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三維城市范文1
隨著科學技術的快速發展,目前在城市發展中,利用三維城市模型來表達城市內所有固定對象已十分普遍,特別是三維地理信息系統軟件的應用,更使現實世界對象及城市景觀利用三維模擬和仿真成為可能,通過自動或是手動的方式構建三維模型來將城市的景觀展現出來。而且三維城市模型在表達上具有較強的直觀性,交互操作上靈活性較強,具有強大的數據管理能力,因此在當前城市管理工作中應用越來越廣泛,在各領域發揮著非常重要的作用。
一、三維城市模型在城鎮地籍管理中的意義
地籍管理作為國家行政管理措施及土地管理的重要組成部分,能夠對土地管理工作進行強化。目前主流地籍管理信息系統是基于GIS及辦公自動化的圖、文一體的辦公信息系統,屬于二維地理信息系統,能夠對城鎮宗地空間位置進行測定,查詢土地權屬信息及宗地圖輸出。但基于二維地理信息系統下所輸出的宗地圖,由于線條簡單及界址點表觀不直觀等,從而極易引發宗地圖在面積及界址上產生糾紛。宗地圖主要是對現實世界中某塊宗地的基本情況進行反映,二維宗地圖主要是由二維線劃及平面符號來表達,由于線條十分簡單,無法準確反映出自然界的本原情況,而且在表達上缺乏直觀性,容易引發土地糾紛。三維城市模型是利用三維形式來對城市真實空間的情況進行描繪,能夠將城市地形、道路、建筑、圍墻及周邊環境直觀的表達出來,實現對可視化多維數據的有效管理。因此將三維城市模型引入到城鎮地籍管理工作中來,將界址點的位置有效的標注在三維城市模型的相應位置,實現對宗地的形象化管理,可以有效的避免因界址不明而引發的土地糾紛發生。
二、三維城市模型在城鎮地籍管理中的應用
(一)現場勘測
目前在城鎮土地管理工作中,對于城鎮建設項目用地在現場勘測過程中主要由前期的勘測定界及后期的現場測繪兩個階段組成。首先,在前期勘測定界工作中,對采用征用、劃撥及使用等方式提供用地的各類建設項目,需要實地對土地使用范圍、測定界樁位置、標定用地界線、調繪土地利用現狀、計算用地面積進行勘測定界,從而為土地管理部門進行建設項目用地審查提供重要的依據。其次,后期的現場測繪工作。這部分工作通常是在用戶取得土地使用權后領取土地證時進行,是對前期勘測定界圖的復核和驗證,并依據權威信息來進行宗地圖的編制?;谇捌诳睖y定界及后期的現場測繪工作來制作城市三維宗地圖,在具體制作過程中不僅需要該宗地及其周邊的底座信息,同時還需要將本宗地及周邊建筑物、圍墻等高度數據、本宗地及周邊環境的紋理數據、本宗地及周邊地塊的權屬信息等測調內容補充進去。
(二)三維城市模型的制作
在制作三維城市模型過程中,由于空間數據獲取方式及表達形式都存在著差異性,這也使其制作模型具有多樣性。對于國土部門來講,其在宗地圖中利用三維城市模型能夠更好的對宗地及周邊的情況進行再現,確保達到親臨現場的效果。這就決定了在對宗地內及周邊三維城市模型制作過程中不能利用示意性紋理和火柴盒狀簡易模型的自動化生成方式,需要利用三維建模型工具來詳細進行構建。在制作三維城市模型時,需要以現場實測的地籍圖作為底圖,建筑物及圍墻等的高度需要利用全站儀來進行測定,宗地及周邊的外觀紋理數據可以利用數碼相機進行拍攝。在制作時應遵循以下原則:1)真實坐標原則,道路、河流、綠地、建筑物、圍墻、界址點、界址線等對象嚴格按二維地形圖的底座坐標來構建三維模型。2)合理取舍原則,受制于計算機處理能力和模型制作成本的制約,如果想將宗地周邊所有地物的全部細節信息進行重建具有不現實性,因此利用三維城市模型可以在表達對象特征時將一些不必要的細節信息進行簡化,將最能代表地物顯著特征的部分進行保留。3)模型、紋理簡化原則,為了能夠有效的提高三維城市模型在可視化軟件中的運行效率,則可以在確保模型幾何形狀及紋理外觀的基礎上,充分的減少模型使用的三角面片數量和紋理尺寸,對于幾何模型中無法表現出來的詳細信息,可以盡量使用紋理來進行彌補,從而起到更好對幾何圖形細節和材質屬性豐富的目的。
