三维数字城市建模及数据获取
基于CityEngine CGA规则的三维数字城市建模
基于CityEngine CGA规则的三维数字城市建模范伦;韩健【摘要】针对当前数字三维城市建模工作量庞大、周期较长的问题,本文基于CityEngine提出了一种CGA规则建模方法,该法利用既有二维数据,通过建立规则,实现区域建筑物和构筑物批量建模.实验结果表明,CGA规则化建模可动态构建三维建筑模型,模型的编辑性较强.相似建筑物可重复使用同一规则,因此大大提高建模速度.同时,CGA规则化建模可减小数据获取成本,缩短建模周期,大幅提高建模效率.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】4页(P58-61)【关键词】数字三维城市;CityEngine;地理信息数据库;CGA;不动产调查【作者】范伦;韩健【作者单位】珠海市测绘院,广东珠海519015;中国人民解放军32023部队,辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】P208.21 引言目前，三维数字城市已成为数字城市建设不可缺少的重要部分，并藉以三维城市获取更多的空间信息和属性信息，三维城市在城市规划、管理及提高城市政府管理服务水平等方面起到了积极作用[1]。
我国一些重点城市如深圳、广州、上海、苏州等已建成三维数字城市，在城市管理和便捷服务方面起到了重大作用[2]。
然而，随着三维数字城市规模的增大，出现了数据获取量大、建设周期长、共享性不良等问题，一定程度上阻碍了三维数字城市建设[3]。
如何利用、共享已有数据，最大程度缩小数据获取成本，提高建设效率便成为研究的热点问题。
虽然三维建模软件AutoCAD、Sketchup、3ds Max等具有较高的工作效率[4]，Open GL三维图形库或VRML虚拟现实建模语言具有较强的开发定制能力[5]，但在利用已有数据方面，远远不如GIS平台。
由于CityEngine兼容CAD和GIS数据，且在精细建模和联合建模中有广泛应用[6～9]，因此可利用现有GIS数据快速创造三维模型，缩短建模周期。
XXX市数字城管系统改造项目数据普查建库及三维实景影像采集项目实施方案
XXX市数字城管系统改造项目数据普查建库及三维实景影像采集项目实施方案XXX市数字城管系统更新：数据普查与三维影像项目计划项目背景随着城市化的飞速发展，城市管理变得越来越复杂，传统的管理方式显得捉襟见肘。
因此，XXX市决定对数字城管系统进行一次彻底的改造，以此来提升管理效率和服务水平，合理配置资源。
目标与范围这次项目的主要目标，就是通过数据普查和三维实景影像的采集，建立一个全面、精准的城市管理数据库，以便为决策提供有力支持。
具体来说，我们要做到以下几点：1. 系统收集道路、建筑、绿地等基础数据。
2. 利用三维影像技术，获取城市的立体信息，增强直观性。
3. 搭建一个数据共享平台，实现部门之间的信息互通与协作。
现状与需求分析目前，XXX市面临的一些挑战包括：- 数据缺乏系统性，信息孤岛现象严重。
- 城市管理缺少实时监控，决策依据不足。
- 服务水平不高，市民对管理的不满情绪逐渐上升。
针对这些问题，我们迫切需要通过数据普查和建库来弥补现有的不足，同时借助现代技术提高管理的效率。
实施步骤项目的实施分为几个主要阶段：数据普查在这一阶段，我们需要明确普查的范围和内容，包括：- 道路交通情况- 公共设施的分布- 建筑物的信息- 绿化情况普查工作将组成多个小组，各组负责不同区域的数据收集，确保数据的一致性和可比性。
三维实景影像采集影像采集是这个项目的核心，主要包括：- 选择合适的影像采集工具，比如无人机和360度摄像头。
- 制定详细的采集计划，确保覆盖全市的重要区域。
- 对影像数据进行后期处理和存储，以确保数据的安全性和完整性。
通过三维影像的方式，我们可以更加生动地展示城市的立体信息，为后续的数据分析打下基础。
数据建库完成数据普查和影像采集后，接下来的工作就是建立数据库。
主要步骤包括：- 选择合适的数据库管理系统，以确保其稳定性和安全性。
- 整合普查和影像数据，建立统一的数据模型。
- 开发数据管理平台，方便城市管理部门的日常使用。
如何进行数字城市建模
如何进行数字城市建模数字城市建模是指利用数字技术和数据分析方法对城市进行全面、系统的建模，以实现城市规划、发展和管理的科学化和智能化。
数字城市建模的目的是通过模拟城市内部和外部环境的变化，提供决策支持和优化方案，帮助城市实现可持续发展，提升居民的生活质量。
本文将从数据收集和处理、模型构建和分析以及应用实践等方面探讨如何进行数字城市建模。
一、数据收集和处理数字城市建模的第一步是收集和处理大量的城市数据。
