城市三维可视化快速建模与浏览系统的研究
三维城市建筑模型渲染与搜索的关键技术的开题报告
三维城市建筑模型渲染与搜索的关键技术的开题报告一、选题的背景和意义随着城市的不断发展和现代化进程的加速，人们对城市规划、建筑设计等方面的需求不断增长，而三维城市建筑模型渲染与搜索则成为了这一领域中的关键技术之一。
其优势在于可以实现对城市的整体性、立体性的展示，同时也方便对建筑的具体信息和属性进行检索和分析，为城市规划和建筑设计提供更为精细的分析和支持。
同时，三维城市建筑模型渲染与搜索技术也被广泛应用于虚拟现实、游戏、电影等领域，具有广阔的应用前景和市场潜力。
二、研究内容和方法本课题的研究内容主要包括以下方面：1.三维建模技术：利用建筑设计软件，对城市建筑进行三维建模并生成建筑模型。
2.渲染技术：采用图形学渲染技术，对三维建模后的建筑模型进行丰富的材质贴图和光照处理，使其更加逼真。
3.搜索技术：借鉴互联网搜索引擎的机制，对三维建模后的建筑模型进行索引和分类，提高搜索效率和准确度。
本课题的研究方法主要包括文献综合调研、实验分析和案例研究等。
三、预期成果和应用价值通过本课题的研究，预期达成的成果包括：1.实现三维城市建筑模型的优化和渲染，提升建筑模型的逼真度和美观度。
2.建立三维城市建筑模型搜索引擎，实现对建筑模型的检索和分类。
3.开发相应应用软件，将所研究的技术应用到城市规划、建筑设计、虚拟现实、游戏等领域中。
此外，本课题的研究结果对于城市规划、建筑设计和虚拟现实等领域都具有重要的实际应用价值，能够提高城市规划和建筑设计的精度和效率，为虚拟现实和游戏等领域提供更加真实和逼真的视觉体验，具有重要的社会意义和经济价值。
智慧城市可视化系统的建模与开发实践
智慧城市可视化系统的建模与开发实践智慧城市是信息技术与城市管理相结合的产物，旨在提供智能化的城市服务，提升城市的可持续发展和居民的生活质量。
为了实现智慧城市的目标，可视化系统的建模与开发扮演着重要的角色。
本文将探讨智慧城市可视化系统的建模与开发实践，并介绍其中的关键技术和方法。
1. 引言智慧城市可视化系统作为智慧城市管理和决策的工具，通过将大量的城市数据进行整合、可视化展示，帮助决策者和管理者更好地了解城市的运行状况和问题所在，从而制定科学有效的管理策略和决策方案。
因此，智慧城市可视化系统的建模与开发对于实现智慧城市的目标具有重要意义。
2. 智慧城市可视化系统的建模智慧城市可视化系统的建模过程包含以下几个关键步骤：2.1 数据采集与整合智慧城市可视化系统的建模首先需要采集和整合来自各个城市部门和系统的数据，包括但不限于交通、能源、环境、人口等方面的数据。
采集到的数据需要经过预处理和清洗，确保数据的质量和可用性。
2.2 数据存储与管理建模过程中的数据需要进行存储和管理，以便系统能够快速、准确地提取和显示数据。
常用的数据存储方法包括关系型数据库和分布式存储系统，将数据按照一定的结构存储，提高数据的检索效率和处理速度。
2.3 可视化模型设计在数据采集与整合完成后，需要根据具体的应用场景和需求设计可视化模型。
可视化模型包括地图显示、图表分析、图形渲染等技术，通过图像和图表的展示方式，直观地呈现城市数据的情况和变化趋势。
3. 智慧城市可视化系统的开发实践智慧城市可视化系统的开发实践需要结合具体的场景和需求，使用适当的工具和技术实现系统的功能和模块。
3.1 前端开发前端开发是实现用户界面和交互功能的重要环节。
开发者可以使用HTML、CSS、JavaScript等前端开发技术，设计和构建用户友好的界面。
此外，前端开发还可以采用可复用的UI组件库和数据可视化库，提高开发效率和用户体验。
3.2 后端开发后端开发主要负责数据的存储、处理和管理。
三维可视化技术在城市规划中的应用研究
三维可视化技术在城市规划中的应用研究在城市规划中，三维可视化技术是一项非常重要的工具。
它可以帮助城市规划师们更好地理解和探究城市的空间结构和风貌，以及预测未来城市的变化趋势。
本文将从三个方面探讨三维可视化技术在城市规划中的应用研究。
一、三维可视化技术在城市设计中的应用三维可视化技术可以帮助城市规划师们更好地展示和表达设计理念，以及对城市空间的技术分析和评价。
这项技术可以描绘出城市的立面、风貌和地形等，从而真实地模拟城市的空间特征和利用功能。
此外，三维可视化技术还可以为城市规划师提供设计好的方案，使其更好地理解和评估设计效果，从而提出更优化的设计方案。
二、三维可视化技术在城市交通规划中的应用在城市交通规划中，三维可视化技术可以为规划师们提供更详实的信息，因为它能将空间信息和实物信息直观地表达出来。
比如，三维可视化技术可以将交通流的轨迹分析出来，绘制出城市的交通流图，以此来对城市交通流进行分析和规划。
此外，三维可视化技术还可以通过模拟行车过程，形成城市交通规划模型，从而更好地把握城市交通的规划和改造。
三、三维可视化技术在环保和自然资源利用方面的应用在环保和自然资源利用方面，三维可视化技术也具有很大的应用价值。
比如，在水资源利用方面，三维可视化技术可以将水资源流动情况进行模拟和可视化，洞悉资源的分布和利用情况，以此指导水资源的优化利用和保护。
在空气污染方面，三维可视化技术还可以将城市大气环境进行估价和评估，以此为产业发展和城市建设提供指导和方向。
综上所述，三维可视化技术在城市规划中具有重要的应用价值和研究意义。
其可帮助我们更好地了解和探究城市的空间结构和风貌，以及预测未来城市的变化趋势。
在未来的城市规划中，三维可视化技术将发挥越来越重要的作用，为我们创造更美好的城市生活和环境。
城市三维可视化系统的建设与应用
文 献 标 识 码 ： Ｂ
城 市 三 维 可 视 化 系统 的建 设 与应 用
杜 磊 ， 大明 宋
（ 镇江市勘察测绘研究 院 ， 江苏 镇江 摘 ２２ ０ ） １０ １ 要 ： 绍了“ 介 镇江市三维 可视化快速 建模 与浏览 系统” 的建设 和应 用情 况， 并就 海量数 据动 态浏览 的关键技 术进
数据进 行 管理 、 展示 、 析 、 合应 用 ， 为一个 非 常 有 分 融 成
价值 的研究 方 向 。
２ 系统 概 述
镇 江 市 三 维 可 视 化 快 速 建 模 与 浏 览 系 统 （ Ｊ— Ｚ Ｓ Ｖ Ｉ） Ｒ Ｓ 的主要 目标 足建 立 一个 方 便 应 用 的交 互 式 虚 拟
２１ ０ ０年 ８川
城
市
勘
测
Ａｕ ２０１ ｇ． ０ Ｎｏ ４ ．
第 ４期 文章 编 号 ：６２ ８６ （ ０ ０ ０ — ３ ０ １７ — ２ ２ ２ １ ） ４ ３ — ３
Ｕｒ ｎ Ｇｅ ｔｃ ｎｉａ ｎｖ ｓｉａｉ ｎ ＆ Ｓ ｖ ｙ ｎ ｂａ ｏｅ ｈ ｃ ｌＩ ｅ ｔｇ ｔｏ ｕｒｅ ｉ ｇ
收 稿 日期 ：０ ９ ｌ— ０ ２０一 ２ ８ 作 者 简 介 ： 磊 （９ ８ ） 男 ， 程 师 ， 要 从 事 地 理 信 息 系 统 应 用 研 究 。 杜 １７ 一 ， 工 主
２１ ０ ０年 ８月
项 目集成 Ｇ Ｓ Ｇ Ｓ Ｒ 、 拟 仿 真 、 绘 、 Ａ 等 多 种 Ｉ、 Ｐ 、 Ｓ 虚 测 ＣＤ
技术 的综合 应用 ， 且对 底 层 基 础 控 件 进 行 研 究 与 开 并
发 ， Ｇ Ｓ Ｇ Ｓ Ｒ 、 Ｒ（ 拟 现实 ） 对 Ｉ 、Ｐ 、Ｓ ｖ 虚 等技 术 的结合 应用
三维城市模型构建与可视化技术研究
三维城市模型构建与可视化技术研究在当今数字化时代，城市的发展和规划正逐渐依赖于先进的技术手段。
三维城市模型构建与可视化技术作为其中的重要组成部分，为城市的规划、设计、管理以及公众服务提供了全新的视角和强大的工具。
三维城市模型是对真实城市环境的数字化重现，它包含了城市中各种地理、建筑、设施等元素的三维几何形状、纹理、属性等信息。
构建这样一个精确而丰富的模型并非易事，需要整合多源数据，包括测绘数据、卫星影像、航空摄影、建筑设计图纸等。
