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基于摄影测量的三维城市建模
三维城市模型数据内容
主
三维城市模型数据的获取与
要 内
建模方法
基于摄影测量的三维城市模 型数据的获取与建模方法
容
三维 城市 模型 数据 内容
数码城市(CyberCity)是城市信息化发 展的一个主要方向，数码城市的基 本内容是三维城市模型（3D City Model, 简称3DCM）。
将 2D GIS中的建筑物轮廓线与建筑物 高度（由层数计算或其他方式得到） 结合，用简单几何体表达建筑物外形 特征。这种方法最简便，同时三维数 据量最少，但也与实际相差最大。
使用航空影像进行交互式获取。由于 航空影像真实地反映了城市建筑的所 有顶部信息，同时也反映了建筑物的 部分侧面信息以及大部分建筑物附属 信息，因而可以运用数字化结合人工 交互的方式获取建筑物的外形特征。 这种方法能较真实地获取所需要的信 息，但由于需要人工干预，工作量也 是相当大的。
三维城市模型
DEM
DOM
地物三维模型数据 多媒体属性数据
三维城市模型数据生产的内容
三维 城市 模型 数据 的获 取与 建模 方法
在城市环境中尽管很多建筑物具有相似
的外形，但往往不同的建筑物具有不同 的几何外形特征。在 2D GIS中一般只用 建筑物的地面轮廓线来表达建筑物，这 种表达只反映了建筑物本身很少部分的 信息。在三维城市模型中除了建筑物的 基本平面位置及高度信息外，还需表达 建筑物的色彩纹理与几何外形特征，这 些几何外形特征往往体现三维对象特别 是建筑物对象的独特风格。由于城市环 境中建筑物成百上千，如果采用传统测 量方法，其工作量之大令人难以忍受。 因而有许多学者在如何获取建筑物的几 何外形特征（或要素方面）进行了深入 研究，具代表性的工作有如下几种：
国内也出现了类似的产品，如灵图公 司的VRMap、适普公司的IMAGIS等。
AutoCAD致力于模型的精细和机械的完整， 它做出的数据是目前的工业标准，有精确的 材质定义和大量的属性数据。AutoCAD绘图 的目的是通过模拟复杂的数据设计规则来生 成工程图，广泛用于工业设计制造行业。
3DMAX目前的主要用途在制作动画方面， 由于它的交换格式3ds文件能有效的描述大 多数三维模型，所以已经很多软件都支持这 种格式，有的还把3DMAX模型作为自己的 主要数据源。但3DMAX模型没有属性信息， 也不支持自动建模。
三维城市模型不仅以三维的形
式表示城市景观，而且还能逼 真地描述表面特性。因此，表 面特征和材质参数的描述如几 何形状、相片纹理与属性等都 将是三维城市模型的数据内容。
三维城市模型作为数码城市的骨架，不仅仅包
括地形、地物（建筑物、交通网络，植被等） 的三维空间几何表达，而且还包括这些地物的 纹理特征（对地形来说，其纹理特征就是相对 应的DOM）以及其他的相关属性信息。
DEM采集与编辑 数字微分纠正
数字正射影像镶嵌
存盘或建库
质量检查与元数据文件记录 全数字摄影测量方法生产数字正射影像
遥感数据
城
其他多媒体属性数据或者直接插入
市
其他已有的三维设计模型，从而形 成逼真的三维城市景观模型。
建
模
摄影负片
像片扫描
控制点数据
像对定向或方位元素安置
自动相关获取DEM DEM编辑
多模型DEM镶嵌
存盘或建库
质量检查与元数据文件记录
全数字化摄影测量生产DEM的工作流程
摄影负片
像片扫描
控制点数据
像对定向或方位元素安置
三维城市模型数据生产的内容包括数字地面模 型（Digital Elevation Model，简称DEM）、数 字正射影像（Digital Orthoimage Map，简称 DOM）、城市固定地物的三维模型数据（3D City Model Data，简称CMD）、材质、纹理和 相关的多媒体属性数据。
基
利用解析测图仪或全数字摄影测量
于
工作站可以非常便利地从高分辨率
摄
航空影像上获取三维城市模型数 据．包括数字地面模型、数字正射
影
影像、城市固定地物的三维模型数
测
据，所以目前摄影测量方法是获取 三维城市模型数据主要方法．