这些数据包括城市地理信息、人口分布、交通状况、环境质量等各个方面，可以通过传感器、监测设备、智能手机等多种途径获取。
收集到的数据需要进行清洗、整理和融合，使其能够被模型识别和分析。
此外，还需要考虑数据的时空特性，以便在模型中进行准确的表达和预测。
二、模型构建和分析在数字城市建模中，模型的构建和分析是核心环节。
模型可以采用多种形式，如系统动力学模型、代理模型和神经网络模型等，用来模拟城市的物理、社会和经济过程。
构建模型时，需要考虑不同因素之间的相互作用和影响，以及它们对城市系统的发展和运行的复杂性。
模型可以根据不同的目标进行设计，比如城市规划、环境保护、交通管理等方面。
模型分析则是通过对模型进行参数优化、敏感性分析、模拟实验等操作，来获取模型的输出结果，并进行解释和评估。
模型分析的目的是理解城市系统的运行机制、预测未来的变化趋势，并提供决策支持和政策制定的依据。
通过模型分析，可以识别城市存在的问题，找出优化的方案，并进行评估和比较，以实现城市规划和发展的可持续性。
三、应用实践数字城市建模的最终目的是应用于实际的城市规划和管理中。
通过数字城市建模，可以对城市的发展方向、人口流动、交通拥堵等进行预测和分析，为城市规划和决策提供科学依据。
例如，可以通过模拟人口增长和流动的模型，预测未来城市的人口分布和需求，为城市基础设施建设和公共服务提供指导。
又如，可以通过模拟交通状况的模型，优化交通信号控制和线路规划，提高交通效率和减少拥堵情况。
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。
数字城市建模收费标准
数字城市建模收费标准数字城市建模是指利用数字技术对城市进行模拟和仿真，以便更好地规划城市发展、提升城市管理水平和服务质量。
在当今数字化时代，数字城市建模已经成为城市规划和管理的重要工具。
因此，对于数字城市建模服务的收费标准也成为了人们关注的焦点之一。
首先，数字城市建模的收费标准应当根据项目的复杂程度和规模进行制定。
一般来说，数字城市建模服务包括城市地理信息系统数据采集、城市三维模型构建、城市仿真分析等多个环节，而这些环节的复杂程度和规模会直接影响到服务的收费标准。
例如，对于一个小型城市的数字建模项目，收费标准可以相对较低；而对于一个大型国际化城市的数字建模项目，收费标准则会相对较高。
其次，数字城市建模的收费标准还应当考虑到服务的专业性和技术含量。
数字城市建模涉及到地理信息系统、遥感技术、三维建模技术、仿真分析技术等多个领域的知识和技能，因此，服务的专业性和技术含量也应当成为制定收费标准的重要考量因素。
一般来说，服务的专业性和技术含量越高，收费标准也就越高。
另外，数字城市建模的收费标准还应当考虑到服务的时效性和效果保障。
在数字城市建模项目中，时效性和效果保障是至关重要的。
因此，服务商需要投入大量的人力、物力和财力来保障服务的时效性和效果。
这也意味着，服务的时效性和效果保障会直接影响到收费标准。
最后，数字城市建模的收费标准还应当考虑到市场需求和竞争状况。
随着数字城市建模技术的不断发展和城市规划管理的不断深化，数字城市建模服务的市场需求也在不断增加。
因此，服务商需要根据市场需求和竞争状况来制定收费标准，以便更好地满足客户的需求并保持市场竞争力。
综上所述，数字城市建模的收费标准应当综合考虑项目的复杂程度和规模、服务的专业性和技术含量、时效性和效果保障以及市场需求和竞争状况等多个因素。
只有在综合考量各项因素的基础上，才能制定出合理、公正的收费标准，从而更好地推动数字城市建模服务的发展和应用。
使用数字摄影测量进行三维建模的步骤与技巧
使用数字摄影测量进行三维建模的步骤与技巧随着技术的不断发展，数字摄影测量被广泛应用于城市规划、建筑设计、文化遗产保护等领域。
通过使用数字摄影测量技术，我们可以在短时间内获取高精度的三维数据，从而实现三维建模。
本文将介绍数字摄影测量进行三维建模的步骤和技巧。
第一步，选择合适的设备和材料。
在进行数字摄影测量之前，我们需要准备好合适的设备和材料。
首先，需要一台高分辨率、高像素的数码相机，以保证拍摄的照片质量。
其次，需要一个稳定的三脚架，用于固定相机，避免拍摄过程中的晃动。
此外，还需要一条高精度的测量尺，用于测量实际场景中的尺寸。
第二步，选择合适的拍摄角度。
在进行数字摄影测量时，拍摄角度的选择非常重要。
要尽可能地避免透视畸变和遮挡。
因此，在选择拍摄角度时，应该尽量选择对称、稳定的位置，并确保摄像机与被拍摄物体之间的垂直角度为90度。
第三步，拍摄照片。
在进行数字摄影测量时，需要拍摄大量的照片，以覆盖被测对象的各个角度和细节。
为了确保测量的准确性，应该保持拍摄过程中相机的稳定，并在不同角度和距离上进行多次拍摄。
第四步，图像处理。
拍摄完照片后，需要对其进行图像处理。
