三维数字城市建模及数据获取

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三维城市建模的测绘技术方法

三维城市建模的测绘技术方法三维城市建模是一种基于测绘技术的方法，用于将城市的实际地理信息转化为数字模型。

它使用激光扫描和摄影测量等技术手段，通过对城市环境进行高精度的数据采集与处理，实现对城市地貌、建筑物及其他景观要素的准确建模和可视化呈现。

三维城市建模广泛应用于城市规划、城市设计、建筑工程等领域，为城市发展和管理提供了重要的支持。

一、激光扫描技术在三维城市建模中的应用激光扫描技术是一种通过激光束扫描地面和建筑物来获取地理信息的测量手段。

它具有高精度、高效率和非接触等优点，已成为三维城市建模中最常用的技术之一。

激光扫描通过大量的激光点云数据来描述城市环境，可以获取建筑物的外形、纹理、高度等信息，为准确重建城市模型提供了基础数据源。

激光扫描技术主要包括激光雷达和激光扫描仪两种形式。

其中，激光雷达是通过激光束的反射来测量目标物体的距离和位置，常用于城市地貌的采集与建模。

而激光扫描仪则是通过扫描激光束的方式获取物体的三维坐标信息，被广泛应用于建筑物的高精度建模。

激光扫描技术在三维城市建模中的应用，不仅能够准确地捕捉城市环境的细节特征，还能够实现对遥远或不可接触区域的信息获取，提高了建模的精度和效率。

二、摄影测量技术在三维城市建模中的应用摄影测量技术是一种通过航空或航天平台上的相机拍摄城市影像来获取地理信息的测量手段。

它以高空、大范围的影像为基础数据，通过几何摄影测量原理，重建地物的三维空间几何关系，并生成数字模型。

摄影测量技术在三维城市建模中的应用较为广泛，尤其适用于大范围区域的建模和更新工作。

摄影测量技术主要包括航空摄影测量和遥感影像测量两种形式。

其中，航空摄影测量是通过航空平台上的相机进行空中拍摄，通常结合GPS和惯导等导航技术来获取影像和航摄参数，以获得准确的立体重建结果。

而遥感影像测量则是通过卫星、无人机等平台获取地面影像，并利用影像匹配等算法进行三维测量和建模。

摄影测量技术通过对城市影像的处理和分析，可以实现对建筑物、道路等城市要素的快速提取和精确重建，为城市规划和设计等工作提供了有力的工具。

三维城市建模

三维城市建模技术城市是现代文明的中心，迅速加快城市化进程已经使城市的可持续发展显得至关重要，城市空间的管理已经不满足现在分散、单一的模式，需要对城市空间范围内的地上和地下信息进行综合管理，通过建设城市区域三维地理信息系统，对城市的空间信息进行综合管理和服务，才能够满足当前城市快速发展所面临的应用需要。

城市区域三维GIS是一个涵盖地表、地上、地下等多维空间信息的三维地理信息系统，在城市区域三维GIS的支持下，我们可以在一个统一的时空框架下对城市地表以上、地球表面及地下进行整体的真3D可视化表达、管理、更新、查询、分析与操纵。

由此可见，城市区域三维GIS的实质是真三维GIS技术在城市工作中的应用，是综合使用三维GIS技术、遥感技术、空间数据库技术、三维可视化技术及计算机网络技术，实现对城市地物、地表、地质及其相关数据的有效存储、管理可视化再现与网络化服务。

三维城市模型，建立真实与虚拟世界间的桥梁，在历史演变中，传统制图技术运用于地图测绘以展现土地利用的状态，二维平面资料难充分发挥地图的功能，但对于三度空间世界的描述仍然不足，随着科技的发展，测绘技术演变至三维，通过新的测量技术可获取真实世界中各物体精确的几何资讯，包含位置、形状与大小等，进而建立三维虚拟城市模型，再者，数字化的三维虚拟世界，充满无限的可能，例如不受物理的限制随意于空间中各个位置与角度观察周边的环境，这些视觉上的经验难以在现实生活中得到，因此，虚拟的三维数字城市是忠实呈现真实世界重要的途径之一。

在专业应用上，由于三维数字城市为真实世界的缩影，故可用于决策支援，比如区域规划、都市更新、灾害防治等等。

数字形式表示地理空间成为热点,数字省市、数字城镇已经成为世界各国发达省市和地区21世纪的发展战略,成为争先抢占科技、产业和经济的制高点之一。

在构建数字城市的过程中,城市三维景观建模是一个重要的组成部分,是摄影测量与遥感、地理信息系统及计算机科学等学科的研究内容之一。

浅谈数字城市三维建模项目开展的要点

浅谈数字城市三维建模项目开展的要点随着政府和大众对空间定位数据及应用不断增长的需求，城市的信息化将逐渐从传统的二维符号化进步到直观的三维可视化，国家测绘地理信息局倡导的数字城市建设正包括了这一内涵。