这些数据来源各异，格式多样，精度和分辨率也不尽相同，因此数据的预处理和融合是构建三维城市模型的关键步骤之一。
在数据预处理阶段，需要对原始数据进行清洗、矫正和转换，以确保数据的准确性和一致性。
例如，对于测绘数据，可能需要纠正测量误差，将不同坐标系的数据统一转换到同一坐标系下；对于卫星影像和航空摄影，需要进行正射校正和图像增强处理，以提高图像的清晰度和可读性。
数据融合则是将来自不同数据源的信息整合到一个统一的模型中。
这需要解决数据的空间匹配、属性关联和精度协调等问题。
例如，将建筑设计图纸中的建筑轮廓与实地测绘的建筑高度数据相结合，构建出具有准确外形和高度的三维建筑模型。
构建三维城市模型的方法主要有基于几何建模和基于图像建模两种。
几何建模方法通过直接构建物体的几何形状来创建模型，如使用多边形网格、曲面片等。
这种方法可以生成精度较高、细节丰富的模型，但建模过程较为复杂，工作量大。
基于图像建模则是利用图像数据来恢复物体的三维形状，例如通过立体摄影测量、单张图像的结构恢复等技术。
这种方法相对简单快捷，但模型的精度和细节往往受到图像质量和拍摄条件的限制。
在实际应用中，常常会结合两种方法的优点，以提高建模效率和模型质量。
例如，对于城市中的重要标志性建筑，可以采用几何建模方法精细构建；而对于大面积的普通建筑和地形，可以基于图像建模快速生成大致形状，然后再进行局部修正和细化。
完成模型构建后，可视化技术的作用就凸显出来。
城市景观三维可视化系统的应用研究——以青岛市为例
城市景观三维可视化系统的应用研究——以青岛市为例摘要为了全面、综合地安排城市空间,合理利用土地,实现对城市景观的合理规划和管理,对城市景观三维可视化系统进行了研究。
利用数据三库(DEM、DOM、DLG)一体化管理的功能,并基于数字摄影测量工作站(DPW)在VRMAP软件下建立三维城市模型。
利用航空相片,通过数字摄影测量工作站制作数字地面高程模型(DEM)及正射影像(DOM),两者通过地理坐标叠加套合,生成地表模型。
然后对模型进行编辑和贴纹理,建筑物顶面的纹理可以从航空像片及DOM上提取,侧面的纹理要用数码相机在实地拍摄。
对于独立地物(如树、电杆、花坛等)可用VRMODEL或3DMAX单独建立,力求形象逼真。
对于建筑物、街道(包括路坎)、独立地物(包括树、路灯、花坛等)、三维注记等,将三维模型与地表模型精确套合,在统一的坐标体系中逼真表现三维景观,从而为三维空间信息的查询和分析奠定了基础。
对城市实体的数据进行采集与数字建模,并将三维城市景观模型应用到城市景观设计,城市景观规划,城市景观评价,城市景观设施查询等领域,建立三维可视化应用系统,实现对应用系统的三维可视化操作和分析。
结果表明上述方法切实可行,所形成的城市景观三维系统能够实现对城市景观的规划和管理。
关键词城市景观;三维模型;可视化;数据库;山东青岛StudyonUrbanLandscapeThree-dimensional Visualization System——TakingQingdao City as an ExampleZHAO Qun 1MA Xiao-yan 1 *GAN Yu-liang 2HU Zhen-biao 2(1BeiJing Agriculture College Department ofLandscape Architecture,Beijing 102206; 2Qingdao Municipal Institute ofSurveying and Mapping Survey in Shandong Province)AbstractIn order to make a reasonable arrangement of urban space,make rational use of land on the urban landscape to achieve a reasonable planning and management,the urban landscape of three-dimensional visualization system was studied.In this paper,basing on three library data(DEM,DOM,DLG)integration of management function,and digital photogrammetry workstation(DPW),three-dimensional model of the city was built. By using of air photographs,through digital photogrammetric station on the ground elevation making model(DEM and DOM ),the geographical coordinates were superimposed together,and the surface model was generated. And then,the model was edited and texture pasted. Top surface texture of the buildings was extracted from the air and photograph on DOM. Oblique texture was obtained on the ground by digital camera. Independent features(such as trees,poles,flower beds,etc.)could be used to establishseparate VRMODEL or 3DMAX for seeking realistic image. In order to review the real performance of three-dimensional landscape in the unified system of coordinates,in buildings,streets(including Hom Road),independent features(including trees,street lamps,parterre,etc.),three-dimensional notes,and so on,three-dimensional model and surface model were nested precisely. This method made the foundation for three-dimensional space of information inquiry and analysis. Applying it to the urban landscape design,landscape planning,urban planning,evaluation of the urban landscape,and landscape landscape facilities inquiry,three-dimensional visualization application system was set up,and the application system for visualization and analysis operations was realized. The results showed that the above practical method was practicable,and the urban landscape of three-dimensional system could be realized in planning and management of urban landscape.Key wordsurban landscape;three-dimensional model;visualization;database;Qingdao Shandong改革开放以来,随着经济的快速发展,我国城市化进程取得了前所未有、举世瞩目的成就。