量Βιβλιοθήκη Baidu
的
在建模时候，利用建模软件根据三
三
维编码数据和数字高程模型建立起
维
每一个城市目标的三维几何模型， 并在此基础上整合表面真实纹理和
使用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动 提取。高分辨率影像卫星的出现，使得人 们很容易快速获取一个实时的，不低于 1m分辨率的城区影像图，对于高分辨率 卫星影像目前可用要素法非常有效地判别 建筑物，因而是最有发展潜力的一种方法。
三维建模有很多，而且相关的新软件
不断出现，目前比较通用的建模软件 有国外的AutoCAD、3DMAX、 MultiGen等。
灵图公司的VRMap主要目的是三维 景观的再现，注重场景实时漫游速度 和仿真效果，但建模手段比较简单， 目前只能生成一些立方体式的模型， 比较复杂的模型要通过3DMAX和 AutoCAD制作，只有一些很简单的模 型编辑功能。
适普公司的IMAGIS 可以自动建立比 较简单的模型，也有一些编辑功能， 可以做出比较复杂的模型，并有100 多种建筑物的屋顶模型。
MultiGen建模主要是为了做视觉仿 真，对于建筑物的屋顶等复杂对象， 提供了丰富的模型库供选择。它做 出的模型可以根据需要进行实时简 化，并且可以将任意的多边形数据 以一种高效率的结构组织，还能保 存视觉仿真的控制元素。它的缺点 是建模周期大，成本高。
MultiGen-Paradigm公司和ESRI公司 联合推出的产品SITEBUILDER 3D， 可以根据Arc/Info二维数据以及建筑 物的高度属性自动的重建三维模型， 不过目前SITEBUILDER 3D自动建 立的模型还只是平顶的立方体式的 模型，不能有效的表达屋顶的各种 复杂形态。
使用航空影像以及地面摄影对建筑物特征 线进行自动提取。这种方式获取速度最快， 但获取几何信息不够完整，需要人工做大 量后续处理，目前还难以达到实用。
在地面使用激光扫描仪与GPS，通过测距 求算获取。这种方式获取速度也较快，且 所获取几何信息相当精确，但工作量相当 大，是一种具有发展前景的方法。
三维城市模型数据内容
主
三维城市模型数据的获取与
要 内
建模方法
基于摄影测量的三维城市模 型数据的获取与建模方法
容
三维 城市 模型 数据 内容
数码城市(CyberCity)是城市信息化发 展的一个主要方向，数码城市的基 本内容是三维城市模型（3D City Model, 简称3DCM）。
将 2D GIS中的建筑物轮廓线与建筑物 高度（由层数计算或其他方式得到） 结合，用简单几何体表达建筑物外形 特征。这种方法最简便，同时三维数 据量最少，但也与实际相差最大。
使用航空影像进行交互式获取。由于 航空影像真实地反映了城市建筑的所 有顶部信息，同时也反映了建筑物的 部分侧面信息以及大部分建筑物附属 信息，因而可以运用数字化结合人工 交互的方式获取建筑物的外形特征。 这种方法能较真实地获取所需要的信 息，但由于需要人工干预，工作量也 是相当大的。
三维城市模型
DEM
DOM
地物三维模型数据 多媒体属性数据
三维城市模型数据生产的内容
三维 城市 模型 数据 的获 取与 建模 方法
在城市环境中尽管很多建筑物具有相似
的外形，但往往不同的建筑物具有不同 的几何外形特征。在 2D GIS中一般只用 建筑物的地面轮廓线来表达建筑物，这 种表达只反映了建筑物本身很少部分的 信息。在三维城市模型中除了建筑物的 基本平面位置及高度信息外，还需表达 建筑物的色彩纹理与几何外形特征，这 些几何外形特征往往体现三维对象特别 是建筑物对象的独特风格。由于城市环 境中建筑物成百上千，如果采用传统测 量方法，其工作量之大令人难以忍受。 因而有许多学者在如何获取建筑物的几 何外形特征（或要素方面）进行了深入 研究，具代表性的工作有如下几种：
国内也出现了类似的产品，如灵图公 司的VRMap、适普公司的IMAGIS等。
AutoCAD致力于模型的精细和机械的完整， 它做出的数据是目前的工业标准，有精确的 材质定义和大量的属性数据。AutoCAD绘图 的目的是通过模拟复杂的数据设计规则来生 成工程图，广泛用于工业设计制造行业。