首先，需要对照片进行校正，以去除透视畸变和图像畸变。
其次，需要对照片进行配准，以达到像素级的匹配。
最后，需要对照片进行融合，以生成完整的三维模型。
第五步，模型生成。
在图像处理完成后，可以使用特定的软件生成三维模型。
通常，这可以通过将配准后的照片导入三维建模软件中来实现。
在建模过程中，需要调整模型的参数和细节，以达到预期的效果。
第六步，模型优化。
生成的三维模型可能存在一些不完善或不准确的部分。
因此，在进行模型优化之前，需要对其进行检查和修复。
可以使用各种修复工具和算法，如纹理映射、拓扑修复等，以改善模型的质量和外观。
第七步，模型应用。
生成的三维模型可以应用于多个领域和用途。
例如，可以将其用于城市规划中的场景演示和模拟，以帮助规划师和决策者更好地理解和分析城市环境。
城市三维数据建模过程
自从戈尔提出“数字地球”的概念后,用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。
城市三维景观的建立,将以全新的方式表达和处理地理空间信息，在城市规划、房地产开发、交通管理、旅游等领域起着重要的作用。
随着信息化时代的迅速发展,人们对城市中各种三维信息的表达与处理日益迫切,不仅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,并希望利用这些模型进行有关城市的规划设计、应急指挥等工作。
然而,由于快速构建大规模三维模型较困难,城市三维建模受到数据资源不足的困扰。
一方面,规则、简单的建筑物难以真实表达现实的三维世界;另一方面,精细建模不但费时费力,数据量也给系统后期的可视化和空间分析带来很多难题。
在数字区域研制中,城市虚拟建模往往面临着“数据量大,任务繁重,硬件要求高,开发周期长”的难题,从而大大限制了该领域的发展。
为此,笔者通过对比研究和实验,综合已有的方法，针对城市景观模型的特点，探索出一个相对经济快捷的解决方案，并以skyline系列软件为平台，以河南许昌市为试验区，完成城市三维景观的构建，为城市三维景观的建设提供了一个思路，相信对于推动我国城市三维建模将会有所帮助。
1三维建模研究现状目前人们对城市三维景观建模作了很多研究，三维建模从技术本质上将，大致有如下三种实现技术：一是直接使用三维模型制作软件,如SketchUp、3DMAX等软件进行建模; 二是直接利用传统GIS的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模,各建筑物表面还可以加上相应的纹理;三是利用数字摄影测量技术进行三维建模。
第一种方法能逼真地表示城市的精细结构和材质特征,但所建模型不能表示真实的地理位置,且制作需耗大量的人力和物力。
城市三维建模数据采集方法的研究
第２ １卷第 ４ 期
２０ ０ ７年 １ ２月黑龙江工程
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院
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报（ 自然科 学 版 ）
Ｖｏ ． １ Ｎ ４ １ ２ Ｑ． Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ，０ ７
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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 ：２ １５ Ｐ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ６ ９ ２ ０ ）４ ０ １ ３ １７ —４ ７ （０ ７ ０ —０ ２ —０
ｎ ｅ ｎ ｐｒ ｎ 。 ｉｎ ｉｎ ｕｅｕｏ ｕｖｙ ｎ ｐｉｇ Ｈａｂ ５ ０ ６ Ｃ ｉａ ｅｒ ｇＤ ａｔ ｔＨｅｏｇｉ ｇＢ ｒ ｆ ｒｅｉ ａｄＭａｐｎ ， ｒｉ １ ０８ ， ｈｎ ） ｉ ｅ ｍｅ ｌ ａ ａ Ｓ ｇ ｎ ｎ
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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]。
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：为解决以往在城市三维建模中的传统方法成本高、时间长且精度低的弊端，则结合先进信息技术形成了无人机倾斜摄影测量技术，适用于城市规划、建设以及管理等众多工作中。
本文将结合实际中的无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用进行分析，以期为相关行业的应用提供相应参考。