数字城市三维模型建设的主要内容是在二维地图基础上，把城市地形地物进行三维空间建模，形成室内外、地上下带可量测空间信息和现实纹理的三维地图数据，有多学科、较复杂、艺术性、主观性等特点。

因此，城市三维建模项目开展需要注意哪些要点，也成为了一个研究的内容。

文章以数字城市三维建模项目开展的要点为研究对象，结合数字城市三维建模项目的实际经验，探讨了数字城市三维建模项目在开展时需要注意的主要要点，最后在结尾提出笔者的总结。

标签：数字城市；三维建模；要点1 引言因数字城市三维模型的艺术性和主观性等特点，三维城市建模项目的开展与传统测绘项目存在较大差别，城市三维建模所关注的要点也有所不同。

除了如传统测绘同样关注的平面精度、拓朴关系、空间属性外，三维城市还特别关注美观性、仿真度、整体协调性、结构精细度和完整性、物体高度等内容。

因此，在项目实施的角度来看，数字城市三维建模项目的开展也需要根据自身的关注重点而制立开展的要点。

通过4年20多个城市的三维模型生产和经验总结，作为三维城市建模项目的发起单位角度，我认为项目开展的要点包括选取准确的建模精度、建立更新维护机制、挑选合理承建商、制定完备的项目计划、样本区测试、费用预计6个方面。

2 数字城市三维建模项目开展要点分析数字城市三维建模项目的开展，第一要点是要确定建模数据的标准，而三维建模数据标准的重点应该是建模精度，因此三维建模项目开展的首个要点是选取准确的建模精度；城市三维模型建立完成后，主要是用于管理分析和应用，在目前来讲，我们大多数三维建模项目前期做得很好，但在后期更新维护机制上就往往考虑得较少，造成了项目虎头蛇尾的情况，不能长期和持续性地使用，所以我们认为三维建模项目开展的。

三维数字城市建模精度与制作标准研究

三维数字城市建模精度与制作标准研究城市是区域经济、政治和文化中心，是现代产业高度集聚的地区和国民¾-济持续发展的载体，创造和集聚着国家巨大的物质财富，在我国¾-济社会发展中起着主导和带动作用。

“数字城市”是物质城市以二进制形式在计算机中的再现和反映，是以信息技术（尤其是地理信息技术）为核心、以网络技术为支撑的城市信息管理与服务体系，“数字城市”的建设任务就是利用现代高科技手段，充分收集、整合、挖掘城市各种信息资源，建立面向政府、企业、社区的信息平台、应用系统以及政策法规保障体系。

本文结合项目实际，探讨了三维数字城市工程建设中的模型建造的精度和标准问题。

三维城市模型（3DCM）是对真实城市的三维数字化表现，它突破传统平面地图的限制，通过对地形、地物的数字化三维模拟，提供给使用者一个与真实生活环境类似的虚拟城市环境，通过对三维虚拟城市的数字化管理，可为城市规划、建设与运营提供可持续发展的信息化服务，从而提高城市空间信息共享和利用水平，提升城市整体信息化管理水平。

当前，三维“数字城市”的研究与实践已¾-十分广泛，武汉市三维数字地图旨在搭建武汉市三维数字模型数据库，并建立三维数据的更新与维护机制，在此基础上，建成服务于城市规划设计与审批、城市建设和运营管理的空间信息平台。

一、三维城市模型制作精度三维城市模型是建设三维数字城市的基础和载体。

三维模型的制作精度直接影响可视化表现效果，模型制作越精细，场景表现效果越逼真。

但是，高精度的三维空间数据不仅会严重影响系统速度，同时也增加了模型建造成本，延缓了模型生产进度，因此，确定三维模型的制作精度，是项目初期就要考虑的问题。

三维模型的制作精度应满足软件系统的功能需求，因此，模型的建造应立足于应用；同时考虑到后期功能扩充和技术发展趋势，还应留有升级的余地。

综合考虑各种因素，武汉市三维数字地图项目的模型建设确立了以下原则：1、根据系统需求划分不同的LOD模型三维城市模型应分为多个级别进行建造，不同级别对应不同的简化程度和不同的应用领域。