(三)三維城市模型的可視化與管理
利用三維地理信息系統軟件能夠將各種通用格式的三維城市模型數據導入其中,從而實現模型數據的三維交互瀏覽。而且三維城市模型與實地的空間坐標完全一致,這樣在三維場景中工作人員就能夠直接對界址點位的三維坐標進行讀取,并對界址線圈定的宗地面積進行量取,三維城市模型的可視化功能,為地籍管理提供了更多的便利。
(四)制圖輸出
三維城市模型軟件具備高分辨率的制圖輸出功能,可以將一處宗地的三維城市模型導入到三維城市模型軟件中,并對觀察角度進行合理的調整,而且所輸出的宗地圖精度能夠達到屏幕分辨率的十多倍以上,能夠有效的滿足大幅面圖紙打印關于像素的需求。
三、結束語
利用三維城市模型來進行城鎮地籍管理工作,能夠構建宗地三維城市模型及界址點模型,同時將這些模型導入到三維城市模型軟件中,從而在軟件上即可實現對宗地瀏覽、查詢和量測。在對三維宗地圖進行制作時,需要對其角度進行有效調整,從而輸出滿意的宗地圖。通過推廣和使用三維宗地圖,能夠使民眾更好的理解地政管理工作,同時減少宗地糾紛問題的發生,有利于更好的實現對國土資源的有效管理。
參考文獻
[1]文小岳,李志文,李光強,王振興.二維地籍模型到三維地籍模型的轉換方法[J].測繪通報,2010-04-25.
三維城市范文2
關鍵詞:三維建模,三維景觀,虛擬城市,Google SketchUp,ArcScene
Abstract: at present, the description of the 2 d space information GIS research achievements and application are more mature, but real 3 d world will with two-dimensional expression way of great limitations, this to the set up 3 d GIS put forward the urgent requirement. This paper study the area using CAD data, in the 3 d model making software Google SketchUp ground in modeling, and use the study area the aviation image of high resolution in the study area set up terrain model, and then in the ArcScene software loading terrain model and the ground model, provides a quick set up 3 d scene with methods for more 3 d scene construction provides technical support.
Keywords: 3 d modeling, 3 d landscape, a virtual city, Google SketchUp, ArcScene
中圖分類號:P901文獻標識碼:A 文章編號:
1 引言