3D城市模型构建与可视化技术探讨
3D城市模型构建与可视化技术探讨在当今数字化时代，3D 城市模型构建与可视化技术正以惊人的速度发展，并在众多领域发挥着重要作用，如城市规划、建筑设计、交通管理以及虚拟现实等。
这项技术为我们提供了一种全新的方式来理解和感知城市空间，让我们能够更直观、更全面地把握城市的结构和功能。
一、3D 城市模型构建的基础要构建一个准确、精细的3D 城市模型，首先需要大量的数据采集。
这些数据来源多种多样，包括卫星图像、航空摄影、地面测量以及建筑图纸等。
通过这些手段，我们可以获取城市的地形地貌、建筑物的形状和位置等基本信息。
在数据采集完成后，接下来就是数据处理和建模的过程。
这需要运用到多种技术和工具，比如地理信息系统（GIS）、计算机辅助设计（CAD）以及 3D 建模软件等。
建模的方法也有多种，常见的有基于多边形的建模、参数化建模和基于点云的建模等。
基于多边形的建模是一种较为传统的方法，通过创建三角形或四边形的网格来模拟物体的表面。
这种方法在表现复杂的几何形状时具有一定的优势，但对于大规模的城市模型构建，可能会面临数据量过大和处理速度慢的问题。
参数化建模则是通过定义一系列的参数和规则来生成模型，具有较高的效率和可编辑性。
但它对于建模人员的专业知识和经验要求较高。
基于点云的建模则是利用激光扫描或摄影测量获取的点云数据直接构建模型，能够较为真实地反映物体的形状和细节，但数据处理的难度较大。
二、3D 城市模型的可视化技术有了 3D 城市模型，如何将其以生动、直观的方式呈现出来也是至关重要的。
可视化技术在这方面发挥着关键作用。
一种常见的可视化方式是使用三维渲染引擎。
这些引擎能够根据模型的几何形状、材质和光照等信息，生成逼真的图像。
通过调整光照参数、材质属性和视角，可以营造出不同的视觉效果，让用户仿佛置身于真实的城市环境中。
虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的出现，为 3D 城市模型的可视化带来了全新的体验。
通过佩戴 VR 设备，用户可以完全沉浸在虚拟的城市环境中，自由地探索和交互。
大规模三维城市高效可视化关键技术研究的开题报告
大规模三维城市高效可视化关键技术研究的开题报告一、研究背景与意义随着城市化进程的不断加快，城市规模不断扩大，城市景观的三维化成为一个趋势。
在城市规划设计中，三维城市模型已经成为了必备的工具。
然而，随着城市规模的增加和细节的增多，传统方法已经不能够满足对于三维城市模型越来越高的要求。
因此，大规模三维城市高效可视化关键技术的研究就成为了必须解决的一个课题。
本研究的目的是探究大规模三维城市高效可视化的关键技术，以此来提高三维城市模型的细节和精度，提高城市规划设计的质量，为城市化进程提供有益的支持。
二、研究内容1.大规模三维城市数据的获取将大规模城市的三维空间数据进行语义化的分类处理，然后采用先进的扫描仪、遥感影像等技术，高效准确地获取大规模城市的三维数据。
2.三维城市模型的构建在三维数据获取的基础上，采用模型构建技术，将三维数据转化为三维模型，并添加纹理、光照等效果，使得建模结果更加真实。
3.多维数据的快速融合结合多源数据，采用数据融合技术，将不同来源的多维城市数据融合到一个统一的三维场景中，实现多种数据类型的快速融合。
4.智能化的可视化算法采用智能化算法，如OpenGL、OpenGLES等技术，提出高效的三维场景渲染算法，大规模三维城市数据的高效可视化。
三、研究意义本研究的意义在于提升城市规划设计的质量，增强公众对于城市化进程的理解和支持，同时也可以在相关领域创造出较高的经济和社会价值。
在后续的工作过程中，通过结合实际应用，逐步探索和完善大规模三维城市高效可视化技术，为城市化进程提供有力的信息技术支持，进一步推动相关领域的发展和创新。
基于Web的城市三维景观可视化体系设计思路研究
近 些年 来 ， 着 数字 城 市的 提 出 、 随 研 筑 物 等 ， 通过 对 体 的 描 述 实 现 ３ 空 间对 象 Ｄ 究、 发展 ， 为数 字 城 市 基 础 的 城 市 三维 景 表 示 。 优 点 是 易 于 表 达 三维 空 间 属 性 的 作 其 观地理信 息系统３ Ｓ Ｉ（Ｄ Ｕｒ ａ ｃｎ 非 均衡 变 化 ， 于 空 间操 作 和 分 析 ， 占 用 Ｄ Ｕ Ｇ Ｓ３ ｂ ｎ Ｓ ｅ ｅ 便 但 Ｇｅ ｇ ａ ｈｉ Ｉ ｏ ｍａｉｎ ｙ ｔｍ）它在 区 存 储 空 间较 大 ， ｏ ｒ ｐ ｃ ｎｆｒ ｔｏ Ｓ ｓｅ ， 计算 速 度 也 较 慢 ；３混合 或 （） 域 开 发 规 划 、 宅 小 区 综 合 管 理 、 政 管 集 成 数 据 模 型 。 合 数 据 模 型 是 将 两 种 或 住 市 混 理 、 共 交通 、 境 保 护 、 源 调 查 、 施 管 两 种 以 上 不 同 的 数 据 模 型结 合 起 来 ， 长 公 环 资 设 取 理 、 信 与 旅 游 应 用 等 方 面 的 优 势 越 来 越 补 短 ， 满 足 需 要 。 电 以 为 人们 所 关 注 。 另一 方 面 ， 随着 真 实 感 计 算 １ ２ 城市 三 维景 观模 型可 视 化 ． 机 图 形 显 示 技 术 的 发 展 和 硬 件 的 快 速 发 目前 可 基 于 微 机 应 用 的 三 维 图 形 库 有 ｎＧＬ、 ｒ ｃ ３ 、 ｉ Ｖ ＲＭ Ｌ、 ａｖ ３ Ｄｉ ｅ ｔ Ｄ Ｇｌｄｅ、 Ｊ ａ Ｄ 展， 为人 们 描 述 现 实 中 的 三 维 世 界 提 供 了 Ｏｐｅ 很 大 的 方 便 和 可 能 性 。 些 使 得 数 字城 市 等 。 一 般 的Ｐ 机 用 户而 言 ， 这 对 Ｃ 目前 比较 合 适 三 维 景 观 可 视 化 的 理 论 、 用 研 究 成 为 了 的 底层 ３ Ａ Ｉ ｐ ｎ Ｌ Ｄ ｒｃ３ 这 两 应 Ｄ Ｐ 是Ｏ ｅ Ｇ 和 ｉ ｔＤ， ｅ 目前 国 际上 ＧＩ Ｓ及其 相 关 学 科 研 究 的热 点 ， 种 接 口都 提 供 高 性 能 的３ Ｄ图 形 处 理 能 力 ， 有 关 这 方 面 的实 践 也 已 经 展开 。 其 特 性 受 到 许 多 硬 件 的 支 持 ， 本 身 已 经 其 成 为 Ｐ 主 流 操 作 系 统 Ｗ ｉｄ ｗｓ 的一 部 Ｃ ｎｏ 中 １城市三维景观可视化过程 分。 目前 官 方 公布 的 Ｏ ｅ Ｇ 的最 新 版 本是 ｐｎ Ｌ 个 完 整 的 三 维 可 视 化 过 程 应 该 如 下 ＯＰ ｎ ｅ ＧＬ１ ２， ｒ ｃ ３ ． Ｄｉ ｅ ｔ Ｄ的 最 新 版 本 是 ｒ ｃ３ ０。 所 示 ， 括 模 型化 、 射 、 包 映 交互 三 个 过 程 。 其 Ｄｉｅ ｔ Ｄ９． 中模 型 化过 程 是 将 现 实 世 界 各 种各 样 的 三 无 论 采 用 何 种 三 维 空 间数 据 模 型和 建 维 可视 化 对 象 映 射 成 计 算 机 可 接受 的数 据 模方 法 ， 要使 用现 有 的３ ＡＰ （ 若 Ｄ Ｉ三维 应用 格 式 ， 而 产 生 可视 化 数 据 对 象 ， 射 过 程 程 序接 口） 行 系 统 的 开 发 ， 必须 将 模 型 从 映 进 则 的 含 义是 将 模 型 化 后 所 得 到 的数 据 映 射 成 数 据转 换 成３ Ａ Ｉ Ｄ Ｐ 能直 接 接受 的基 本 图元 种 易 于理 解 的表 示形 式 ， 括 可视 化方 案 形 式 。 