城市三维建模数据采集方法的研究

维普资讯
第２１卷第４期
２００７年１２月黑龙江工程
学
院
学
报（自然科学版）
Ｖｏ．１Ｎ４１２Ｑ．Ｄｅ．２０ｃ，０７
ＪｕｎｌｆＨｅｌｎｊｎｎｔｕｅｏｃｎｌｇｏｒａｉｇｉｇＩｓｉｔｆＴｅｈｏｏｙｏｏａｔ
站，以航空立体像对为基础进行城市三维建模数据采集的方法。
关键词：城市建模；数字摄影测量；数据采集
中图分类号：２１５Ｐ３．文献标识码：Ａ文章编号：６１６９２０）４０１３１７ —４７（０７０ —０２ —０
ｎｅｎｐｒｎ。ｉｎｉｎｕｅｕｏｕｖｙｎｐｉｇＨａｂ５０６ＣｉａｅｒｇＤａｔｔＨｅｏｇｉｇＢｒｆｒｅｉａｄＭａｐｎ，ｒｉ１０８，ｈｎ）ｉｅｍｅｌａａＳｇｎｎ
Ａｓｒｃ：ｇｔｌｃｔｓｉｄｏｅｅｓｒｒｄｃｉｎｉｆｒｔｎｅａｎｉｄｌｇｉａｐｒａｔｐｒｂｔａｔＤｉｉｉｉａｋｎｆｃｓａｙｐｏｕｔｉｏｍａｉｒ，ａｄｃｔｍｏｅｉｎｉｏｔｎａｔａｙｎｏｎｎｏｙｎｓｍ
ｏｉｉａｃｔ．Ｔｈａｅｉｌｎｒｄｃｓｔｅｗｏｋｔｔｎｏｉｉｌｈｔｇａｆｄｇｔｌｉｙｅｐｐｒｍａｎｙｉｔｏｕｅｈｒｓａｉｎｄｇｔｏｏｒｍｍｅｒ，ａｄｍｅｈｓｏｒａｏａｐｔｙｎｔｏｆｕｂｎｄ３Ｍｏｅｉｇｄｔｃｕｓｉｎｂｓｄｏｒｌｔｒｏ．ＤｄｌａａａｑｉｉｏａｅｎＡｅｉｅｅｎｔａＳ

三维城市建模

三维城市建模三维城市建模技术流程技术⽅法数据信息典型案例1.三维城市建模技术流程三维城市建模的技术流程2.三维城市模型的数据与信息三维城市模型的信息来源三维城市模型的数据与信息三维城市模型的4D产品三维城市信息编辑与管理三维场景地形点云与建筑物模型根据航拍影像⾃动提取建筑物模型航拍的城市像⽚⾃动或半⾃动提取的建筑物模型⾃动或半⾃动提取的建筑物模型⾃动或半⾃动提取的建筑物模型倾斜摄影测量⽅法建⽴的城市街景3.主要技术⽅法3.1 卫星遥感遥感技术是从⼈造卫星、飞机或其他飞⾏器上收集地物⽬标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。

⽬前利⽤⼈造卫星每隔18天就可送回⼀套全球的图像资料。

利⽤遥感技术，可以⾼速度、⾼质量地测绘地图。

3.2 航空遥感航空遥感从19世纪末⾮动⼒飞⾏平台的航空摄影、经过20世纪30年代⾄80年代初的胶⽚航空摄影，发展到⽬前的基于POS系统（Positioning Orientation System）对地定位的光学/数字、激光⼿段，⽆论在飞⾏平台，还是在成像、导航、定位定向等传感器上都发⽣了巨⼤的变化，使航空遥感技术朝着⾼空间分辨率、⾼光谱分辨率、全谱段和多传感器集成应⽤⽅向发展，呈现出蓬勃的⽣机。

1. 胶⽚航空摄影航空摄影作为遥感信息获取的重要⼿段之⼀，由于具有机动灵活、⾼空间分辨率、成像机理简明、易于进⾏图象处理、信息提取、信息综合等特点，被⼴泛应⽤于农业、林业、交通、国防、城乡规划、制图等领域。

航空摄影技术的发展最早可追朔到1839年⼈类利⽤“摄影术”成功获取的第⼀张像⽚。

⼆⼗世纪初，由于航空航天技术的发展，航空摄影开始兴起。

早期的航摄仪以⼿持式为主。

⼆⼗世纪五⼗年代，带坐架和导航设备的航摄相机开始问世并投⼊⽣产作业，其典型的代表有：RMK、RC8、AφA等。

受技术所限，其像幅均为18×18cm，⾊差消除多限制在可见光范围内，物镜畸变差较⼤（⼤于10um）。

七、⼋⼗年代，推出了新⼀代航摄仪RC10、RC20、RMK A、MRB、LMK，像幅扩⼤到23×23cm，⾊差消除范围达400-900nm，物镜畸变差均⼩于7um，并具有影像位移补偿功能。

城市三维数据获取与地物建模方法

城市三维数据获取与地物建模方法陈盼芳;石晓芸;钱厚童;胡海燕;聂继位【摘要】城市三维数据获取与地物建模技术在虚拟现实等众多领域有着广泛的运用,是空间信息学与计算机视觉领域研究的重点与热点.根据模型绘制原理可将城市三维建模方法大致分为基于几何的建模和基于图像的绘制两大类.几何建模依图而建,操作灵活简单,但工作量大,效率低且逼真程度差;基于图像的建模效率高、较逼真,但容易造成数据冗余,从而影响模型调度与展示.针对上述问题,未来的城市三维建模技术将会向高精度、高效率、高逼真度、集成化以及自动化等方向发展.本文从三维数据获取和三维模型绘制两个方面出发,具体阐述城市三维建模原理、方法与技术,对比分析不同建模方法的特点.【期刊名称】《现代测绘》【年(卷),期】2018(041)005【总页数】4页(P55-58)【关键词】城市三维建模;三维空间模型;几何建模;图像绘制【作者】陈盼芳;石晓芸;钱厚童;胡海燕;聂继位【作者单位】贵州省第一测绘院,贵阳550025;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】P208.20 引言随着城市信息化进程的推进，数字化及智慧型虚拟城市的建设不断深入，计算机图形学及三维视觉技术发展飞速，虚拟现实、三维场景可视化等关键技术在城市规划、国土资源管理、环境与生态影响评估、移动互联网服务等众多应用领域的重要性被广泛认知[1-2]。