自1998年美國副總統戈爾提出“數字地球”的概念以來,“數字城市”、“虛擬城市”、“三維仿真”等技術也成了當前最熱門的研究領域之一。所謂的“虛擬城市” 就是以計算機技術、多媒體技術和大規模存儲技術為基礎,以寬帶網絡為紐帶,運用3S技術(遙感RS、全球定位系統GPS、地理信息系統GIS)、遙測、仿真虛擬技術等對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述,模擬和表達城市地形地貌、城市道路、建筑、交通、水域等城市環境中的現象和過程[1]。三維虛擬城市已成為當前三維GIS中研究與開發的一個重要方面。本研究在Google SketchUp與ArcGIS軟件的基礎上進行了三維場景建模方法的研究,實現了三維場景快速建模,為在三維場景中實現查詢、瀏覽、空間分析奠定了重要基礎。
2 城市三維景觀建模
2.1地形模型建模
城市三維景觀中涉及多種地物模型和地形模型,而地形模型是其中必不可少的一類特殊模型,是城市實體的三維空間基礎。本研究主要利用研究區的高分辨率影像和DEM數據進行疊加分析,生成研究區的地形模型。
2.2地面模型建模
城市三維建模中地面模型主要包括三類:點狀模型,線狀模型及面狀模型。從實體建模的角度看,城市模型主要分為地形模型和地物模型兩大類,包括地形、地物以及實體空間位置的幾何模型和描述地表覆蓋、地物紋理的信息等[2]。
地面模型的建模有多種方法,其中有兩種方法用得較多:一種是利用航空攝影測量的原理,采集地面地物的輪廓線及幾何高度從而建立建筑物等模型;另一種是利用研究區已有的CAD,MAPGIS等矢量格式數據手動建立模型。兩種方法各有優缺點,前者在大場景三維建模中能夠方便快速建立模型,但是該方法建立的模型只能提取建筑物外部的輪廓線,不能更好的表現建筑物的細節;后者主要利用研究區現有的矢量數據手動建模,能在專業的建模軟件中詳細地表現建筑物細節,但是建模周期較長。
2.2.1建模數據前期處理
本研究主要采用研究區域的dwg格式城市現狀矢量數據,結合高分辨率航空影像來實現三維場景建模。由于城市測量時地類地物的分層與三維建模時數據的分層略有不同,同時,不做任何編輯和修正的大比例尺地形圖一般具有較多的圖層,如果將其直接導入到Google SketchUp中,不僅影響整個場景的美觀,而且會干擾建筑物的三維建模,因此先需要對CAD數據進行處理,以滿足三維建模的需要[3]。
在三維城市建模中,根據建模精度的不同,地類地物的細節表現也不盡相同。在城市三維建模中,主要表現道路、河流、綠化等地類地物及其附屬設施。因此在建模之前需要對現有的矢量數據進行處理,主要包括:減少數據的冗余,刪除不必要的注記、控制點、高程點、等高線,清理不需要的圖層;將點,線的高度屬性統一改為0,防止有飛線,飛點產生。必要時需要手動修改點、線,將其高度屬性改為0,將建筑物,道路,河流,綠化等信息分層設色,同時檢查線狀地物是否有重疊、懸掛等情況并加以修正。
2.2.2 SketchUp軟件建模
在地面模型建模中,線狀模型和面狀模型在專業的三維軟件中建立,點狀模型則主要使用ArcScene三維符號庫里的點狀符號即可。
將整理好的CAD文件導入SketchUp軟件中作為建模的底圖,注意單位的統一,避免出現導入圖形的距離數據與實際距離不符的情況。
(1)建筑物建模:在一般的三維景觀中,建筑物是最重要的組成部分,因為城市中建筑物種類繁多,結構造型和用途各異;不同的城市又具有各自的建筑風格。在特定地段,建筑物及其所處的環境以其特定的內涵可以反映出一個城市的特色。所以,建筑物是城市景觀模型的主要表達內容[4]。
由于CAD矢量數據中建筑物等的屬性信息不完善,因此,建筑物的高度信息需要查找相應的建筑物樓高資料,以獲得準確的樓高信息,保證模型的精確性。導入的CAD底圖中,構成建筑物的很多線不閉合,需要沿著建筑物的輪廓線重新描線,由線構成面,并根據建筑物高度賦予相應的高度值。
(2)道路:研究區地形圖提供了不同詳細程度的道路信息,包括道路材質,寬度,道路級別等。根據道路的表現形式不同可以將道路分級建模。級別低的道路如小路、內部道路等,可以貼近地面建模,而高速路、省道、國道等建模時則要高出地面相應的距離。
三維城市范文3
