数字三维城市解决方案

数字三维城市解决方案

摘要:当前，城市信息化工作已经成为各级政府、各职能部门的主要工作内容之一，各地都在开展类似的工作，本人在规划、国土、建设、房管等部门积累了丰富的信息资源，做了一定的三维城市建设的解决思路，予以总结，形成如下文章，供正在开展此项工作的部门与组织探讨。

关键词：三维城市，智能，规划决策；

1三维城市建设目的和意义

当前，城市信息化工作已经成为各级政府、各职能部门的主要工作内容之一。各级地方政府正在广泛运用高科技构建数字城市、智能化小区、智能交通系统等，以提高城市管理水平，改善软环境。包括规划、国土、建设、房管等在内的各部门的信息化工作的开展如火如荼。在这样的形势下，建设三维城市规划系统，其主要意义在于使得决策者、设计师和用户对城市景观的现状和规划设计的描述摆脱基于二维地图（平面图）和三维实物模型的表现方式，代之以计算机辅助的三维立体表现方式，因而有直观的三维立体效果印象，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。

通过三维城市规划辅助决策系统，城市规划与管理者可以轻松随意地修改规划方案，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度等，这样不同的方案、不同的规划设计意图通过三维城市规划辅助决策系统实时的反映出来，规划者可以做出很全

面的对比，并且可以快捷、方便的随着方案的变化而做出调整，辅助规划者做出科学的决定。从而大大加快规划方案设计的速度和质量，提高方案设计和修正的效率，也可节省大量的资金。三维城市规划辅助决策系统可以应用在城市规划、旧城改造、房地产开发、交通管理、公安指挥、消防调度、洪灾评估、军事指挥等部门，具有广阔的应用前景。

2 城市景观三维建模

2.1建模技术要求

数字三维模型制作涉及到城市地形、城市建筑物、城市公用设施、城市绿化地下管线等种类，而且在同一种类中也有多种类型如城市建筑各式各样，建模时应特别注意以下几点：

（1）模型突出重点、主次分明，对城市重要区域、重要建筑的特征，详细表达；对于次要地区、建筑的特征，简单表达。同时组织好模型之间的层次关系，这将有利于减少模型的数据量。

（2）根据不同三维实体模型的特点，按不同的标准，分类进行模型制作，有利于提高三维模型制作的效率。

（3）制作的数字三维模型具有很好的真实性和美观性。

2.2建设路线

在综合分析国内外“数字城市”建设相关技术的基础上，拟定实施如下技术路线图：

2.3建模流程

整个系统建模包括基础数据的获取，纹理数据的获取，模型的制作，模型的检查和成果的提交。

建模流程

2.3.1基础数据

采用无人机快速获取该区域的最新数码影像，通过数码影像恢复立体模型来生成该区域最新的dem和dom数据，同时采用立体模型生成最新高精度的基础地形数据。立体模型同时还可以用来准确的采集建筑物顶部轮廓并获取建筑物的实际高程。

2.3.2纹理采集

我们在虚拟化城市三维建模中使用的是模型帖纹理的方法，用这种方法的好处是可以节约数据量，同时也增强模型的逼真度和可观赏性，所以纹理也是3d模型栩栩如生的关键。

1、数码拍照

场景的影像获取可以采用选择一栋较高而且比较中心的建筑利用高清晰数码相机进行手工高空拍摄，再用数码相机对建筑物四个方向的手工拍摄，可以获取比较清晰的影像。

2、纹理库构建

城市的建筑风格不同，决定着建筑物纹理上存在差异，因此要建立三维城市模型纹理库，必须要研究建筑特点及建筑物的风格，在此基础上概括出纹理库内容。通过上述的研究和长期的实践经验我们概括出三维城市模型的纹理库包括以下主要内容：

1）墙面：

⑴按颜色分：红色墙、白色墙、粉色墙，淡黄色墙、灰色墙等；

⑵按质材分：马赛克墙、瓷砖墙、大理石墙、玻璃墙、水泥墙、砖墙等。

2）门：

⑴按用途分：防盗门、车库门，旋转门、卷帘门、店面门等；

⑵按质材分：玻璃门、铝合金门、不锈钢门、木门、铁门等；

⑶按单双分：单门、双门、四扇门、六扇门。

3）窗：

⑴按玻璃颜色分：普通玻璃窗、兰色玻璃窗、茶色玻璃窗等；

⑵按材质分：铝合金窗、塑钢窗、木窗、不锈钢窗等；

⑶按形状分：圆形窗、半圆形窗、老虎窗、菱形窗、方型窗等；

其中⑵、⑶中根据玻璃颜色的不同又可分为若干种。

4）建筑材料：

⑴瓦：红色琉璃瓦、绿色琉璃瓦、红色铁瓦、黑色陶瓦、灰色陶瓦等；

⑵石材：红色大理石、白色大理石、黑色大理石、普通石材等；

⑶玻璃：普通玻璃、兰色玻璃、茶色玻璃、绿色玻璃；

⑷瓷砖：红瓷砖、白瓷砖、灰砖、红地砖、绿地砖等。

⑸马赛克：蓝点马赛克、棕色点马赛克等

5）地面纹理：

沥青路面、水泥路面、人行道地砖等。

6）其他纹理：钟、取款机等

根据纹理库的分类，选择有代表性的建筑物拍摄纹理，拍摄时应选择好时间、角度，并尽量把纹理的范围“取正”，使拍摄出的纹理能够真实的反映城市建筑物的特征。

7）如何把拍摄的纹理照片建成三维城市模型的公共纹理库，是决定着三维数字城市建设的关键，建立纹理库包含以下几个方面：

⑴纹理的制作

纹理库中的纹理应该是正射的，而实际拍摄的纹理照片由于受拍摄时的光线、角度、时间的限制，拍摄出的照片大多是变形的，而且色彩与真实物体也有所不同，因此需要利用图象处理软件对纹理照片进行处理，包括在影像上选择要采集纹理的大致范围、裁切（粗切）、色彩的一般调整、纹理影像纠正、纹理修补、纹理裁切（细切）、色彩调整和数据调整等过程。

纹理库建库流程图

⑵纹理数据大小的确定

一般一个建筑物建模完成需要几种甚至十几种纹理，如果纹理库中的每一种纹理数据增加一点，那么整个数字城市模型增加的就是海量数据，直接影响系统后期的管理与应用。但纹理数据过小又会影响到建筑模型的精细质量；因此，在实际工作中通过认真的研究，以及按照采购文件的要求，确定纹理数据大小的原则为：采用文件格式为jpg、dds格式（不透明），文件大小为2的幂次方，其