如何有效地获取目标三维数据、快速地建立高精度三维模型已成为了目前制约模型量测、分析、设计与预测技术的关键因素。

近年来，城市三维建模研究有了显著的突破[3-4]。

谭仁春等提出了一种城市三维建模的新方法，解决了由庞大的纹理数据量所导致的三维可视化引擎的数据调度和实时展示问题[5]。

Shum等利用一个基于用户输入的约束系统从全景图中恢复出分片平面模型[6]。

数字应用建模实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景随着信息技术的飞速发展，数字建模在各个领域中的应用越来越广泛。

数字应用建模是将现实世界的复杂问题转化为数学模型，通过计算机模拟和分析，为决策提供科学依据。

本实验旨在通过数字应用建模的方法，解决实际问题，提高学生对数学建模的理解和应用能力。

二、实验目的1. 理解数字应用建模的基本原理和方法；2. 掌握数学建模软件的使用；3. 提高解决实际问题的能力；4. 培养团队合作精神和沟通能力。

三、实验内容1. 实验题目：某城市交通流量优化研究2. 实验背景：随着城市人口的增加，交通拥堵问题日益严重。

为了缓解交通压力，提高城市交通效率，本研究旨在通过数字应用建模方法，优化该城市的交通流量。

3. 实验步骤：（1）数据收集：收集该城市主要道路的实时交通流量数据、道路长度、交叉口数量、道路等级等数据。

（2）建立数学模型：根据交通流量数据，建立交通流量的数学模型，如线性回归模型、多元回归模型等。

（3）模型求解：利用数学建模软件（如MATLAB、Python等）对建立的数学模型进行求解，得到最优交通流量分布。

（4）结果分析：对求解结果进行分析，评估优化后的交通流量分布对缓解交通拥堵的影响。

（5）模型改进：根据分析结果，对模型进行改进，以提高模型的准确性和实用性。

4. 实验结果：（1）通过建立数学模型，得到优化后的交通流量分布。

（2）优化后的交通流量分布较原始分布，道路拥堵程度明显降低，交通效率得到提高。

（3）通过模型改进，进一步优化交通流量分布，提高模型的准确性和实用性。

四、实验总结1. 本实验通过数字应用建模方法，成功解决了某城市交通流量优化问题，提高了交通效率，为城市交通管理提供了科学依据。

2. 在实验过程中，学生掌握了数学建模的基本原理和方法，熟悉了数学建模软件的使用，提高了解决实际问题的能力。

3. 实验过程中，学生学会了团队合作和沟通，提高了自己的综合素质。

五、实验心得1. 数字应用建模是一种解决实际问题的有效方法，通过建立数学模型，可以将复杂问题转化为可操作的解决方案。

基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模

基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模【摘要】倾斜摄影测量技术是一种高精度的三维数据采集技术，能够快速获取城市建筑物的准确三维信息。

本文通过对倾斜摄影测量技术的概述和三维数字城市建模方法的介绍，结合实际案例分析了基于倾斜摄影测量技术的三维城市建模过程。

同时讨论了倾斜摄影测量技术在城市规划中的应用，并探讨了未来的发展趋势。

最后总结了基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模的优势，提出了未来研究方向。

通过本文的研究可以更好地了解倾斜摄影测量技术在城市建模中的应用，为城市规划和管理提供更加精确和可靠的数据支持。

【关键词】倾斜摄影测量技术、三维数字城市建模、城市规划、发展趋势、优势、未来研究方向、案例分析、结论、引言、正文1. 引言1.1 研究背景倾斜摄影测量技术利用倾斜摄影仪和激光扫描仪等设备获取城市地物的三维信息，可以实现对城市建筑、道路、植被等物体的高精度、全方位立体测量。

相比传统的摄影测量技术，倾斜摄影测量技术具有数据获取快速、精度高、成本低等优势，已经在城市规划、土地管理、灾害监测等领域得到了广泛应用。

基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模具有重要的理论和实际意义。

本文旨在对倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用进行深入探讨，为城市规划和管理提供新思路和方法。

1.2 研究目的研究目的是通过倾斜摄影测量技术实现对城市建筑物的高精度三维模型构建，以提升城市规划和管理的效率和准确性。

具体目的包括：一是探讨倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用价值，验证其在城市规划和管理中的实际效果；二是研究倾斜摄影测量技术在建筑物识别、高程测量和立面重建等方面的优势和局限性，为进一步优化技术方法提供理论支持；三是分析倾斜摄影测量技术与传统摄影测量技术在城市建模中的对比，揭示倾斜摄影测量技术的独特优势和适用范围；四是为未来倾斜摄影测量技术的发展方向和应用前景提供参考和借鉴，促进其在城市规划和管理领域的进一步推广和应用。