基礎空間數據作為社會發展中基礎性、關鍵性戰略資源,為政府管理輔助決策等方面提供了資源保障,在政府部門信息系統建設中發揮了巨大作用[1]。但是,隨著“數字城市”建設的推進,隨著公共安全、應急聯動等對基礎空間信息的保障能力提出新要求,目前共享方式已不能滿足需要[2],建設三維數字城市,不僅大幅提升城市基礎數據的開發利用水平,而且對政府部門間、不同行業的信息資源共享服務應用具有重要的借鑒價值。
1建設意義
該項目的實施建設:不僅有利于提升整個城市的綜合實力,而且有利于城市經濟運作與國際市場協調,是推動改革的重要舉措。能實現對城市地理空間信息資源的合理規劃和有效管理。能徹底改善“信息孤島”現象。能較好實現各類地理空間數據的整合,維護更新現勢數據。將在土地利用動態監測、農業、林業、防汛防災、城市規劃乃至日常生活等領域具有廣泛應用前景。
2系統建設目標
系統的建設目標:“數字城市”是一個由多種高新技術支持的計算機網絡信息系統。它不僅能在計算機上建立虛擬城市,更主要的是能促使城市不同部門、層次之間的信息共享,減少資源的浪費和功能重疊,進而從宏觀全局的角度制定城市規劃和管理的整體戰略[5]?!皵底殖鞘小钡幕緝群ㄒ韵聨讉€方面:城市信息資源的開發與應用;城市信息基礎設施建設;城市信息技術的開發與信息產業的發展;城市信息化的標準、規范與法規的制定;信息人才的培養與信息知識的普及。
3系統體系架構
系統的整體體系結構遵循三層架構體系,包括數據層、邏輯層和應用層3個應用層次。采用B/S結構的組織模式,為政府提供對多種數據等的管理,系統采用ArcServer為GIS平臺,Oracle為數據庫服務器,利用多種軟件技術,實現對國土規劃數據、安全生產數據等的顯示、查詢、統計等功能,為城市規劃管理工作提供支撐??傮w結構圖如圖1所示:數據庫層:為系統提供基本的數據服務。邏輯層:包括GIS服務層和系統功能層2個層:GIS服務層提供底層GIS管理服務;系統功能層在開發接口之上封裝一套統一開發接口,實現對底層數據的訪問。應用層:此層是系統主要應用模塊,用戶通過桌面訪問系統數據,進行查詢、統計分析等工作。
4系統功能設計與實現
系統要為政府網絡辦公和對外服務提供應用,大部分用戶通過瀏覽器來應用系統,政府管理員使用桌面系統維護系統數據。系統運行網絡架構。根據系統的設計目標和用戶需求,三維數字城市平臺由三大子系統組成:三維展示子系統、數據管理子系統和共享服務子系統。系統主要通過局域網及專網實現信息共享,滿足市政府對三維數字城市平臺的數據訪問及編輯的要求。
4.1三維展示子系統
三維展示子系統根據用戶的需求,設計了系統登錄、圖層控制、專題應用、空間分析、路徑瀏覽、視圖工具、信息查詢等功能模塊。圖層控制:能夠對圖層的分類、順序、是否可見等內容進行管理??臻g分析:包括量測、通視分析、填挖分析、淹沒分析等分析功能。路徑瀏覽:包括地面瀏覽、航空瀏覽等功能。視圖工具:包括雙屏聯動、地形編輯、影像影藏等功能。信息查詢:包括關鍵字查詢、點擊查詢、空間查詢等功能。輔助工具:包括熱點添加、數據導入、方向指北等功能。
4.2共享服務子系統
(1)數據服務接口。提供有關的地理空間數據服務接口,將基礎地理信息數據庫中的DLG,DOM,DEM,電子地圖、多媒體數據、三維模型數據、興趣點等基礎空間數據、元數據等成符合XML,WMS,WFS等標準的數據服務接口,可同時為多個部門的應用提供數據共享服務,達到數據統一更新、實時的目標。
(2)基礎地理信息共享服務模式。由于委辦局眾多,各委辦局對基礎地理信息的數據需求、應用系統的開發模式均各不相同,平臺提供4種共享模式。通過數據接口,直接在線訪問的數據模式;基于服務的空間數據共享模式;基于圖片的空間數據共享模式;通過介質拷貝,提供特殊需求的部門服務。
4.3數據管理子系統