包 在Ｏｐ ｎ Ｌ ｅ Ｇ 和Ｄｉ ｃ ３ ｒ ｔ Ｄ中基 本 的 图元 ｅ 的设 计 ， 需要 决定 在 最后 的 图像 中应该 看 形 式 是 面 、 、 。 际 上 各 种 三 维 体 的 绘 即 线 点 实 到 什 么 ， 如 何 将其 表 现 出来 － 又 交互 过 程 就 制 是 通 过 对 三 维 体表 面 或 内部 的 面 、 、 线 点 是通 过 灵活 、 效 的交 互界 面 使 用户 高效 地 的 绘 制 而 实 现 的 。 高 与可 视化 对 象打 交 道 ， 从不 同观 察 角 度和 详 细程 度观 察 可视 化对 象 。 市 三维 景观 系 统 ２城市三维景观可视 化总体结构 城 本 质上 就 是 这样 一 个 包 含 模 型 化 、 射 、 映 交 ２ １系统 总体 处 理流程 ． 互 三 个 过 程 的三 维 可 视 化 系 统 。 基于 Ｇ Ｓ Ｉ的数 字 城 市三 维景 观ｗ ｅ 可视 ｂ １ １城 市 三维 景观 数据 建模 ． 化 技 术 主要 有 底 层 Ｇ Ｓ 台 用 于 支持 矢 量 、 Ｉ平 构 建城 市 三维 景观 模 型 所需 要 的 数据 栅 格 形 式地 理空 间数 据 管 理 及 辅 助 生 成 景 包括 ： 建筑 物 的 高 度 数 据 ， 筑 物 的 几 何 要 观 模 型 、 型 地 理 空 间 定 位 、 型 空 间 分 析 建 模 模 素 数据 （ 表 示建 筑 物 的三 维 几 何外 形 特征 等 功 能 。 指 的 数 据 ）建 筑 物 及 地 面 的 影 像 纹 理 数 据 ， ， 城 市 三 维 景 观 中 地 形 、 筑 物 等 实 体 建 Ｄ Ｍ数 据 ， Ｅ 其他 数据 （ 植被 、 木等 有 关数 对 象 各 种 纹 理 的 主 要 来 源 是 航 空 影 像 ， 如 树 但 据 ）语 义 特征 及 拓 扑数 据 等 ， 点是 城 市空 是 由 于 航 空 影 像 是 从 空 中 向 下 的 中 心 投 、 重 间对象 的 几 何 、 理 数据 和 Ｄ Ｍ数据 。 纹 Ｅ 影 ， 此 屋 顶 纹 理 一 般 可 在 航 空 影 像 上 提 因 针 对 三 维 空 间数 据 模 型 的研 究 早 已成 取（ 除非 被 其 他 高 层建 筑 物 所遮 挡 ）而 墙面 ， 为３ Ｇ Ｓ 究领 域首 要 解决 的问题 而展 有 的 是 在 空 中 可 见 的 ， 在 航 空 影 像 上 提 Ｄ ＵＳ Ｉ研 可 开， 国际 国内 对 三维 空 间数 据 模 型 的研 究 ， 取 纹 理 ， 的 则 被遮 挡 ， 补 充 地 面近 景摄 有 可 大 致可 把 其 归纳 为 四类 ：１三维 矢 量 模 型 ， 影 影 像 。 观 地 形 可 通 过 导 入 ＤＥ （） 景 Ｍ数 据 、 即 基于 矢 量（ ｃｏ ） 边 界面 表 示 的模 型 。 ＧＲＤ 据 、 程 库 数 据 或 者 在 自定 义 的 范 Ｖｅ ｔ ｒ或 数 高 它 是用 一 些 基 元 及 其 组 合 来表 示 三 维 空 间 围 内建 立 虚 拟 场 景 的 基 本地 形并 配以 相 应 对象 ， 如格 网（ ｒ ）不规 则 三角 网（ Ｉ 、 Ｇｉ 、 ｄ Ｔ Ｎ）边 的 影 像 图来 创 建 。 市 三 维 景 观 中 诸 如 建 城 界表 示 （ Ｒ）参 数 函数 、 面 体 格 网（ Ｎ） 筑 物 之 类 的 空 间 实 体 模 型 可 通过 多种 方 式 Ｂ 、 四 ＴＥ 等 。２三 维栅 格模 型 ， 称 为 体 模 型 ， 是 创 建 ， （） 亦 它 如可 通 过把 ２ ＧＩ 中的 矢 量 区数 据 Ｄ Ｓ 基于体 元（ ｏ ｅ— ｏｕ Ｅｅ ｎ ） Ｖ ｘ ｌ Ｖ ｌｍｅ ｌｍｅｔ表示 的 按 照设 置 好 的 高 度进 行 批 量 建 筑物 建 模 ， 数据模型 ， ３ 如 Ｄ栅 格 （ ｒ Ｙ） Ａｒ ａ √ 叉 树 并 可 映 射 上 预 设 的 纹 理 ， 可 通 过 导 入 第 也 （ ｃｒｅ、 构 性 实体 几 何（ Ｓ ）这类 模 型 三 方 三 维模 型 如 ＋ ３ ｓ ｝ ｄ ｆ 建 立模 型 ， Ｏ ｔｅ）结 Ｃ Ｇ。 ． ｄ ， ．ｘ 来 侧 重 于 ３ 空 间体 的表 示 ， 矿 体 、 体 、 Ｄ 如 水 建 还 可 通 过 从 航 空影 像提 取 部 分 建 筑 物 几 何
城市三维建筑模型综合和可视化关键技术研究的开题报告
城市三维建筑模型综合和可视化关键技术研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的不断加快，城市规模越来越大，城市建设与经济社会发展密不可分。
城市建设需要大量的规划设计、土地利用分析、交通规划、环保评估等工作，而这些工作都需要依赖城市三维建筑模型的支持。
城市三维建筑模型不仅可以提供城市各个角度的全景展示，还可以对城市进行多个维度的展示，如建筑的高度、体积、层数、空间分布等。
在城市规划和设计中，城市三维建筑模型还可以实现模拟和预测，帮助城市规划师和设计师进行城市的规划和设计。
因此，城市三维建筑模型在城市建设和规划中起着至关重要的作用。
然而，城市三维建筑模型的建立和可视化存在许多技术难题。
传统的城市三维建筑模型建立主要依赖于人工测量和绘制，效率低下，精度难以保证。
而城市三维建筑模型的可视化需要解决实时性、清晰度、真实度等问题，需要引入计算机图形学、计算机视觉和虚拟现实等领域的技术。
因此，本文将研究城市三维建筑模型综合和可视化的关键技术，提出先进的城市三维建筑模型综合和可视化方法，以提高城市规划和设计的效率和精度。
二、研究内容本文研究城市三维建筑模型综合和可视化的关键技术，主要研究内容包括：1.城市三维建筑模型综合技术城市三维建筑模型综合技术是将城市中的各个建筑物和地形等要素组合在一起形成城市的三维模型。
在城市三维建筑模型综合中，需要解决数据来源多样性、数据精度、数据处理效率等问题。
本文将研究城市三维建筑模型的自动化综合技术、多源数据融合技术，提高城市三维建筑模型的综合效率和精度。
2.城市三维可视化技术城市三维可视化技术是将城市三维建筑模型以图形化方式展现出来，以方便城市规划和设计的分析和决策。
城市三维可视化技术需要解决视角切换、光照处理、纹理映射等问题。
本文将研究基于大数据的城市三维可视化技术，提高城市三维建筑模型的可视化效果和交互性。
三、研究方法1.文献研究法通过查阅文献来了解城市三维建筑模型综合和可视化技术的发展历程、研究现状和前沿技术。
测绘技术中的三维城市建模和城市可视化技术
测绘技术中的三维城市建模和城市可视化技术一、引言近年来，随着城市化进程的不断加速，城市规模不断扩大，城市发展的需求也越来越高。
传统的二维地图无法完全满足对城市空间的精细化展示和管理需求。
因此，三维城市建模和城市可视化技术应运而生。
本文将介绍这两项技术在测绘领域的应用和发展。
二、三维城市建模技术1. 数据采集三维城市建模技术首要任务是采集城市数据。
目前主要采用的方法有激光雷达、航空摄影和卫星遥感等技术。
激光雷达技术通过测量激光束的反射时间来获取地面和建筑物的三维坐标。
航空摄影则使用航空摄影机进行拍摄，并结合空中三角测量原理进行测量和定位。
卫星遥感则通过卫星图像获取城市地貌和建筑物的信息。
这些数据采集方法能够快速、准确地获取城市的地理信息。
2. 数据处理采集回来的原始数据需要经过一系列的处理才能生成可视化的三维城市模型。
主要包括数据预处理、数据匹配和规范化等步骤。
对于激光雷达数据，可以通过去噪、滤波和配准等算法进行处理。
航空摄影和卫星遥感数据则需要进行影像纠正和图像拼接等处理。
3. 模型构建在数据处理完毕后，可以利用模型构建算法生成三维城市模型。
常用的方法有体元法、三角网格法和物体分解方法等。
体元法将城市区域划分为立方体体元，每个体元内的空间属性用统计值表示。