关于三维城市模型数据获取的研究

中图分类号：Ｕ８．Ｔ９４２文献标识码：Ａ
数字城市是信息时代发展的必然产物，是将城市与人类活动有关的
信息进行数字化、、存储管理、的综合结果。应用是数字地球中的一个不可缺少的重要组成部分。城市建模是数字城市的基础，是数字城市的重要内容。目前，城市建模已经成为国内外建立数字城市的热点。人们正在通过各种各样的途径进行城市建模，而且已经取得非常重要的进展。并将其作为一种 “ 产品” 广泛地应用于实际生产中。随着ＧＳＩ技术的迅速发展，对城市环境中各种三维信患的表达与处
理变得日益迫切，人们不单需要表达单个建筑物或建筑物群体，还需要
建立整个城市景观模型。希望利用这个模型进行有关城市的规则设并计、交通指挥、信号站布设等工作。因而。需要处理的数据不再仅限于有限几个建筑物或一个城市小区．而是整个城市范围内所有需要表达的三维信息。相对于现有二维ＧＳ而言，Ｉ其数据量将增加１００多倍。三维城市模型的构建需要真三维的空阊数据和真实影像数据。目前
２三维城市模型的数据内容及其获取
２数据内窖．Ｉ
（）２直接测量：通过外业测量的方法。获得大量高程点三维坐标，再内插成数字高程模型，势性较强但工作量较大。现
（）３遥感测量：通过处理远距离获取的数据，包括航空影像、星影卫像空载激光扫描等生成。其精度受分辨率和量测手段限制，但获取速度较快，而且非常适宜大面积的三维重建。（）４激光扫描：激光扫描测量技术是最近发展迅速的一种新技术，已成为快速获取高精度ＤＭ数据的一种重要技术手段。激光扫描技术有Ｅ自己独特的优势—— 数据获取速度快，实时性强；数据量大，度较高；精主动性强，能全天候工作；全数字特征，息传输、、容易。但它信加工表达没有任何明显的形体信息和拓扑关系信息，使得目前必须与其他传感器如ＣＤ等结合使用。Ｃ（）５合成孔径雷达（Ａ获取数字高程模型：ＳＲ）这种数据获取方法的优点是不受白天黑夜以及天气的影响，分辨率较高（以达到水平Ｉ，可．ｉ５ｎ垂直２。但数据获取成本很高，前不易推广。ｍ）目