关键词：无人机；三维实景模型；倾斜摄影测量引言城市发展逐渐从以往的数字城市向智慧城市发展转型，在城市规划中二维矢量数据GIS应用则难以满足更加精准且高标准的城市测绘工程。
构建更加直观的真实的且精准度相对较高的城市三维实景模型则受到了社会广泛热议。
无人机倾斜摄影技术的出现，则能够解决以往在城市三维实景建模中存在的问题，借助于多个传感器结构，更加便捷地获取地物数据，具有广泛的应用前景。
1.城市三维实景建模中的无人机倾斜摄影技术概述1.1倾斜摄影技术原理作为遥感测绘工程领域近年来在国际环境中创新发展的技术成果，无人机倾斜摄影测量技术的问世为国内外的测绘工程领域提供了更加鲜明的助力条件。
作为高新测绘技术，我国在2010年将其引进到国内，并且在10年间迅猛发展形成成果。
充分结合我国的地理环境特征以及先进科学技术的应用，融合了以往航空测绘技术的传统成果优势，借助于近景测量的优势效果，又突出了作为创新技术表现的先进性内涵。
1.2基于无人机倾斜摄影测量城市实景三维建模的流程在无人机倾斜摄影测量构建城市实景三维模型的工程中，主要是应用到当前最为先进的无人机飞行器作为搭载平台，从而实现更加精准稳定的安全飞行测量工作。
由智能无人机携带5镜头数码高清摄影相机，在空中进行航测飞行拍摄采集地物数据。
而完成基于城市整体的三维实景模型的工件，还需要完成以下流程，首先来讲，则是需要在无人机的航测飞行过程中采集倾斜影像数据。
包括外业航飞以及像控测量等，形成更加完善的数据采集工作，完成多视角状态下的三维空中三角测量，并结合真三维自动模型生产，形成完整的城市实景三维模型。
DTM获取及城市三维可视化技术研究
DTM获取及城市三维可视化技术研究摘要:本文基于笔者多年从事城市三维可视化的相关工作经验,以DTM获取及城市三维可视化为研究对象,论文首先探讨了基于LIDAR系统的DTM获取方法,进而探讨了基于IDL语言的地形建模及可视化详细步骤,具有较高的程序开发效率和较强的地形可视化效果,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词:数据分类IDL 三维地形建模地形三维可视化一直以来是地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实等领域的研究热点,是应用计算机对数字地形模型(Digital Terrain Model,DTM)地形数据进行三维逼真地显示、模拟仿真、多分辨率表达和网络传输等内容的一项技术。
它与人类的生产生活息息相关,在资源调查、城市规划、路径选取、工程勘查与设计、项目选址、环境监测、灾害预测与预报、军事、游戏娱乐等众多领域有着广泛的应用,人们一直关心如何真实地表达自然界的地形,因此对其深入研究十分必要。
1 基于LIDAR的DTM获取传统的航空摄影测量获取DTM的技术已经十分成熟了,但是由于生产周期太长,已不适应当前信息社会的需要,也不能满足“数字地球”对测绘的要求,所以,急需低成本、高密度、快速度、高精度的DTM,机载LIDAR技术正好满足需求,机载LIDAR技术系统能够以每秒生产1000个高程数据点,高程点密度远大于传统的地面测量方法。
利用这样高的抽样率,可以快速完成大区域的地面三维数字地形数据测量,同时可产生有1m或更小的格网间隔的DTM。
TerraScan是芬兰TerraSolid公司的一套专门处理激光点数据的软件,它很容易地处理数百万的点数据。
初始数据不仅包括地面,也包括地面上的所有地物,如建筑物、植被、水、道路及道路上的汽车等,利用TerraScan提供的丰富的分类工具,对激光点进行分类。
TerraScan 识别XYZ文本文件和二进制文件,这个系统具有如下功能。
关于三维城市模型数据获取的研究
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 ＧＳ Ｉ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 １０ ０ 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 Ｄ Ｍ 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 Ｃ Ｄ等结合使用 。 Ｃ （） ５合成孔径雷达（Ａ 获取数字高程模型 ： Ｓ Ｒ） 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 ．ｉ ５ｎ 垂直 ２ 。 但数据获取成本很高 ， 前不易推广 。 ｍ） 目
数字城市三维建模与仿真的实现设计