提供海量影像數據和DEM數據的合成工具,可生成三維平臺中的應用場景。在三維平臺后續實際應用中,使用合成工具可方便完成影像數據和DEM數據的更新。
4.4系統實現主界面圖
根據設計要求,系統最終主界面。
5結語
三維城市范文4
【關鍵詞】三維建模技術 技術構建 數字城市 應用
中圖分類號:F291.1 文獻標識碼:A 文章編號:
一、 三維技術構建
數字城市需要一個逼真的模擬,實時動態的環境中,考慮到硬件限制和虛擬現實系統。
數字城市建模和模擬的動畫要求建模方法有一個顯著不同的數字城市建模模型分割和紋理映射技術。目前眾多世界城市虛擬場景結構在以下方面:基于模型和BR這兩種方法可以實現在3DSMAX中驗證。多邊形模式是第一次使用的建模技術,用一個小平面來模擬表面,從而形成各種形狀的三維對象的一個小的平面可以是三角形,矩形或其它多邊形,但在實踐中更多的使用三角形或矩形。多邊形建模的,直接創建基本幾何體,根據要求修改調整對象的形狀,或使用放樣面片建模,組合對象創建的虛擬現實工程,多邊形建模的主要優點是簡單、方便、快捷,但它產生一個光滑的表面,因此適于構建規則形狀的對象,如大多數的人造物體的多邊形建模技術是困難的,同時可根據要求,只可通過調整的參數建立的虛擬現實系統該模型可以得到不同的分辨率的模型的虛擬場景的實時顯示的需要和適應。
在國內,建設“數字城市”在全國形成一般不可阻擋的浪潮。圍繞第一階段建立自己的數字化城市或數碼領域,更多的數字移動通信,數字化校園,小規模項目的實施建設,并取得了一些進展。相當一部分的城市已經把數字城市的推進納入了統籌規劃這樣一個戰略高度。我國的增幅部門與學者對數字城市的建設重視于2009年10月22日在北京舉行的第四屆國際數字城市大會,將以“頂層架構數字城市發展,提高公共管理與服務水平”為主題,以使國家及城市政府與建設界、科技界、IT界、金融界、教育界等人士的互動研討,在政府宏觀決策指導、政策法規配套,建設運作機制、科技創新攻關、行業應用實踐、產業發展思路等方面激發創新,商議討策。
二、三維建模技術應用
很長一段時間,數字城市規劃的一項重要工作是多方面的設計或繪圖計劃,但這些圖紙是不是給人們一個直觀的,豐富逼真的場景。后來,人們用紙板或木板創建一個三維模型,以實現城市景觀的三維可視化。VR是利用電腦產生一個三維的虛擬世界,對于用戶在各感官的模擬,使用戶如同身臨其境,沒有限制內觀察三維的東西。VR是一項綜合集成技術,涉及計算機圖形學,人機交互技術,傳感技術,人工智能能源和其他領域,這是由計算機逼真的三維視覺,聽覺,嗅覺,和感覺。作為參與者通過適當的移動設備,虛擬世界的經驗和相互作用的性質。用戶的位置時,計算機可以立即復雜的計算精確的3D世界影像傳回產生臨場感。該技術集成了計算機圖形(CG)技術,計算機仿真技術,人工智能,傳感技術,最新的顯示技術,網絡并行處理技術所產生的計算機技術的發展成果,協助高科技仿真系統。
特別注意的是,在3dmax中,放樣建模是一個非常強大的建模方法,可以是非常復雜的物理模型和其他方法無法形成的形狀,而通過放樣幾乎都可以得到。而CAD在三維創建過程中能夠實現一個三維組合物的功能,得到圖像輪廓的各個數據。建模是基于三維生產,其他進程是依賴于建模。剝離載體材料的模型,動畫和渲染沒有任何實際意義。關注的三個主要類型,基本的建模多邊形建模,面片建模,NURBS建模。傳統的建模多邊形建模方法,是目前最完美的方法,游戲角色制作尤為適宜。多邊形建模3DSMAX的優勢,在每一個版本升級的多邊形建模功能將增加或加強多邊形建模進行了詳細的研究,在這里我們重點研究多邊形建模的應用。
為滿足“數字城市”時代的發展要求,地理信息系統必須把三維世界真實地表達出來,因此如何更有效地表達城市景觀中的各種信息是個關鍵問題。由于上述原因,在電腦上建立一個三維城市是非常有必要的。三維城市的建立直觀地為人們提供各種有關城市的信息逼真的場景信息,并可以進入城市以第一人的身份進行現實主義的實地觀察。三維城市每種模型都有易于修改和城市信息查詢功能。這些都是傳統的方法沒有方法比較。