三维城市模型的构建与应用技巧

三维城市模型的构建与应用技巧随着科技的不断进步和数字化的发展，三维城市模型的构建和应用变得愈发重要和普遍。

三维城市模型是指使用计算机软件将真实城市的建筑、道路、地形等要素以三维形式呈现出来。

它可以为城市规划、建筑设计、旅游推广等领域提供有力的支持和工具。

本文将探讨三维城市模型的构建过程和应用技巧。

一、数据采集与处理构建三维城市模型的第一步是数据采集。

数据可以来源于卫星影像、激光雷达扫描、测量调查等多种途径。

卫星影像是最常用的数据来源之一，它可以提供大范围的地理信息。

激光雷达扫描则能够提供更精确的细节，如建筑物的高度和形状。

测量调查可以通过实地测量和测量仪器获取建筑物的尺寸和位置等详细数据。

在数据采集后，需要对数据进行处理。

首先，需要将不同数据来源的信息进行融合和校准，确保数据的准确性和一致性。

其次，需要进行数据的清理和修复，去除一些错误、噪声和缺失的信息。

最后，可以应用图像处理和计算机视觉算法，提取出建筑物、道路和地形等要素，并进行分类和标注。

二、建模与渲染建模是构建三维城市模型的关键步骤之一。

建模可以采用手工建模和自动建模两种方式。

手工建模是指基于专业软件，通过绘制、编辑和组装等操作，逐个构建建筑物和道路等要素。

自动建模则是利用算法和深度学习技术，通过计算机自动识别和重建建筑物的三维形状。

在建模完成后，需要对模型进行渲染。

渲染是指将模型添加贴图、材质和光照等效果，使其更真实、逼真。

渲染可以通过调整光照参数、选择合适的材质和纹理，以及添加合适的后期特效等方式实现。

渲染的目标是使模型在视觉上更加吸引人和易于理解。

三、应用技巧三维城市模型的应用广泛，以下将介绍几种常见的应用技巧。

1. 城市规划：三维城市模型可以为城市规划提供直观的展示和分析工具。

通过模拟不同规划方案的效果，决策者可以更好地理解建筑布局、道路连接和人流分布等因素对城市发展的影响。

这有助于更科学地进行城市规划，提高城市的可持续发展水平。

三维城市建模及其应用

Kofler (1998)指出：计算机城市(Cybercity)是一个小型真三维GIS 系统，是城市环境三维数据的存贮、操作以及可视化等多种技术的发展。
三维城市模型（3DCM）由描述自然和人文地理环境等多维时空现象的一系列几何模型数据与专题属性数据，以及有关的行为模型等组成。作为科学的地球空间框架信息，其与现实环境精确关联并成为现实世界的一种扩展、延伸和增强。
2011-08-23
数字罗马
GOOGLE EARTH——罗马
地形+影像
地形+影像+3D模型
2 三维城市模型发展概述
三维城市模型(3D City Model，3DCM) 在2DGIS 基础上发展起来的。随着人们对城市建筑和三维景观表达等需求日益提高，并试图利用三维空间信息研究和解决三维空间内的问题，因此，需要处理的数据从小范围、局部的数据扩展到整个城市的三维信息获取、处理、存储、分析和应用。
3DCM的概念或描述
Ranzinger和Gleixner (1997)提出： 3DCM 是计算机对一个城镇内所有固定对象(如建筑物、植被、交通道路、水系) 的特别表达，它包含从任何角度观察每一个对象的所有信息，还有方便于辨认的主要特征，它是一种整个城镇的CAD 模型。
Schilcher (1998)等学者提出：结合现有2DGIS 中的大量城市信息，通过添加一些补充信息，即可很好地建立城市三维景观模型。
？
突破二维表示的局限，建立真三维的科学框架
真三维空间：地上与地下、室外与室内
一体化环境：地面上下与室内外室内：暖通系统、家具、电梯、墙、门、窗、结构等室外：建筑物外观、道路、植被、空中设施等地下：地层、电力、热力、电信、给排水以及地铁等

三维城市建模技术研究

三维城市建模技术研究近年来，三维城市建模技术的研究受到了越来越多的关注。

三维城市建模是指利用虚拟现实技术和计算机图形学技术，将城市的地理信息、建筑物、设施等建模为三维数字模型。

这种技术可以广泛应用于城市规划、交通规划、环境保护等领域。

本文将探讨三维城市建模技术的发展现状、主要研究方向和未来发展趋势等方面。

一、发展现状三维城市建模技术的研究可以追溯到上世纪八十年代。

当时，三维建模技术还处于起步阶段，主要应用于工业设计和机械制造等领域，城市建模应用还非常有限。

随着计算机技术和图形学技术的不断发展，三维城市建模技术逐渐被广泛应用。

目前，三维城市建模技术已经成为数字城市建设的核心技术之一。

在国内，三维城市建模技术的研究起步较晚，但是发展非常迅猛。

目前，国内已经涌现出众多的三维城市建模企业和研究机构。

这些企业和机构在三维城市建模技术研究方面取得了不少进展，例如：地形建模、建筑物建模和纹理处理等方面。

在国外，欧美国家的三维城市建模技术发展比较成熟。

这些国家的城市数据信息比较完善，并且有较高水平的技术支持。

在三维城市建模技术方面，他们注重应用融合、改进算法、细化建模和增强多媒体交互等方面的研究。

二、主要研究方向1. 地形建模地形建模是三维城市建模技术的重要组成部分。

地形建模主要包括数字高程模型(DEM)和数字地形模型(DTM)两种。

数字高程模型用来描述地表的高程变化，数字地形模型则用来描述地表各种地形因素的空间分布。

地形建模技术在城市规划和环境保护等领域有着重要的应用价值。

通过地形建模技术，可以进行虚拟地形分析，帮助城市规划师在规划过程中更全面地考虑地形对城市发展的影响。

2. 建筑物建模建筑物建模是三维城市建模技术的核心。

建筑物建模可以将城市中的房屋、商铺、办公楼、教育机构等建筑物建模成三维数字模型。

建筑物建模可以通过建筑物外形的纹理处理和建筑物内部结构的建模，来实现更加真实的三维可视化效果。

建筑物建模主要应用于建筑规划、建筑设计和房地产评估等领域。

常州市现状三维城市空间数据库是利用数字高程模型的数据生成三维地形模型

常州市现状三维城市空间数据库是利用数字高程模型的数据生成三维地形模型,再利用卫星影像和航空影像作为真实的地面纹理,并采集建筑物纹理,制作三维模型,完善建筑物立面贴面,建立三维空间数据库,将城市赖以生存和发展的空间信息以数字化、形象化和网络化的形式进行综合集成管理,从而实现城市规划过程中三维可视化、虚拟管理等功能, 生动地展示城市的历史、现状和未来,提高城市规划编制和规划管理的科学性、真实性和前瞻性.数据的内容目前数据信息众多且来源广泛，根据数据管理及规划应用的需求,将数据进行分类分层管理,可分为地形、建筑、道路、植被、市政设施等。

具体如下框架数据采集与处理框架数据采集的是城市三维建模所需的空间定位信息和几何形态信息, 利用已有DLG、DEM、DOM等勘测资料及相关属性信息作为空间定位和几何形态的依据, 还可通过实地拍照方式收集几何形态的细节特征, 如地物的位置、高程、形状、立面、结构等。

