定，也可在層級(jí)設(shè)置（Level Setup）中指定起始相機(jī)（Starting Camera）。然后將整個(gè)場(chǎng)景以VMO格式導(dǎo)出，并將VMO文件鏈接嵌入網(wǎng)頁(yè)中，只要網(wǎng)絡(luò)客戶端安裝了Virtools網(wǎng)絡(luò)播放軟件（Web Player），即可訪問場(chǎng)景并進(jìn)行互操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章提出了較為成熟的城市超精細(xì)場(chǎng)景構(gòu)建方法，介紹了場(chǎng)景搭建制作的完整流程，并以陸家嘴區(qū)域?yàn)槔龢?gòu)建了一個(gè)具有良好的視覺效果與用戶交互功能的超精細(xì)場(chǎng)景。該場(chǎng)景的搭建為進(jìn)一步探索三維技術(shù)的應(yīng)用提供了有效的技術(shù)和平臺(tái)支撐，隨著應(yīng)用的深入和推廣，該場(chǎng)景可與城市規(guī)劃和管理、景觀設(shè)計(jì)、國(guó)土、公安等具體應(yīng)用相結(jié)合，形成特定的三維業(yè)務(wù)平臺(tái)，其應(yīng)用前景非常廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁鵬等，基于Virtools環(huán)境的三維建模及應(yīng)用 J]，計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，2009（9）.