以三維動畫技術為例,它不但給人們以演示,同時也是設計中的重要手段。這是視覺的形式反映。例如,設計者認為,建立一個現代化的大廈前,你需要做的第一件事情是建設的交界處,結構,形狀詳細的想法,為了使定量的,你需要設計圖紙,當然這些圖紙只能在行人讀取,三維動畫技術可以把這個想法變成一個可見的虛擬物體和環境,所以在過去只能由所得到的設計模式才可以幫助傳統提升到數字化,現在三維建模技術的出現大大提高了設計和規劃質量和效率。利用三維動畫技術,設計者可以完全按照自己的想法來構建裝飾“虛擬”室,可以改變的房間中的任何位置觀察的設計,直到滿意為止。如節省時間,又節省了成本模式。通過虛擬現實技術,城市的三維地形模型,數字正射影像和城市街道,建筑物,等市政設施的三維模型,構建數字化三維城市景觀。系統有一個真正的立體效果,豐富的數據,可廣泛應用于城市規劃,城市更新,環境監測,消防安全,旅游交通,特別是對于比較和決策的規劃和建設計劃,以提供更科學的依據和手段。
三維建模技術是數字城市建設和現代計算機應用技術一個新的時代。在探討三維技術在數字城市時代的變革,學習了通過虛擬現實手法為大家呈現出數字化城市新面貌,在三維數字圖書館模型的建立上,提出了三維建模方法,通過這種手法使建筑模型更加直觀,在城市規劃中的道路標志如交通標志、標線、路燈及綠化等實體得到立體展示。三維動畫的虛擬現實方法優點有二:一是點位精確;二是微觀可識。三維動畫對這些的表達,可利用強大的可視支持系統,以多視角精確而微觀之呈現,甚至達到其材質的仿真有如親臨其境,感同身受。
“數字城市”不僅僅是一個概念。與發達國家相比,中國開始了數字化城市晚起點高,城市化同步推進數字化,高憑借新的技術,完全實現跨越式發展。前景未來,從數字地球,數字城市,數字國家再次數字化社區,將逐步成為現實,將成為未來人類社會,科學發展,和諧發展,高品質的生活主要的方式,也將成為未來生存和發展的城市隨著現代化管理的重要途徑。在數字城市建設中,三維模型為政府及各行業提高工作效率和管理水平,決策科學化提供了數據基礎,并實現了各部門,各行業信息資源的集成和共享。
參考文獻:
[1] 朱慶,林琿.數碼城市地理信息系統——虛擬城市環境中的三維城市模型初探[M].武漢:武漢大學出版社,2004.
三維城市范文5
P鍵詞:A3 航空攝影 城市三維模型 紋理
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)04(a)-0046-03
三維城市模型的構建,一直是測繪領域的主要發展趨勢和熱門研究課題,在城市規劃、國土管理、通信、房地產、城市應急減災、虛擬現實等行業領域具有極為重要的應用價值。
目前業內針對城市三維建筑模型還沒有一個建模標準,筆者基于近兩年的項目與技術實踐,認為構筑數字城市中的模型數據應該至少包含以下要素:高精度的地形數據、準確的建筑模型以及真實的城市紋理和真實的要素模型等,這是城市最真實化的展示?;谧钫鎸嵉某鞘心P蛿祿?,才可以實現三維視角下的城市空間信息管理、查詢和分析,使普通用戶不僅能有接近現實世界真實的感受,也為專業用戶提供城市空間現狀更為真實、客觀和準確的數據分析。
1 A3航空攝影技術介紹
1.1 硬件簡介
2011年以色列VisionMap公司推出了大幅面A3數字航攝儀,將傳統框幅式與推掃式優點結合起來,并且配備300 mm超長焦距,可以高效率同步獲取正射和傾斜高分辨率影像。
A3數字航攝儀由存儲器、小型計算機、GPS、電源、控制終端接口及旋轉雙鏡頭組成。相機質量為35 kg,尺寸為53×53×53 cm,鏡頭數量2個,焦距300 mm。
1.2 主要技術特點