纹理数据采集与处理纹理数据采集的是城市三维建模所需的地表和地物表面影像信息,可利用数字正射影像数据提取,也可采取实地拍照方式采集。

具体内容包括：地表影像信息、建筑屋顶和立面影像信息、道路表面影像信息、植被表面影像信息、市政设施的表面影像信息等。

属性数据采集与处理属性数据利用已有的城市基础地理信息资料和其他统计资料,也可采取实地调查方式采集。

具体内容包括：建筑模型的建筑名称、权属单位、建筑用途、使用性质、建筑层数、总建筑量、配套停车位等。

道路模型的名称、类别、权属单位等。

绿化模型的名称、种类、树龄、树高、权属单位等。

市政设施等其他独立地物模型的名称、类别、权属单位等。

体块建模体块建模是直接由矢量线划数据（含楼层数或楼高度信息）生成的三维楼块数据, 只表现楼的柱体特征, 它可以展示整个城市大范围的总体轮廓,是建立精细模型的基础。

雷达建模雷达（lidar）是集激光、全球定位系统（GPS）和惯性导航系统INS三种技术与一身的系统,用于获得数据并生成精确DEM。

基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模

基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模随着城市规模的不断扩大和城市化进程的不断推进，数字城市建设已成为城市发展的必然趋势。

其中，三维数字城市建模作为基础技术之一，对于城市规划、管理、应急等各个方面都有着非常重要的作用。

而基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模，凭借其高精度、高效率、低成本等优点，正逐渐成为数字城市建模的重要手段。

倾斜摄影测量技术是一种基于相机、激光扫描等设备拍摄倾斜影像进行三维模型重建的技术，通过对影像进行几何校正和配准，根据空间三角测量原理恢复出物体的三维坐标信息。

相比于传统的航空摄影测量技术，倾斜摄影测量技术有着更高的分辨率和精度，特别是对于高层建筑和建筑物细节的表现更为准确。

首先，收集和处理倾斜影像数据。

这个步骤包括采集大量倾斜影像，对影像进行切片和配准，生成高精度的倾斜影像数据集。

其次，进行三维重建。

倾斜影像经过几何校正和配准后，可以恢复出物体的坐标信息，通过运用三维重建算法如立体匹配算法、体素化算法等，可以将倾斜影像转换成三维模型。

然后，进行模型优化和精化。

这个步骤是针对三维模型进行杂质去除、空洞填充、纹理映射、模型优化等操作，使得模型更加精确、真实。

最后，将三维数字城市模型应用到实际的城市规划、管理和应急等各个方面。

三维数字城市模型可以用于城市规划、景观设计、基础设施建设、应急管理等方面，为城市管理和决策提供更加全面、准确的数据支持。

基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模具有诸多优点。

首先，倾斜影像数据采集可以在低空范围内进行，因此可以大大降低采集成本。

其次，倾斜摄影测量技术可以实现对于高层建筑和细节的精细化表现，可以更准确地反映城市的真实情况。

最后，基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市模型具有极高的数据精度和完整性，可以为城市管理和决策提供更可靠的数据支持。

总之，基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模是数字城市建设中非常重要的基础技术之一。

随着数字城市建设的不断推进和技术的不断发展，倾斜摄影测量技术将会进一步发挥其重要作用，为数字城市的建设和发展提供更加优质的服务。

arcgis3D模型数据获取与处理

2.6.3D模型数据获取与处理2.6.1.概述3D模型数据（主要是城市建筑物）是建立数字城市主要的组成部分。

目前最常用三维建筑物模型的建模方法可以分为以下三类：（1）基于地图的方法，利用已有GIS、地图和CAD提供的二维平面数据以及高度辅助数据经济快速建立盒状模型；（2）基于图像的方法，利用近景、航空与遥感图像建立包括顶部细节在内的逼真表面模型，该方法相对比较费时和昂贵，自动化程度还不高；（3）基于点群的方法，利用激光扫描和地面移动测量快速获得的大量三维点群数据建立几何表面模型。

基于已有二维GIS数据的简单建模方法具有成本低、自动化程度高的优点，在某些需要快速建立三维模型的领域也有着广泛的应用，这也是现有大多数二维GIS提供三维能力的最主要方式；基于CAD的人机交互式建模方法将继续被用于一些复杂人工目标的全三维逼真重建；基于遥感影像和机载激光扫描的方法适用于大范围三维模型数据获取、车载数字摄影测量方法适用于走廊地带建模、地面摄影测量方法和近距离激光扫描方法则适用于复杂地物精细建模等等。

其中，基于影像和机载激光扫描系统的三维模型获取方法能够适用于在大范围地区快速获取地面与建筑物的几何模型和纹理细节，虽然现有技术在很大程度上还依赖人工辅助，但这无疑是最有潜力的三维模型数据自动获取技术之一。

建筑物数据获取城市建筑物建立三维模型需要三种基础数据：建筑物平面数据、建筑物高度数据、建筑物表面纹理数据。

2.6.2.1.建筑物平面数据的获取建筑物的平面数据主要指的是建筑物在俯视图中投影到地平面的轮廓数据（如图2.5.2-1）2.5.2-1建筑物平面数据目前建筑物平面数据获取只要有以下几种方式：（1）从原有的二维GIS中提取三维建筑物模型所平面信息二维GIS中，建筑物一般只用投影到地面的轮廓线来表达，并将该轮廓线所勾勒出来的图形作为面对象存储在地图数据中。