数字城市三维建模与仿真的实现设计摘要：数字化，信息化是当今世界国内外高科技发展的潮流和趋势，生产单位作为高科技研究和开发利用的前沿阵地，理当成为数字化、信息化研究、开发、利用的重要承担者。
本文阐述ArcGIS与SketchUp协作进行数字城市建模，进行三维景观图制作的方法与步骤，充分展示测绘技术和虚拟现实技术在数字城市建设中的强大功能。
关键词：数字城市三维建模仿真全数字摄影测量系统SketchUp 三维可视化地理信息系统一、数字城市的三维建模方法概述三维GIS是目前国内外GIS界研究的热点。
建立三维景观模型以及在此基础上实现三维GIS，不仅在城市规划、建筑设计、无线通信等领域有广阔的发展前景，而且在其他分析、评价、决策等部门也有着积极的现实意义。
三维景观图以直观的三维地形、地物代替了抽象的地图符号，这就使得地图超出了传统的地理信息符号化、空间信息水平化和地图内容凝固化、静止化的状态，进入了动态、时空变换、多维的可交互的地图时代。
同时，三维景观图的建立也使我们对地图的认识方式发生了巨大的变化，并为各种空间分析创造了良好的条件。
因此，将三维景观图作为地理信息系统中的又一个专题图层将是一种必然的趋势，为三维地理信息系统建立相应的三维景观图已是摆在我们面前的重要任务。
解决这个问题大致有如下的方法：①直接利用传统的GIS中的二维线划数据及其相应高度属性进行三维建模，各建筑物表面还可加上相应的纹理，但采用这种方法只局限于平顶建筑物得三维重建。
②直接使用3D软件，比如AutoCAD，3DMAX，SketchUp，美国UGA公司的UG软件，用它们可以做出比较逼真的三维模型。
③利用Multigen Creator虚拟现实应用软件环境。
该软件具有简单、直观的交互能力，运行在所见即所得、三维、实时的环境中，它的每一种实现都包含了一个共同的用户接口和一个适应特定平台的特殊子系统。
但其空间地理信息的表达功能欠佳，不利于建立高精度的数字城市基础地理信息数据库和基础设施信息数据库。
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。
建筑轮廓数据的n种获取方法
建筑轮廓数据的n种获取方法
建筑轮廓数据是城市规划、建筑设计和地理信息系统等领域的重要数据源，可以通过多种方法获取。
以下是建筑轮廓数据的几种常见获取方法：
地图数字化技术：通过地图数字化技术将纸质地图或纸质地形图上的建筑轮廓信息转化为数字信息。
这种方法需要人工干预，因此精度和可靠性取决于操作人员的技能和经验。
遥感技术：利用高分辨率卫星或航空影像，通过图像处理和计算机视觉技术提取建筑轮廓信息。
这种方法具有高精度和高效的特点，但需要专业的图像处理设备和技能。
激光雷达技术：利用激光雷达扫描获取建筑物的三维点云数据，然后通过点云处理和计算机视觉技术提取建筑轮廓信息。
这种方法具有高精度和真实感的特点，但需要专业的设备和技术。
实景三维建模技术：利用无人机或地面移动测量系统获取建筑物的实景三维数据，然后通过三维建模软件建立建筑物的三维模型，最后提取建筑轮廓信息。
这种方法具有快速、灵活和低成本的特点，但需要专业的技能和经验。
社交媒体图片识别技术：通过计算机视觉技术从社交媒体网站上获取建筑物照片，并自动识别和提取建筑轮廓信息。
这种方法具有广泛的应用前景，但需要解决数据版权和隐私保护等问题。
总之，以上方法各有优缺点，应根据具体需求和应用场景选择合适的方法获取建筑轮廓数据。
同时，随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，新的获取方法也将不断涌现。
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。
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（6）使用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提取。高分辨率卫星影像的出现，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。
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城市三维空间信息获取
三维对象几何要素 数据获取
纹理数据 获取
（1）由计算机作简单模拟绘制。 （2）地面摄影像片直接提取。 （3）根据航摄像片由计算机生成。
三维激光扫描技术可以不受扫描环境的影响主动发射激光,通过 自身发射的激光的回波信息来解得目标物表面点的三维坐标信息。
高分辨率、高精度
三维激光扫描可以快速的获取高精度,高分辨率的海量的点位数 据,就可以高效率的获取目标物表面点的三维坐标,从而达到高分 辨率的目的。