三角网格法则将建筑物和地形转化为一系列三角形组成的网格模型。
物体分解方法则将建筑物拆分成一系列基本物体，然后进行重组。
三、城市可视化技术1. 可视化形式城市可视化技术通过将三维城市模型呈现为视觉效果，使管理人员和公众更直观地了解城市空间信息。
常见的可视化形式包括立体图、真实场景仿真和虚拟现实等。
立体图通过三维呈现城市地形和建筑物的高度和形状，使人们能够更清晰地了解城市空间结构。
真实场景仿真则通过各种技术手段模拟真实环境，使人们仿佛置身其中。
虚拟现实则通过虚拟显示设备将人们带入一个全新的虚拟空间。
2. 应用领域城市可视化技术在各个领域都有广泛的应用。
城市三维建模技术方案研究
城市三维建模技术方案研究摘要:城市三维模型是对城市地形地貌、地上地下人工建（构）筑物的三维表达，反映城市中对象的空间位置、几何形态、纹理及属性等信息。
本文阐述了城市三维建模基本准则，技术路线，生成流程、技术特点等内容。
关键词: 三维建模; 立体测图; 真正射影像Abstract:The 3D modelofcityis acityterrain,over ground and undergroundartificialbuilt(structure)three-dimensional expressionof the building,to reflect the spatial position,cityofobjectgeometry,textureand attribute information.This paper introduces the basic principle,3D city modelingtechnology,production process,technical characteristics of the content.Key words:3D modeling;stereo mapping;true orthophoto引言:城市三维建模旨在综合运用“3S”技术、三维建模与可视化技术，以多尺度遥感对地观测技术为手段、以1:1000标准分幅和行政单元为基础作业单元，设计一套人机交互方式的城市三维建模技术流程，利用DEM、DOM、TDOM、DLG构建城市建筑物的几何模型，实现从DOM、TDOM和带有定向参数的原始影像上提取建筑物各个面的纹理，并对纹理信息进行处理，最后在建筑物几何模型上粘贴纹理生成城市三维模型。
从而以较低的建设成本，较高的建模效率满足城市三维建模的要求，实现对城市现状的三维模型快速建立，满足不同用户的需求，为城市管理提供可视化的手段。
一、城市三维建模基本准则1）分幅建模为了便于数据库存储和系统调用，以1:1000标准分幅为单位作为建模的基本单位，DLG、DOM、DEM和TDOM也相应的以此单位分幅。
城市三维建模与可视化应用研究
城市 Ｇ Ｓ正 从 二 维 ＧＳ发 展 到 三 维 Ｇ Ｓ 城 市 Ｉ Ｉ Ｉ，
三维建模 与可 视化技 术是 一个 研 究热 点 ， 也是 三 维
Ｇ Ｓ 用 的关 键技 术 。城 市三 维可 视化 系统 是指 能 Ｉ应 对城 市 区域 内空间对象 进行 三维 描述 和分 析 的 ＧＳ Ｉ 应 用系统 ， 一 个 可 视 现 实 和 虚 拟 现 实 集 成 的 系 是
采 集面积 较 小 的场 合 。其 基 本 过 程 是根 据 测 量 学 原 理 ， 用野 外测量 仪器 和设 备 测定 控 制点 和采 样 利
点 的空 间位置 ， 选择 地形 特 征点 、 进行 采样 ， 测 线 将
量数 据存 贮 在 计 算 机 中。该 方 法 的 优 点是 可 以获 取 高精 度 的 Ｄ Ｍ 数据 ， 点是 劳 动强 度 较 大 、 率 Ｅ 缺 效 较低 ， 适用 于大 范 围面积 Ｄ Ｍ 数据 的获 取 。 不 Ｅ ２ ）地形 图 数 字 化 。通 过 对 地 形 图进 行 扫 描 ，
地形 是数 字城市 中最 重要 的地理 对 象 ， 城 市 是
实体 的 三维 空 间 基 础 。利 用 正 射影 像 加 数 字 高 程
模 型 （ ｉ ｔ ｌ ａｏ ｄｌ Ｅ 可 以生成 三维 地 Ｄｇ ａ Ｅｅ ｔ ｎＭｏｅ，Ｄ Ｍ） ｉｌ ｖ ｉ
统 。随着 Ｇ Ｓ 术 、 据 库技 术 、 Ｉ技 数 网络技 术 、 算 机 计 图形 显示技 术 和硬件 的快 速发 展 ， 三维 可 视化 技 术 在城 市规 划 、 政管 理 、 共交 通 、 市 公 电力 、 利 、 游 水 旅
数据 的六 大要 素包 括 地 貌 、 民地 、 被 、 系 、 居 植 水 道
如何使用测绘技术进行三维城市建模与可视化
如何使用测绘技术进行三维城市建模与可视化引言：随着城市化进程的加速，如何有效管理和规划城市成为摆在每个城市管理者面前的重要课题。
传统的手绘地图和二维平面地图往往无法完整地展现城市的真实面貌和变化情况。
而使用测绘技术进行三维城市建模与可视化，可以提供更加直观、全面的城市信息，帮助决策者更好地管理和规划城市发展。
本文将探讨如何使用测绘技术实现三维城市建模与可视化，并讨论其在城市管理和规划中的应用。
一、测绘技术与三维城市建模测绘技术是指利用测量方法和技术手段来获取地理空间信息的一门学科。
借助测绘技术，可以获取城市的地理坐标、高程、建筑物等信息，并利用这些信息构建城市的三维模型。
三维城市建模可以提供更加真实和立体感的城市图像，既可以呈现出城市的整体布局，又可以展示每个建筑物的细节，非常适用于城市管理和规划。
二、三维城市建模的方法1. 激光雷达扫描：激光雷达是一种利用激光束扫描地面或建筑物进行测量的技术。
通过激光雷达扫描，可以快速获取建筑物的准确地理位置和高程信息，从而实现精确建模。
这种方法操作简单、效率高，广泛应用于大规模城市建模。
2. 高清航拍影像：利用高清航拍影像可以获取城市的真实图像，然后通过图像处理和计算机视觉技术，提取出建筑物的轮廓和高程等信息，进而建立三维模型。
这种方法适用于中小规模城市建模，成本较低。
3. 卫星影像数据：利用卫星影像数据进行城市建模较为常见。
通过获取卫星影像数据，然后利用遥感图像处理和图像匹配技术，可以实现城市的三维模型构建。
这种方法适用于大范围、大尺度的城市建模，但精度相对较低。
三、测绘技术在城市管理和规划中的应用1. 城市规划：三维城市模型可以提供直观的城市图像，有助于规划师了解城市的发展状况和潜在问题。
通过对城市模型的分析，可以优化城市的交通布局、绿化规划等，使城市发展更加合理和可持续。
2. 城市管理：借助三维城市模型，城市管理者可以实时监测城市的交通流量、建筑物使用情况等。
城市建筑三维快速建模方法的研究与实现
城市建筑三维快速建模方法的研究与实现摘要：文章以城市建筑三维快速建模作为研究对象，全面分析其发展现状，以相关理论原则为先导，从多个维度出发，推动三维快速建模在建筑开展中的实现，以期满足城市建设开发活动的客观要求。
关键词：城市建筑；三维快速建模；现状；实现引言三维快捷建模是以城市测绘信息资源为基础，在各种软件的框架体系下，对城市建筑开发过程中所涉及到各类建模要素进行汇总，进而实现对三维精细建模的合理补充，为城市开发工作的开展提供了必要的数据支持。
1.城市建筑三维建模的研究实际1.1基于空间信息技术的城市三维建模基于空间信息技术的城市三维建模在实际操作的过程中，充分利用数字地形图、遥感影像、数字高程建模以及激光扫描等技术数据资源，实现城市建筑信息的准确测绘。
在此基础上，利用DOM与DEM数据逐步构建起建筑施工区域的地表形态，地表形态模型构建完成后，则需要技术人员借助于DLG以及LIDAR 技術进行房屋模型的设置，最终形成完整的城市三维模型。
1.2基于虚拟现实技术的城市三维建模基于虚拟现实技术的城市三维建模以计算机技术为核心，借助于现代化的技术手段，将视觉、听觉以及触觉等感知融入到城市三维建模活动之中，增强城市建筑三维建模的体验感。