二维GIS中的建筑物轮廓面数据可以作为三维建筑物模型的底面；也可以根据建模的需求把面数据转换成线数据来获取建筑物轮廓线。

城市实景三维数字底座构建关键技术与应用

城市实景三维数字底座构建关键技术与应用随着科技的飞速发展，数字技术在城市规划和建设中发挥着越来越重要的作用。

城市实景三维数字底座作为数字城市的重要组成部分，为城市管理和规划提供了直观、立体的数据基础。

本文将深入探讨构建城市实景三维数字底座的关键技术及其应用。

关键技术：数据采集与处理：激光雷达技术：通过激光雷达扫描获取高精度点云数据，是构建实景三维数字底座的基础。

多源遥感数据融合：结合卫星遥感、无人机等手段，实现对城市全貌的多角度、高分辨率的影像获取。

三维建模与纹理映射：自动建模算法：利用点云数据和图像信息，自动化生成三维模型。

纹理映射技术：将真实感强的纹理信息映射到三维模型上，增强模型的视觉效果。

数据管理与组织：地理信息系统（GIS）技术：实现对三维数据的空间查询、分析和可视化。

数据库管理：采用关系型数据库或非关系型数据库，高效存储和管理海量三维数据。

实时动态更新与维护：智能感知设备：利用物联网、传感器等技术，实时监测城市变化。

增量更新机制：仅对发生变化的部分进行更新，降低数据维护成本。

安全与隐私保护：数据加密传输与存储：确保数据在传输和存储过程中的安全性。

访问控制与权限管理：限制对数据的访问权限，保护用户隐私。

应用场景：城市规划与管理：辅助城市规划师进行空间分析和规划决策。

实现城市部件的数字化管理，如建筑物、道路、绿化等。

应急响应与灾害防控：实时监测城市环境变化，为灾害预警和应急响应提供数据支持。

模拟灾害发生时的场景，为救援和防控提供决策依据。

智慧交通与出行：提供高精度地图服务，支持智能导航和自动驾驶。

实时分析交通流量，优化交通信号灯控制策略。

文化与旅游资源保护：对古建筑、历史遗址等进行数字化存档和保护。

为旅游规划提供数据支持，提升游客的游览体验。

公共服务优化与设施管理：为公共设施（如公园、公共卫生间等）的布局和管理提供决策依据。

实现设施使用情况的实时监测和预警，提高公共服务效率。

环保与可持续发展：监测城市环境质量，评估空气质量、水质等指标。

三维城市建模

三维城市建模✧技术流程✧技术方法✧数据信息✧典型案例1.三维城市建模技术流程三维城市建模的技术流程2.三维城市模型的数据与信息三维城市模型的信息来源三维城市模型的数据与信息三维城市模型的4D产品三维城市信息编辑与管理三维场景地形点云与建筑物模型根据航拍影像自动提取建筑物模型航拍的城市像片自动或半自动提取的建筑物模型自动或半自动提取的建筑物模型自动或半自动提取的建筑物模型倾斜摄影测量方法建立的城市街景3.主要技术方法3.1 卫星遥感遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。

目前利用人造卫星每隔18天就可送回一套全球的图像资料。

利用遥感技术，可以高速度、高质量地测绘地图。

3.2 航空遥感航空遥感从19世纪末非动力飞行平台的航空摄影、经过20世纪30年代至80年代初的胶片航空摄影，发展到目前的基于POS系统（Positioning Orientation System）对地定位的光学/数字、激光手段，无论在飞行平台，还是在成像、导航、定位定向等传感器上都发生了巨大的变化，使航空遥感技术朝着高空间分辨率、高光谱分辨率、全谱段和多传感器集成应用方向发展，呈现出蓬勃的生机。

1. 胶片航空摄影航空摄影作为遥感信息获取的重要手段之一，由于具有机动灵活、高空间分辨率、成像机理简明、易于进行图象处理、信息提取、信息综合等特点，被广泛应用于农业、林业、交通、国防、城乡规划、制图等领域。

航空摄影技术的发展最早可追朔到1839年人类利用“摄影术”成功获取的第一张像片。

二十世纪初，由于航空航天技术的发展，航空摄影开始兴起。

早期的航摄仪以手持式为主。

二十世纪五十年代，带坐架和导航设备的航摄相机开始问世并投入生产作业，其典型的代表有：RMK、RC8、AφA等。

受技术所限，其像幅均为18×18cm，色差消除多限制在可见光范围内，物镜畸变差较大（大于10um）。

七、八十年代，推出了新一代航摄仪RC10、RC20、RMK A、MRB、LMK，像幅扩大到23×23cm，色差消除范围达400-900nm，物镜畸变差均小于7um，并具有影像位移补偿功能。