(1)300 mm超長焦距在相同航高下可以獲取超高分辨率影像數據,保證城市影像分辨率質量和效果。(2)109°超大視場角可以獲取超大幅面影像數據,不但采集效率高,還可以同步采集不同角度的影像。(3)70%以上超高重疊度可獲取同一地物的多角度觀測影像,保證航帶間影像加密點數量,提高空三精度。(4)LightSpeed全自動數據處理系統,可以保證數據的生產效率。
2 三維模型制作方法
2.1 技術路線
基于A3航空攝影數據特點,同時吸收了傳統建模方法中手工制作的優點,形成了一套較完整的解決方案,可以有效解決傳統城市三維建模的不足。
該方案利用A3數字航攝儀提供的超大幅面立體像對(superlarge format,SLF)同步采集建筑物矢量模型、地形,并利用大角度傾斜影像映射建筑模型側面紋理。另外,為了彌補航空采集不足,地面底商、樓宇遮擋以及小品等區域,通過地面拍照方式進行采集制作,如圖1所示。
該技術路線具有如下特點:
(1)利用A3高空航空攝影的作業方式,可以進行大面積、高效率的采集,特別適合大范圍、快速的城市建模需求。(2)超大幅面立體像對(SLF)可以用于采集準確的建筑物輪廓幾何信息,并同步提取高分辨率的紋理,節省紋理單獨制作環節。(3)A3長焦距影像可以制作城市準真正射影像,保證城市密集區的視覺效果,與三維模型整合的三維場景更真實。(4)此種方式建立的建筑物模型為單體的、對象化的模型,可以對各個模型進行單獨的加工、修改、編輯,甚至添加各種屬性信息。(5)實景模型數據精確,三維GIS分析結果準確度更高,可以滿足規劃、國土、城市管理等領域的應用需求。
2.2 三維模型制作
利用超大幅面立體像對(SLF)進行三維模型的制作。在立體采集環境的支持下,類似傳統DLG采集模式,采集建筑物幾何信息。較傳統航攝相機,SLF立體像對由于視場角度大,可以最大可能采集到建筑物側面幾何信息,如圖2所示。
2.3 實景紋理制作
(1)傾斜影像空間定位。
經過空三加密輸出的SLF立體像對具有精確的影像外方位元素,可以準確恢復每張影像的空間位置,具有精確的三維坐標信息,如圖3所示。
(2)紋理制作。
在制作出高精度的體框模型后,基于定位后傾斜影像本身的特點,結合數字三維及空間幾何投影技術選取每個模型面,獲得其角點的物方坐標(X,Y,Z),已知傾斜影像的外方位元素及傾斜影像本身的投影框物方坐標(X,Y,Z),通過判斷每張傾斜影像與該模型面是否相交篩選出與之模型面對應的所有影像集,然后利用共線方程,計算出所選模型面在每張像片上的投影像點坐標(x,y),通過篩選算法按照影像質量及影像投影面最優原則將相應影像集排序,挑選最優影像稍作編輯,最后將所選像片紋理部分截取并計算出紋理坐標自動映射到模型面上,從而實現實景三維模型的自動化紋理提取映射功能,如圖4所示。
3 應用案例
2014年4月,在長沙市選取了約50 km2建成區進行A3影像數據采集,為了更好采集側面紋理,測區采用雙向交叉飛行方式,測區技術參數見表1。
該項目制作完成1∶1 000數字高程模型(DEM)、數字正射影像(DOM),并針對核心區進行了實景城市模型制作,如圖5所示。
4 三維建模技術探討
三維城市范文6
文獻標識碼: A城市規劃具有一定的調控作用,是城市未來建設與發展中的控制方法,三維可視化GIS在城市規劃中的應用,解決了城市規劃中的復雜問題,如:杜絕土地資源浪費問題、土地規劃布局問題等,優化城市規劃中的協調與控制措施。三維可視化GIS中涉及到大量的科學技術,構建三維立體化的規劃空間,協助城市建設,保障城市建設的準確性,打破城市規劃中的地理限制。一、三維可視化GIS在城市規劃中的應用三維可視化GIS在城市規劃中強調了三維與可視化的優勢,其在城市規劃中發揮重要的作用。城市規劃與生活、發展和經濟建設存在直接的關系,一旦出現規劃問題,就會產生較大的影響。