在进行城市三维建模过程中，技术人员通过对虚拟现实技术装备的穿戴，在计算机虚拟环境下对三维建模中存在的各类建筑结构进行交互，形成一个逼近真实的感知体验，成为现阶段城市建筑三维建模技术发展的主流趋势之一。
目前我国数字城市建设过程中所使用的三维精细建模更贴近于上文提及的第一种技术方案，在进行精细化建模的过程中，技术人员运用3D Max软件，对施工区域平面底图中的CAD数据进行必要处理，数据处理完成之后，根据城市建筑物设计的高度要求，建立起三维建筑模型，并在此基础上对建筑物的细节进行处理，使其更加接近与建筑物的真实情况。
2.城市建筑三维快捷建模实现所遵循的原则三维快捷建模在城市建筑开发活动的开展不仅需要各项技术的支持，还需要工作人员立足于三维快捷建模开展的实际，以科学性原则与实用性原则为引导，从宏观层面提升自身的思想认知程度，明确三维快捷建模的基本需求，进而全面提升城市建筑开发活动中三维快捷建模工作开展的效率。
探究城市景观三维建模与可视化技术
探究城市景观三维建模与可视化技术摘要：通过将城市景观三维建模与可视化技术作为主要研究内容，在参考相关研究资料，对城市景观三维建模具体流程进行统一明确的基础上。
通过阐明三维空间数据的准备与处理方式，分别从地形、建筑物、植被、水体等城市景观要素着眼，对如何构建城市景观三维模型进行简要分析研究。
并通过建立起相应的三维模型可视化系统，使得城市景观三维模型能够立体化地展现在人们面前。
关键词：城市景观；三维建模；可视化技术一、城市景观三维建模流程为了能够有效完成城市景观三维建模，同时达到提升建模效率与所建模型精准度的目的，本文在尝试构建城市景观三维模型的过程中，选择采用专业的三维图形开发软件，并借助相应的专业化开发平台。
在实际进行城市景观三维模型建立时，首先需要利用专业建模软件中的创建工程功能，新建一个EXE工程文件，在输入正确工程名后选中相对应的存储路径[1]。
随后需要在全面获取与各城市景观要素，如地形、建筑物、植被等相关的数据后，对其进行预处理，要求所有数据的格式、类型以及其他属性信息完全一致，最后在此基础上利用三维建模软件自动完成各项城市景观的建模，并最终将其进行统一合成即可。
二、数据准备与处理在城市景观三维建模当中，主要涉及的数据类型有两种，分别为基础数据与贴图数据。
其中基础数据指的就是各种类型模型的矢量数据，以及带有坐标信息的图片和影响数据等。
而各类模型矢量数据中又包括建筑物底面数据、植被与水体的面状数据等等。
以普通地面建筑物数据为例，在此类数据当中，通常包括各种建筑物的楼层高度、整体高度、具体层数以及其他相关属性信息，同时也包括建筑物底面分组信息数据，一般情况下形状基本一致的建筑物，其底面数据所具有的属性信息也大致相同。
本文在建立城市景观三维模型中，通过运用专业的建模软件，在将采集得到的建筑物高度、楼层高度等信息数据正确输入其中后，该软件中的数据库功能可以自动生成相应的建筑物数据属性列，为后续建模工作提供真实可靠的数据支持。
如何进行三维城市建模与可视化
如何进行三维城市建模与可视化随着科技的不断发展，三维城市建模与可视化成为了城市规划和设计领域的重要工具。
通过三维城市建模与可视化，我们可以更好地理解和展示城市的不同要素，为城市的规划和决策提供科学依据。
本文将探讨如何进行三维城市建模与可视化，并讨论其在城市规划和设计中的应用。
首先，进行三维城市建模与可视化的关键是获取高质量的数据。
城市地理信息系统（GIS）可以提供大部分城市的空间数据，包括土地利用、道路网络、建筑物等。
通过激光扫描和卫星遥感等技术，我们可以获取高精度的地形数据。
此外，还可以利用无人机等新兴技术获取更细致的城市数据。
获取完数据后，需要进行数据清洗和处理，以确保数据的准确性和完整性。
其次，建立合适的三维城市模型是三维城市建模与可视化的核心内容。
三维城市模型一般包括建筑物、道路、绿地、水域等要素。
建筑物模型可以通过立体摄影测量、BIM等技术获取建筑物的外形和内部结构信息。
道路和绿地模型可以基于地理信息系统和遥感数据进行生成。
水域模型可以通过地形数据和水域边界进行建模。
此外，还需要考虑模型中的光照和纹理等细节，以提高模型的逼真度。
然后，通过可视化技术将三维城市模型呈现给使用者。
可视化技术包括渲染、动画和交互等。
渲染是将建模数据转化为图像的过程，其中包括光照、阴影、纹理等效果的处理。
动画可以通过模拟交通流量和时间变化等来展示城市的运行状态。
交互通过用户界面和操作手段，使用户能够自由地浏览和分析模型。
这些技术的综合应用可以实现多角度、多尺度的城市可视化。
三维城市建模与可视化在城市规划和设计中具有重要的应用价值。
首先，它可以帮助城市规划师和设计师更好地理解和分析城市现状。
通过可视化，可以直观地展示城市的空间布局、交通流量、地形特征等，为规划和设计提供科学依据。
其次，三维城市建模与可视化可以提供多维度的决策支持。
通过模拟不同方案的可行性和影响，可以评估方案的优劣，并指导决策者做出合理的选择。
此外，三维城市建模与可视化还可以增加公众参与的机会，通过将模型呈现给公众，促进他们对城市规划和设计的理解和参与。
智慧城市的三维建模及数据可视化技术
智慧城市的三维建模及数据可视化技术智慧城市是指基于物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的城市。
在智慧城市建设过程中，三维建模及数据可视化技术是不可或缺的一环。
一、三维建模技术三维建模技术是指将城市的地理信息、道路、建筑物等要素用计算机模拟出来，形成具有立体感的数字市容数字模型。
三维建模技术可以提供真实感的空间感知，可以通过模拟和实时展示方式提高城市规划、管理的效率以及城市建设的透明度。
三维建模技术还可以为城市建设提供高质量的虚拟漫游、虚拟展示、虚拟预览等功能。
目前三维建模技术已被广泛应用于城市规划、城市建设、城市管理、公安等领域。
三维建模技术可以为规划人员提供真实的城市模型，从而更好的规划城市；城市建设者可以应用三维建模技术进行设计和施工，提高施工效率；城市管理者可以利用三维建模技术提高城市管理工作的效率；公安机关可以应用三维建模技术进行模拟演练和智能监控。
二、数据可视化技术数据可视化技术是将城市数据用图形方式展示出来，从而使数据更具有直观性和可理解性。
数据可视化技术可以帮助城市管理者快速分析和处理城市数据。
在智慧城市建设中，数据可视化技术是智慧城市的核心技术之一。
数据可视化技术可以将城市数据用数字图像、流程图、量表图、条形图、柱状图、饼状图、地图、热力图等方式展示出来。
这些图形可以帮助城市管理者更好地分析城市各项指标，从而及时发现问题并采取有效的治理措施。
三、三维建模技术与数据可视化技术的结合三维建模技术和数据可视化技术在智慧城市建设中具有重要的意义。
三维建模技术可以构建一个真实、立体、高度逼真的城市模型，而数据可视化技术则可以在城市模型中展示城市数据，从而使数据更具有可读性和可理解性。
当三维建模技术和数据可视化技术相结合时，可以构建一个高度逼真的虚拟智慧城市。
在这个虚拟智慧城市中，城市管理者可以实时监测城市各项指标，如交通、环保、安全等，从而能够及时发现问题并采取有效措施。
四、三维建模技术与数据可视化技术的应用三维建模技术与数据可视化技术已经被广泛应用于智慧城市建设中。
基于Web3D的三维地图可视化系统研究
基于Web3D的三维地图可视化系统研究近年来，随着互联网技术的发展，Web3D技术已经成为互联网上重要的研究领域之一。
Web3D技术是一种将三维计算机图形技术与互联网技术相结合的技术，它将计算机图形学、网络技术和多媒体技术等多种技术进行了整合。
在Web3D技术的推动下，人们可以在无需安装特定软件的情况下，浏览、探索三维世界中的信息。
在此背景下，基于Web3D技术的三维地图可视化系统也得到了广泛的应用和研究。
