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數(shù)字城市三維建模

1、數(shù)字城市三維建模介紹

隨著科技的不斷發(fā)展,城市的信息化成為了必然的趨勢(shì),數(shù)字城市的不斷完善已經(jīng)成為城市發(fā)展的基礎(chǔ)依據(jù),成為城市信息化建設(shè)的目標(biāo)。數(shù)字城市三維模型建設(shè)已成為城市信息化的重要部分。

三維建模作為“數(shù)字城市"地理空間框架建設(shè)工程的一個(gè)重要組成部分，模型數(shù)據(jù)成果能較好從多角度體現(xiàn)城市的立體景觀，較直觀且真實(shí)地還原城市風(fēng)貌，為城市的規(guī)劃、建設(shè)，以及民眾生活帶來便利。

三維模型按照精度劃分為三大類：可量測(cè)實(shí)景三維，分析應(yīng)用展示三維，一般展示三維。而每類型的精度要求又可拆分為平面精度、高程精度、紋理精度、表現(xiàn)精度四個(gè)方面。

可量測(cè)精細(xì)三維。一般通過地形測(cè)量和航空攝影測(cè)量、機(jī)載Lidar分別獲取地物的各點(diǎn)、線、面的平面和高度空間坐標(biāo)，再利用航測(cè)的立體像對(duì)采集地物的高度和頂部結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)地采集紋理，采用建模平臺(tái)生產(chǎn)模型。一般量測(cè)實(shí)景三維地理精度一般在分米級(jí)，具有技術(shù)成熟、精度較高、成本較高、儀器設(shè)備可與常規(guī)測(cè)量工程共用等特點(diǎn)，是目前“數(shù)字城市"地理空間框架建設(shè)三維建模部分用得較多的方式；

分析應(yīng)用展示三維。一般通過低分辨率衛(wèi)星影像（地面分辨率小于0.5米）獲取地物的平面空間位置，通過樓層數(shù)結(jié)合推斷的層高估算建筑等地物高度，再根據(jù)實(shí)地采集的照片修改地物的細(xì)部結(jié)構(gòu)和高度，形成位置、大小、高度相對(duì)正確的模型成果。分析應(yīng)用展示三維的精度一般為米級(jí)，有技術(shù)要求不高，建模效率高，成本適中的特點(diǎn)，現(xiàn)多用在部分源數(shù)據(jù)缺乏，投入有限，主要用于展示、一般分析、搜索、定位的“數(shù)字城市"建設(shè)項(xiàng)目中，為政府和民眾提供較完整，較真實(shí)，能跑動(dòng)，直觀的數(shù)據(jù)參考；

2、產(chǎn)品功能

三維數(shù)據(jù)管理平臺(tái)是空間信息和服務(wù)的可視化交互平臺(tái)，產(chǎn)品基于統(tǒng)一的架構(gòu)體系，面向 Web 端和移動(dòng)端，提供了功能強(qiáng)大、性能*、展示效果豐富的 SDK 開發(fā)包，幫助用戶快速構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)富客戶端和輕量級(jí)移動(dòng)端 GIS 應(yīng)用?？梢宰远x三維可視化場(chǎng)景，能夠快速地完成海量數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)瀏覽、圖層控制，并且支持插件的自動(dòng)更新等功能，便于打造三維可視化地理信息客戶端。

平臺(tái)中建（構(gòu)）筑物、道路、水域等對(duì)象在三維可視化的前提下仍然具備可準(zhǔn)確量測(cè)、編輯、計(jì)算、視線分析以及三維視域分析等常用功能，同時(shí)，具備專業(yè)定制服務(wù)功能（根據(jù)用戶需求提供不同功能服務(wù)）。

1）場(chǎng)景瀏覽：可實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的縮放、平移、俯仰等漫游操作，支持選中物體后進(jìn)行快速定位和繞對(duì)象旋轉(zhuǎn)等操作。

2）圖層風(fēng)格設(shè)置：系統(tǒng)應(yīng)能提供圖層風(fēng)格設(shè)置功能，如配置符號(hào)、顏色、大小、拉伸高度和貼圖等。