数字化兼容性好
多学科融合
通过直接获取数字信号采集数据的,所以具有全数字特征,方便 进行后期处理和输出,且它的后期处理软件与其他软件有很好的 共享性。
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引
言
城市三维可视化与数据建模密不可分,城市实体三维建模是实现城市三维 可视化的关键,城市实体的三维表达与分析都是重要的研究内容。构成数字城市的 各种空间实体在几何结构、内部属性等方面都具有不规则性、不确定性和复杂性, 整个城市实体就是一个三维、动态的开放系统。
表示地理信息空间数据的六大要素包括地貌、居民地、植被、水系、道 路和境界,对于城市而言,其中重要的是地貌和居民地。 从实体建模的角度看,城市模型主要分为地形模型和地物模型两个大类, 包括地形、地物以及实体空间位置的几何模型和描述地表覆盖、地物纹理信息等。
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（4）由空中影像获取。这种方法主要用来获取地面影像。
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野外数据采集
常规仪器的测量采集
一般是指测绘地形图的作业，是对地球表面的地物、地形在水平面上 的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图 的工作。
分类：
主要仪器：
主要部分：
成图方法：
全站仪 地面数字测图 RTK
综上，可以理解三维城市就是具有三维地理空间信息，反映客观现实世界或者未来 规划，具有空间浏览、属性查询和应用分析的综合信息系统。
城市三维可视化系统是指能对城市区域内空间对象进行三维描述和 分析的GIS应用系统,是一个可视现实和虚拟现实集成的系统。 三维可视化技术在城市规划、市政管理、公共交通、电力、水利、 旅游等多个领域得到了广泛应用。
这种方法适用于 精度高、采集面积较小 的场合。 优点是可以获取 高精度的DEM数据。 缺点是劳动强度 较大、效率较低,不适 用于大范围面积DEM 数据的获取。
地形图数字化
通过对地形图进 行扫描,利用ArcGIS和 CAD等软件对扫描得 到的栅格图像进行矢量 化,然后添加地形特征 线,最后生成DEM。 这种方法所需的 原始数据源(地图)容易 获取,对作业所需的仪 器设备和人员的要求不 太高,采集速度也比较 快。
三维对象几何要素 数据获取
纹理数据 获取
地形是数字城市中最重要的地理对象,是城市实体的三维空间基础。利 用正射影像加数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)可以生成三维地形的 图形表示。 数字高程模型(DEM)是地形表面形态的数字表示。DEM是地理信息系统中 最重要的空间信息资料和进行地形分析的核心数据,也是绘制三维实体和进行地 形分析的重要基础数据。 生成方法：
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摄影重要数据：
•建筑物三维重建模型（DLG） •数字高程模型 （DEM )
•数字正射影像 ( DOM )
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王者的微笑
感谢您的观看！
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三维数字城市建模及数据获取
课后思考题汇报
吴旭祥
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引
言 随着数字城市技术的发展，以二维数据为主体的GIS应用,已经不能满 足城市专业应用的空间数据表现形式；
三维城市是基于虚拟现实技术，把客观现实世界中的城市在电脑上模拟出来。 但它又具有其自身的一些显著特点： （1）是对客观现实世界的真实反映，或者对将来的规划。 （2）可包含绝对地理空间坐标，具有地理空间定位性。 （3）可以进行三维空间几何分析和属性分析方面的应用。
全数字摄影测量
该方法以航摄 立体像对或高分辨 率遥感卫星立体像 对作为数据源,根据 视差模型、自动选 配左右影像的同名 点,建立DEM。 已经成为从航 空遥感影像中提取 地面三维信息的重 要手段。
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城市三维空间信息获取
DEM数据获取 建筑物高度 数据获取
（1）在2D GIS数据库基础上按层数粗略求算建筑物高度。 （2）用人工或半自动的方式借助软件基于影像获取（以建筑物屋顶数据为主） （3）以研究算法为主，从影像中直接提取建筑物高度以及其他信息。 （4）用机载激光扫描仪结合空中影像，经过算法处理提取建筑物高程、纹理以及其它 数据。