城市規劃包括交通、建筑等多項內容,決定了城市未來建設的方向。三維可視化GIS在城市規劃中,可以按照城市現狀提供三維立體的圖像,城市規劃人員能夠準確把握城市規劃的方向,保障城市規劃中各個對象之間的協調性,同時利用三維可視化GIS修改城市規劃的方案,分析三維可視化GIS在城市規劃中的應用重點。1、三維可視化GIS的工作內容城市規劃有明確的目標,三維可視化GIS應用中需要以城市規劃目標為主,科學的安排輔助工作[1]。首先規劃人員利用三維可視化GIS建立城市規劃的模型,主要以城市地形、地貌為主,大致規劃出城市的根本布局;然后構建三維立體化的城市模型,模型中應該包括城市中的建筑、綠化帶實際市政工程的分布情況,反應出城市規劃的現行狀態,提供可視化的城市信息;最后是形成三維可視化的地形圖,以電子地圖的形勢存儲到計算機內,構建三維狀態的城市景觀,為規劃人員提供虛擬的規劃地圖,然后規劃人員通過對電子地圖進行修改、評估,保障城市規劃方案的可實施性。2、三維可視化GIS應用實例分析例舉城市規劃中的三維可視化GIS應用,分析三維可視化GIS的應用實例,城市規劃對三維可視化GIS的應用主要體現在兩個方面,分析如下:2.1 評估城市規劃的方案
三維可視化GIS具有綜合、系統的優勢,可以將城市規劃的整體布局圖存儲到電腦內,規劃人員在電腦內在線跟蹤城市規劃的路線,評估規劃路線是否具有實施的意義,而且規劃人員利用三維可視化GIS商討城市同一地點的規劃方式,同時討論該點城市規劃的布局、空間分布等,避免出現規劃矛盾,提高城市規劃的判斷能力,體現三維可視化GIS在城市規劃中的輔助作用,精確城市規劃方案的評估結果,保障城市規劃的合理性。城市規劃涉及到多項方案,規劃人員通過三維可視化GIS評估規劃方案的價值,選擇可以應用到城市規劃中的方案,解決方案中的規劃矛盾和相關問題。2.2 提供虛擬城市規劃圖
城市規劃中比較常用的是二維的規劃圖,增加了城市規劃的難度,達不到簡化和靈活的標準[2]。三維可視化GIS的優勢明顯,其可為城市規劃提供虛擬的規劃圖,打破二維規劃的局限,促使城市規劃中的建筑、交通、景觀等都可匹配到同一個三維空間中,通過電腦清晰的表達出來。虛擬城市規劃圖在三維可視化GIS的作用下,可以自主更改多項因素,如:景觀結構、室外光線等,營造仿真的規劃環境,實現虛擬狀態下的城市規劃。虛擬城市規劃圖是主要的途徑,展示了城市的基礎規劃,雖然屬于虛擬化的規劃圖,但是優勢明顯,其效益遠高于二維規劃地圖,也是三維可視化GIS應用的主要目的,致力于完善城市規劃圖的信息化應用。二、城市規劃中三維可視化GIS的關鍵技術結合三維可視化GIS在城市規劃中的有效應用,例舉三維可視化GIS的關鍵技術,提高其在城市規劃中的應用效率。1、三維技術三維技術的基礎是三維坐標,利用光學與電子操作,促使三維城市具有可調節的功能,利用多樣化的方式表現出城市規劃的現行狀態。三維技術屬于根本性操作,其對動態的要求高,促使城市規劃具備立體表現的優勢。2、可視化技術
可視化技術借助計算機實現可視化的圖像處理,將城市規劃的信息轉化成圖像形式,輔助規劃人員決策??梢暬夹g與GIS的結合,提供了強化的信息處理渠道,有效描述城市規劃的屬性信息,形象的表達城市規劃的內容,降低城市規劃的操作難度。3、虛擬現實技術虛擬現實技術的融合性強,融入了圖像、傳感等多項技術,屬于信息化的產物,虛擬現實城市后轉化成三維的表達方式,促使規劃人員能夠體會到仿真的三維城市環境,體現虛擬現實交互操作的可行性,在計算機中形成小型的城市現狀,方便規劃人員參考。4、GIS技術
GIS技術用于分析城市規劃中的空間信息,主導了城市規劃中的資源和環境。近幾年,GIS技術的發展速度非??欤咝У墓芾沓鞘幸巹澲械目臻g屬性,通過GIS技術可以快速掌握城市規劃的信息,輔助規劃決策,同時監督城市規劃的動態變化,形成了信息化的交流平臺。5、空間數據庫技術