3）專題圖配置：系統(tǒng)應(yīng)支持三維單值、分段以及統(tǒng)計(jì)專題圖的設(shè)置，通過修改對(duì)象屬性來達(dá)到動(dòng)態(tài)更改三維顯示效果。

4）場(chǎng)景圖層管理：可設(shè)置三維場(chǎng)景中矢量和模型圖層中對(duì)象的和最小可見距離。

5）飛行管理：提供編輯制作飛行路線以及支持飛行站點(diǎn)各類參數(shù)功能，支持通過腳本控制在到達(dá)某站點(diǎn)時(shí)進(jìn)行圖層的增刪、功能展示等操作。

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

7）平臺(tái)提供多種測(cè)量功能，包括坐標(biāo)、長(zhǎng)、寬、高、面積、體積、方位角、坡度、轉(zhuǎn)彎半徑等測(cè)量功能。

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

9）平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量模式，可以基于實(shí)景影像（傾斜影像、街景影像）進(jìn)行立體測(cè)量、基于三維數(shù)據(jù)進(jìn)行空間測(cè)量、基于平面數(shù)據(jù)進(jìn)行平面幾何測(cè)量、基于激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行多種空間測(cè)量。

如上圖 空間距離測(cè)量

如上圖 高度測(cè)量

如上圖 空間面積測(cè)量

3、行業(yè)應(yīng)用

3.1 數(shù)字高程模型（DEM）

數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)可以由傾斜攝影數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)業(yè)加工處理后獲得。相比傳統(tǒng)數(shù)字高程模型制作方式，在同樣航飛工作量基礎(chǔ)上，利用傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)可節(jié)省大量外業(yè)控制點(diǎn)測(cè)量工作，制作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(jù)，運(yùn)用相關(guān)軟件和已建立的數(shù)字高程模型，能快速制作城市1:2000的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)，價(jià)格低廉，而且適用于數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)的更新。數(shù)字正射影像具有現(xiàn)勢(shì)性、直觀性、信息性等特點(diǎn)。它可作為背景控制信息，評(píng)價(jià)其它數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)實(shí)性和完整性，為公共安全和交通管理等應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

3.3 大場(chǎng)景三維模型（TIN）

傾斜影像建模軟件--Street Factory 系統(tǒng)通過對(duì)獲得的傾斜影像進(jìn)行幾何處理、多視匹配、三角網(wǎng)構(gòu)建，提取出典型地物的紋理特征，并對(duì)該紋理進(jìn)行可視化處理，最終得到三角網(wǎng)模型。依托 Pixel Factory 的影像解譯和并行處理能力，Street Factory 僅依靠?jī)A斜影像，無(wú)需 LIDAR 等輔助設(shè)備，便可以提供逼真的建模場(chǎng)景和智能的處理流程，構(gòu)建不同層次細(xì)節(jié)度(LoD)下的三角網(wǎng)模型，依托Street Factory建設(shè)出的模型在精度、效率、真實(shí)度等方面都有很大的優(yōu)勢(shì)。

3.4 1:2000政務(wù)電子地圖

政務(wù)電子地圖數(shù)據(jù)具有多政府部門關(guān)注和使用頻率較高、非僅某一業(yè)務(wù)部門關(guān)注的特點(diǎn)，其主要用途是為全市各政府部門的電子政務(wù)應(yīng)用提供一張統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的地理底圖。

4、應(yīng)用案例

在智慧城市實(shí)景三維影像數(shù)據(jù)建設(shè)中除了生成傾斜影像與可量測(cè)實(shí)景三維影像外，還可以生成DEM(數(shù)字高程模型)、DOM（數(shù)字正射影像）、大面積的TIN（不規(guī)則三角網(wǎng)）模型以及1:2000的政務(wù)電子地圖等多種數(shù)據(jù)成果，下面主要介紹以下幾種數(shù)據(jù)成果：

4.1 上海洋山港工業(yè)園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)精細(xì)模型（LOD 3）

工廠模型效果圖

管道細(xì)部效果

4.2 南通市城市三維建模

5、銷售案例

貴陽(yáng)市規(guī)劃局

鄭州市

濱州市局

襄陽(yáng)市襄州區(qū)農(nóng)經(jīng)管理局

武宣縣

：黃經(jīng)理