一、Web3D技术概述Web3D技术指的是以三维建模工具为基础，结合互联网技术、图像处理技术、计算机渲染技术、计算机动画技术等，将三维场景呈现在Web浏览器中的技术。
Web3D技术的出现使得存储大量三维数据和使用三维数据成为可能，并且可以通过普通的Web浏览器来进行浏览、操作和交互。
Web3D技术的主要优点是可以高效、直观地呈现资源、产品和信息等，同时还可以提供强大的交互体验和视觉效果。
二、三维地图可视化系统概述三维地图可视化系统，就是将建筑、道路、地形等地理信息与地图数据相结合，并且以三维数据形式在计算机中构建出真实世界的地图，以供用户进行浏览、查询、分析等操作。
三维地图可视化系统比传统二维地图更能够直观地把握地理空间信息的关系，能够在更真实的环境中为用户提供更多的信息支持。
在Web3D技术的推动下，三维地图可视化系统呈现出了更加强大的功能和更加鲜明的优势。
三、基于Web3D技术的三维地图可视化系统的技术优势基于Web3D技术的三维地图可视化系统具有以下技术优势：1. 高效、直观：Web3D技术与三维建模工具相结合，可以高效、直观地呈现真实世界的地图信息，同时也可以提供更多的交互性。
2. 数据共享：三维地图可视化系统可以将多种数据资源进行融合，并且可以在不同场景下进行共享，方便其他应用的调用。
3. 跨平台：Web3D技术是一种基于网络的技术，具有跨平台的优势，使用者只需要一个Web浏览器就能实现对三维地图的浏览、操作和交互。
可视化技术在三维城市建模中的应用研究
可视化技术在三维城市建模中的应用研究随着城市化的加速和信息化的发展，三维城市建模逐渐成为了城市规划和管理的重要工具。
而可视化技术作为人类视觉信号处理的一种重要手段，可以将复杂数据和信息转化为直观、易于理解的图像，极大地促进了三维城市建模的发展和应用。
一、三维城市建模的概念和意义三维城市建模是指对城市中的地理信息进行数字化的建模，以生成基于三维空间的城市模型，实现对城市的可视化呈现、空间分析和决策支持。
三维城市建模的应用范围非常广泛，包括城市规划、建筑设计、消防安全、交通管理等方面，对于提高城市的管理效率和公共服务质量具有重要的意义。
二、可视化技术在三维城市建模中的应用1. 数据处理和可视化三维城市建模需要大量的地理信息数据，包括地形、道路、建筑、树木等，这些数据通常来自遥感、测绘、摄影等多种途径。
可视化技术可以对这些原始数据进行处理和分析，并将处理后的数据转化为三维空间坐标系内的图像，使人们能够更加直观地了解城市的空间分布和形态特征。
2. 视觉效果的增强可视化技术能够将三维城市模型转化为真实感十足的图像或动画，使城市的形态、色彩和光照等细节得到了更为精确的还原。
这种技术对于城市规划、旅游推广等方面具有重要的意义，可以帮助人们更好地理解城市的特点和魅力。
3. 空间分析和决策支持可视化技术可以对三维城市模型进行空间分析，包括地形坡度、建筑高度、交通道路拓扑等方面的分析。
这种分析有助于城市规划和管理者深入了解城市的空间结构，进行综合协调和决策支持。
三、可视化技术在三维城市建模中的实现1. 地理信息系统（GIS）GIS是可视化技术在三维城市建模中最常用的工具之一。
GIS可以处理大量的地理信息数据，并将这些数据转化为三维城市模型进行呈现。
同时，GIS还可以与其他相关的软件和应用系统进行集成，形成一个全面的城市规划和管理平台。
2. 虚拟现实（VR）VR技术可以模拟真实的三维环境，提供类似于真实场景的沉浸式体验。
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第31卷第3期2008年5月现 代 测 绘Modern Surveying and MappingVol.31,No.3May.2008城市三维可视化快速建模与浏览系统的研究李 明1,刘桂生1,李 楠2(1镇江市勘察测绘研究院,江苏镇江212001;2广东南方数码科技有限公司,广州广东510665)摘 要 随着信息时代的到来,虚拟现实做为信息技术发展重要驱动力越来越多地应用到城市建设领域中来。
本文分析了虚拟现实技术如何在城市尺度上进行快速建模和浏览,并通过具体案例对该技术进行了详细的阐述。
关键词 虚拟现实 VR GIS 快速建模中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-4097(2008)04-0013-031 引 言虚拟现实(Virt ual Reality,以下简称VR),是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,虚拟现实的技术的核心是模拟和仿真。
由相对传统的GIS与VR有机结合的数字地球或者数字城市试图在全球范围内建立一个基于地理位置将各领域信息组织、融合其来的复杂虚拟现实系统,使人们沉浸在交互式浏览信息的场景之中:包括地形、建筑、森林、水体等。
基于以上认识,本文深入探讨面向数字城市的虚拟现实技术,以及如何快速地将4D数据真实地在计算机上展示出来。
2 虚拟现实技术概述数字地球涉及大规模计算、海量存储、卫星遥感、宽带网络、互操作、元数据(Meta data)等技术来支撑,虚拟现实(VR)、地理信息系统(GIS)和互联网(Internet)是数字地球的三大基础。
V R系统中可以将4D数据(DEM、DOM、DL G、DR G)真实地在计算机中再现成为真实的场景,观看新规划的建筑,欣赏风景的变化,可以进行各种形式的漫游和查询,使用户沉浸在VR的环境中,更加直观地进行分析或者决策。
从美国Brimson实验室和Minnesota大学自然资源研究所结合科学计算可视化和地理信息系统设计了第一个浏览地形的虚拟现实系统,到21世纪Skyline和G oogle在推出了基于Internet的三维地图浏览系统,这些系统均完成了将DEM与DOM结合进行大范围的三维虚拟场景的展示。
但是,怎么决定多学科实现VR的整体均衡?和很多多学科处理过程一样,VR同样面临着处理均衡问题,特别是针对城市规划,关系城市的未来发展,规划分析、视觉效果、方案对比都无不要求到最好,在效率和视觉之间寻找最佳结合点,将决定VR在城市规划中应用的效果。
城市三维可视化快速建模与浏览系统很好地解决了多源数据快速综合利用的问题,3 快速浏览系统的关键技术城市三维可视化快速建模与浏览系统是根据城市规划中的应用特点进行开发的。
该辅助决策平台结合GIS、CAD、RS、建模等多学科数据基础,充分利用城市规划行业中的多种数据基础;考虑系统运行效率和展示效果的平衡,实现城市尺度上进行数据渲染,局部实现精细建模;利用多学科技术,进行规划参数的分析统计;结合不同方案的场景比较,直观表现各种方案之间的优劣;结合GIS技术,实现在虚拟现实的基础上叠加矢量GIS数据,并且实现了地上建模与地下三维管线与地质的三维一体化。
城市三维可视化快速建模与浏览系统涉及到多种关键技术,实现了跨平台的开发、数据格式以及交换等完全遵照了O GC的规范、三十多种4D数据的支持等,本文集中讨论多层场景引擎、视点相关动态多分辨率地形模型等,具体包括高分辨率D EM与DOM合成建模、建筑物建模和纹理贴面、三维植被、路网建模以及三维管线建模等。
笔者和开发团队开发了可编辑的、能够接受多种数据和工作方式的、交互式的软件平台,从数据上兼容测绘、GIS、建模等工作方式,让操作人员能够根据自己习惯的数据,交互式的进行规划决策。
311 多层场景引擎虚拟现实系统的核心是将多源数据(4D数据)的导入、格式转换、管理、绘制和交互。
3.3.1 数据集成场景引擎通过数据连接器(Data Connector)访问不同来源、不同格式、不同维数的多元数据。
3.3.2 场景绘制场景引擎负责存储和管理场景,将数据提交图图1 系统组成架构形库(如Direct X、Open G L)绘制。
3.3.3 场景交互接收交互信息(如Zoom、旋转、Fly2kt hrough)并及时更新场景。
