数字城市三维建模

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1、数字城市三维建模介绍

随着科技的不断发展,城市的信息化成为了必然的趋势,数字城市的不断完善已经成为城市发展的基础依据,成为城市信息化建设的目标。数字城市三维模型建设已成为城市信息化的重要部分。

三维建模作为“数字城市”地理空间框架建设工程的一个重要组成部分，模型数据成果能较好从多角度体现城市的立体景观，较直观且真实地还原城市风貌，为城市的规划、建设，以及民众生活带来便利。

三维模型按照精度划分为三大类：可量测实景三维，分析应用展示三维，一般展示三维。而每类型的精度要求又可拆分为平面精度、高程精度、纹理精度、表现精度四个方面。

可量测精细三维。一般通过地形测量和航空摄影测量、机载Lidar分别获取地物的各点、线、面的平面和高度空间坐标，再利用航测的立体像对采集地物的高度和顶部结构，结合实地采集纹理，采用建模平台生产模型。一般量测实景三维地理精度一般在分米级，具有技术成熟、精度较高、成本较高、仪器设备可与常规测量工程共用等特点，是目前“数字城市”地理空间框架建设三维建模部分用得较多的方式；

分析应用展示三维。一般通过低分辨率卫星影像（地面分辨率小于0.5米）获取地物的平面空间位置，通过楼层数结合推断的层高估算建筑等地物高度，再根据实地采集的照片修改地物的细部结构和高度，形成位置、大小、高度相对正确的模型成果。分析应用展示三维的精度一般为米级，有技术要求不高，建模效率高，成本适中的特点，现多用在部分源数据缺乏，投入有限，主要用于展示、一般分析、搜索、定位的“数字城市”建设项目中，为政府和民众提供较完整，较真实，能跑动，直观的数据参考；

2、产品功能

三维数据管理平台是空间信息和服务的可视化交互平台，产品基于统一的架构体系，面向 Web 端和移动端，提供了功能强大、性能优越、展示效果丰富的 SDK 开发包，帮助用户快速构建网络富客户端和轻量级移动端 GIS 应用。可以自定义三维可视化场景，能够快速地完成海量数据加载、数据浏览、图层控制，并且支持插件的自动更新等功能，便于打造三维可视化地理信息客户端。

平台中建（构）筑物、道路、水域等对象在三维可视化的前提下仍然具备可准确量测、编辑、计算、视线分析以及三维视域分析等常用功能，同时，具备专业定制服务功能（根据用户需求提供不同功能服务）。

1）场景浏览：可实现三维场景的缩放、平移、俯仰等漫游操作，支持选中物体后进行快速定位和绕对象旋转等操作。

2）图层风格设置：系统应能提供图层风格设置功能，如配置符号、颜色、大小、拉伸高度和贴图等。

3）专题图配置：系统应支持三维单值、分段以及统计专题图的设置，通过修改对象属性来达到动态更改三维显示效果。

4）场景图层管理：可设置三维场景中矢量和模型图层中对象的最大和最小可见距离。

5）飞行管理：提供编辑制作飞行路线以及支持飞行站点各类参数功能，支持通过脚本控制在到达某站点时进行图层的增删、功能展示等操作。

6）量算分析：系统能提供空间量算、距离量算、高度量算以及面积量算功能。

7）平台提供多种测量功能，包括坐标、长、宽、高、面积、体积、方位角、坡度、转弯半径等测量功能。

8）三维空间分析功能: 包括通视分析、视域分析、日照分析、淹没分析、填挖方计算等功能。

9）平台实现多种测量模式，可以基于实景影像（倾斜影像、街景影像）进行立体测量、基于三维数据进行空间测量、基于平面数据进行平面几何测量、基于激光点云数据进行多种空间测量。

如上图空间距离测量

如上图高度测量

如上图空间面积测量

3、行业应用

3.1 数字高程模型（DEM）

数字高程模型数据可以由倾斜摄影数据经过内业加工处理后获得。相比传统数字高程模型制作方式，在同样航飞工作量基础上，利用倾斜摄影测量系统可节省大量外业控制点测量工作，制作1：2000数字高程模型。

3.2 数字正射影像（DOM）

基于倾斜摄影数据，运用相关软件和已建立的数字高程模型，能快速制作城市1:2000的数字正射影像数据，价格低廉，而且适用于数字正射影像数据的更新。数字正射影像具有现势性、直观性、信息性等特点。它可作为背景控制信息，评价其它数据的精度、现实性和完整性，为公共安全和交通管理等应用提供可靠依据。

3.3 大场景三维模型（TIN）

倾斜影像建模软件--Street Factory 系统通过对获得的倾斜影像进行几何处理、多视匹配、三角网构建，提取出典型地物的纹理特征，并对该纹理进行可视化处理，最终得到三角网模型。依托 Pixel Factory 的影像解译和并行处理能力，Street Factory 仅依靠倾斜影像，无需 LIDAR 等辅助设备，便可以提供逼真的建模场景和智能的处理流程，构建不同层次细节度(LoD)下的三角网模型，依托Street Factory建设出的模型在精度、效率、真实度等方面都有很大的优势。

3.4 1:2000政务电子地图

政务电子地图数据具有多政府部门关注和使用频率较高、非仅某一业务部门关注的特点，其主要用途是为全市各政府部门的电子政务应用提供一张统一标准的地理底图。

4、应用案例

在智慧城市实景三维影像数据建设中除了生成倾斜影像与可量测实景三维影像外，还可以生成DEM(数字高程模型)、DOM（数字正射影像）、大面积的TIN（不规则三角网）模型以及1:2000的政务电子地图等多种数据成果，下面主要介绍以下几种数据成果：

4.1 上海洋山港工业园区标准精细模型（LOD 3）