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城市三维空间信息获取
建筑物高度 数据获取
三维对象几何要素 数据获取
（1）将2D GIS中的建筑物轮廓线与建筑物高度结合，用简单几何体表达建筑物外形特征。 （2）利用航空影像进行交互式获取。 （3）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。 （4）在地面使用激光扫描仪与GPS，通过测距求算获取。 （5）采用近景摄影测量方法，获取建筑物的几何形状数据。它不仅可以获取建筑物外部的几 何形状信息，也可以测量其内部几何信息，适用于对单体建筑的量测。对于获取结构复杂的建筑物， 如古建筑的数据也是一种比较理想的选择。
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目
录 城市三维空间信息的内容 城市三维空间信息获取
野外数据采集
激光扫描测量系统 摄影测量方法
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城市三维空间信息的内容
数字线划数据： 是将空间地物直接抽象为点、线、面的实体，用坐标描述它的位置和形状。 影像数据： 包括遥感影像和航空影像，它可以是彩色影像，也可以是灰度影像。 数字高程模型： 即三维地形数据，实际上是地表物体的高程信息。 属性特征： 是在虚拟现实系统中构建城市三维模型所必需的信息 。
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激光扫描测量系统
非接触测量 数据采样率高 主动发射扫描光源
采用非接触目标的方法，无需反射棱镜，对扫面目标物体不需进 行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据 完全真实可靠。
采样点数据远远高于传统测量的采样点数据,脉冲式激光扫描方 法的采样点数可达到数千点/秒,而相位式的激光测量更可高达数 十万点/秒。
涉及现代电子、光学、机械、控制工程、图像处理、计算机视 觉、计算机图形学、软件工程等技术，是多种先进技术的集成。
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摄影测量系统
航空影像是建筑物重建的主要数据源，它是三维城市数据获取最经 济快捷的方法之一。 航空摄影测量[aerial photogrammetry]指的是在飞机上用航摄相机 对地面连续摄取有一定重叠度像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘 等步骤，绘制专题地图的作业。
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城市三维空间信息获取
在三维数字城市制作中，模型制作的主体包括：
地物要素模型
建筑物模型
地面模型
建筑物模型是主体 三维数字城市模型的数据源主要有：
卫星影像
航空影像
近距激光扫描数据
机载激光扫描数据
人工测量数据
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城市三维空间信息获取
DEM数据获取 建筑物高度 数据获取
（1）直接使用2D GIS中的DEM。 （2）通过数字摄影测量系统，处理航摄影像（包括高分辨率遥感影像）生成。 （3）由机载激光扫描系统直接扫描并经后续处理得到。 （4）用合成孔径雷达（SAR）获取数字高程模型。
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城市三维空间信息获取
DEM数据获取 获取DEM数据主要方法
野外实地测量
控制测量 碎步测量
使用成图软件制 作地形图
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激光扫描测量系统
三维激光扫描仪（ 3D laser scanner ） 通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。
三维激光扫描技术(3D Laser Scanning Technology)
三维激光扫描技术，是通过三维激光 扫描仪获取目标物体的表面三维数据；对获取的 数据进行处理、计算、分析；进而利用处理后的 数据从事后续工作的综合技术。三维激光扫描技 术又称为“实景复制技术”，它不同于单纯的测 绘技术，主要面向高精度逆向工程的三维建模与 重构。