3.3.4 时间引擎通过时间的变化模拟现实场景中的日出日落,阴影等的变化。
312 视点相关动态多分辨率地形模型大规模、高分辨率地形可视化是城市三维可视化快速建模与浏览系统的关键技术之一。
场景的复杂度与绘制速度相互制约,尽管图形硬件技术已有很大发展,但同时高分辨率的DEM与DOM同样具有了长足进步,所以仍不能满足大规模三维场景实时可视化的需要;所以本系统采用了层次结构(金字塔)的三角划分来组织地形数据,利用层次细节模型(LOD)技术实时动态调用不同等级的金字塔层次。
基于视点的动态多分辨率地形模型采用基于四叉数的多分辨率地形结构,自顶向下构造DEM 多分辨率表示,不再把模型作为整体进行简化,而是针对试点位置动态简化局部细节。
;设计合理的节点评价函数反映每个地形片应该具有的分辨率与当前视点处地形片分辨率的关系;基于节点评价函数选取一组具有所需分辨率的地形片作为与当前视点相关的整个地形表示,既达到实时绘制又保留视点相关细节。
4 系统功能实现411 DEM与DOM数据的压缩与三角网格动态调用 由于实时生成三角网格需要大规模计算,不利于实时交互,所以所有数据均预先生成,把不同细节的模型按属性层次结构存储,每个节点都是父节点三角形的细化,这样设计的特点是任意时刻、任意角度的浏览均保证所加载的数据量最小,实时显示对硬件的要求不高,而且几乎无细节损失。
图所示随着视点向后推移,细密的三角网格逐渐聚集,远离视点的区域的三角网格被不同程度地进行了简化。
412 三维建筑物快速建模三维建筑物支持多种数据源,如shp、mapinfo、dxf等数据的导入,并且可以迅速地根据数据源的属性信息建立具有各种层高、层数的建筑物,建筑物的屋顶建模采用了改进最大角度判断法构成不规则三角网,并且可以根据不同建筑物类型的编码自动生成不同类型的屋顶,例如厂房自动默认蓝色的平顶,民房自动默认为浅红色的人字顶等。
三维建筑物实现批量从导入外部精细建模的产品,提高场景的美观度,实时场景中加载500个可视的精细建模模型不会对系统的浏览产生影响。
413 道路数据的拓扑功能通过对路网数据分析,主要特点是:最通用的表示道路交通网络的是道路中心线,一般都是用矢量数据表示的;路网的拓扑关系一般是通过节点以及和节点连通的道路描述。
在快速建模浏览系统中实现道路采用在地形上面直接覆盖上三维道路,简单快捷,容易实时变更,存在容易和地面紧密结合的问题。
道路由node和link组成,node是二维的节点,link存储道路自然信息。
具有拓扑关系的三维道路具备路径分析和公交线路查询等功能,并可以使得三维汽车模型沿着道路行驶,更加增添身临其境的感觉。
414 地下管线地下管线的快速建模是根据具有三维坐标的源数据的直接导入,并且根据管径的属性信息自动生成不同形状、粗细的三维管线,生成的管线可以同地形以及房屋数据一起做纵剖面的分析。
415 分析模型在规划过程进行中不仅仅是不同建筑物、绿化等个体的简单罗列,还要直观地再现出规划方案对日照、洪水等自然情况的响应结果,本系统通过时间引擎实现了不同时间、日照条件下规划方案对周围的影响,以及在降水条件下水位的涨落对规划结果的影响。
5 现实中的应用城市三维可视化快速建模与浏览系统已经在镇江市的城市浏览与城市决策方面得到了很好的应用,实际应用场景达到了300km2,采用了高分辨率的DEM与DOM、DOM的分辨率达到了012 m,利用数据建设工具批量地将各种格式的4D数据进行格式转换及金字塔重构,并结合部分利用41现 代 测 绘 第31卷精细建模实现的特殊、有代表性的建筑物,在普通的电脑上进行场景的实际漫游无任何阻滞感,在加载大量带有纹理的建筑物、路网、植被数据后仍然可以达到40fp (帧/秒);实际模拟了各种规划方案在实际实施后的效果,可以在不同的规划方案中进行快速的切换,并且进行日照分析等规划参数的比选;实现了将地下管线数据集成进三维场景,并且可以进行纵断面分析等2维GIS 的功能。
6 总 结城市三维可视化快速建模与浏览系统实现了地上建模与地下管线浏览与属性查询的三维一体化,并且在模型建模和纹理的获取上实现了相当程度的自动化,大大地简化了劳动量,但是由于三维建模的大数据量等客观原因,无法实现二维GIS 已经实现的复杂空间查询功能和空间操作功能。
城市三维可视化快速建模与浏览系统当前的不足之处主要体现为:1)加载大量建筑物等矢量建模数据后浏览速度下降较明显;2)拓扑信息丢失严重,无法进行较复杂的空间分析等;3)快速建模的美观度不够;4)在分析功能中仅仅模拟了日照和降雨对城市的影响,未考虑到降雪的影响。
城市三维可视化快速建模与浏览系统将在以下几方面继续进行提高:1)进一步加快浏览速度;2)增加互联网的支持,使用户可以通过浏览器直接进行浏览而无需任何客户端的支持;3)使三维数据具备拓扑关系,使得在三维场景中也具备2维GIS 实现的复杂空间分析查询等功能;4)模拟各种形势的自然情况,例如雨、雪、大风等天气情况对城市的影响,引入各种水文模型等,对城市规划的辅助决策提供更加直观的解决方案。
城市三维可视化快速建模与浏览系统有着广泛的应用范围和应用前景,具体体现在以下几方面:1)为城市规划进行方案必选提供良好的应用工具;2)在交通指挥中利用3D 建模的直观性提供更准确的3D 数据以及可视化效果;3)为突发灾害灾难的应急指挥提供有效直观的辅助工具;4)为地下管线的管理、道路开挖等活动提供有效的指导;5)为风景区的旅游展示提供美观的虚拟现实模型。
参考文献1 邹湘军,孙健等.虚拟现实技术的演变发展与展望[J ].系统仿真学报,2004,16(9):1905～19092 Peter Berger ,et al.Towards a Virtual Reality Interface for Landscape Visualization[DB ],19943 苗放等.基于G oogle Earth 的GIS 开发和应用模式探讨.中国地球物理学会第22届年会论文集,20064 Al G ore.The Digital Earth 2Understanding our planet inthe 21th Century[R ],1998The R esearch of U rban 3D Visualization F ast Modeling and B rowsing SystemLi Ming 1,Liu G uisheng 1,Li Nan 2(1Zhenjiang Instit ute of Geotechnical Invetigation &Survying and Mapping ,Zhenjiang Jiangsu 212001;2Guangdong Sout h Digital Technology Co.Lt d ,Guangzhou Guangdong 510665)Abstract With the advent of the information age ,Virtual Reality ,as an important driving force of the development of information technology become more and more applied to the area of urban construction.This paper analyzes how virtual reality technology in the rapid urban scale modeling and browse ,and the adoption of specific cases of the technology described in detail.K ey w ords Virtual Reality ;VR ;GIS ;Fast Modeling51第3期李 明等:城市三维可视化快速建模与浏览系统的研究。