3DMAX目前的主要用途在制作动画方面， 由于它的交换格式3ds文件能有效的描述大 多数三维模型，所以已经很多软件都支持这 种格式，有的还把3DMAX模型作为自己的 主要数据源。但3DMAX模型没有属性信息， 也不支持自动建模。
三维城市模型不仅以三维的形
式表示城市景观，而且还能逼 真地描述表面特性。因此，表 面特征和材质参数的描述如几 何形状、相片纹理与属性等都 将是三维城市模型的数据内容。
三维城市模型作为数码城市的骨架，不仅仅包
括地形、地物（建筑物、交通网络，植被等） 的三维空间几何表达，而且还包括这些地物的 纹理特征（对地形来说，其纹理特征就是相对 应的DOM）以及其他的相关属性信息。
DEM采集与编辑 数字微分纠正
数字正射影像镶嵌
存盘或建库
质量检查与元数据文件记录 全数字摄影测量方法生产数字正射影像
遥感数据
城
其他多媒体属性数据或者直接插入
市
其他已有的三维设计模型，从而形 成逼真的三维城市景观模型。
建
模
摄影负片
像片扫描
控制点数据
像对定向或方位元素安置
自动相关获取DEM DEM编辑
多模型DEM镶嵌
存盘或建库
质量检查与元数据文件记录
全数字化摄影测量生产DEM的工作流程
摄影负片
像片扫描
控制点数据
像对定向或方位元素安置
三维城市模型数据生产的内容包括数字地面模 型（Digital Elevation Model，简称DEM）、数 字正射影像（Digital Orthoimage Map，简称 DOM）、城市固定地物的三维模型数据（3D City Model Data，简称CMD）、材质、纹理和 相关的多媒体属性数据。
基
利用解析测图仪或全数字摄影测量
于
工作站可以非常便利地从高分辨率
摄
航空影像上获取三维城市模型数 据．包括数字地面模型、数字正射
影
影像、城市固定地物的三维模型数
测
据，所以目前摄影测量方法是获取 三维城市模型数据主要方法．
量Βιβλιοθήκη Baidu
的
在建模时候，利用建模软件根据三
三
维编码数据和数字高程模型建立起
维
每一个城市目标的三维几何模型， 并在此基础上整合表面真实纹理和
使用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动 提取。高分辨率影像卫星的出现，使得人 们很容易快速获取一个实时的，不低于 1m分辨率的城区影像图，对于高分辨率 卫星影像目前可用要素法非常有效地判别 建筑物，因而是最有发展潜力的一种方法。
三维建模有很多，而且相关的新软件
不断出现，目前比较通用的建模软件 有国外的AutoCAD、3DMAX、 MultiGen等。
灵图公司的VRMap主要目的是三维 景观的再现，注重场景实时漫游速度 和仿真效果，但建模手段比较简单， 目前只能生成一些立方体式的模型， 比较复杂的模型要通过3DMAX和 AutoCAD制作，只有一些很简单的模 型编辑功能。
适普公司的IMAGIS 可以自动建立比 较简单的模型，也有一些编辑功能， 可以做出比较复杂的模型，并有100 多种建筑物的屋顶模型。
MultiGen建模主要是为了做视觉仿 真，对于建筑物的屋顶等复杂对象， 提供了丰富的模型库供选择。它做 出的模型可以根据需要进行实时简 化，并且可以将任意的多边形数据 以一种高效率的结构组织，还能保 存视觉仿真的控制元素。它的缺点 是建模周期大，成本高。
MultiGen-Paradigm公司和ESRI公司 联合推出的产品SITEBUILDER 3D， 可以根据Arc/Info二维数据以及建筑 物的高度属性自动的重建三维模型， 不过目前SITEBUILDER 3D自动建 立的模型还只是平顶的立方体式的 模型，不能有效的表达屋顶的各种 复杂形态。
使用航空影像以及地面摄影对建筑物特征 线进行自动提取。这种方式获取速度最快， 但获取几何信息不够完整，需要人工做大 量后续处理，目前还难以达到实用。
在地面使用激光扫描仪与GPS，通过测距 求算获取。这种方式获取速度也较快，且 所获取几何信息相当精确，但工作量相当 大，是一种具有发展前景的方法。