三维数字城市建模精度与制作标准研究

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1、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

2、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

3、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

4、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。一般来说，为保证三维浏览效果，通常对重要地物采用较高精度，普通地物则对应简单模型；同时，由于应用领域的差异，也需要对地物进行不同程度的简化，如：宏观分析与统计（天际线分析）只需要表现地物轮廓和高度，而微观分析（如：日照分析）则需要对窗台、阳台进行建模，精度较高。总的来说，三维模型LOD的确定应综合考虑各业务部门的需求，使最终成果能为各个应用领域服务。　　武汉市三维数字地图项目将城市模型参照建筑划分为4个精度级别，即体块、基础、标准、精细。4个级别的模型分别对应的主要功能

5、依次为：城市空间形态与分布、虚拟漫游、辅助规划设计与审批、建构筑物精细管理等。2、不同区域采用不同的LOD模型　　由于城市不同区域在功能定位上的差异，不可能采用统一的精度来建造，因此下一步工作是要将各级LOD模型分配到城市不同区域。由于实际情况的复杂性，对划分为同一级别精度的区域，又依据区域条件的差别，在精度上做一些细微的区分。在实际工作中，将基础模型扩充为基础模型和高精度基础模型，将标准模型扩充为标准模型和高精度标准模型。　　武汉市三维数字地图项目对中心城区主要街道和标志性建筑、风景名胜与保护建筑采用标准模型和高精度标准模型进行建造，新建

6、小区采用标准模型建造，一般地区采用高精度基础模型建造，低矮房屋和城中村等采用体块和基础模型表示，待建地区则采用体块模型表示。3、不同LOD模型的三角面片数应有明显的区别　　划分不同的LOD级别，不仅是系统功能实现的需要，而且对系统效率的提升，有着较大的帮助。大规模高精度三维场景的实时浏览是三维系统的瓶颈之一，为达到动»帧的刷新率，常用的方法是对复杂模型建造多级LOD模型，由软件系统在运行时根据当前视点实时载入。因此，不同的LOD模型在数据量上应有明显的差异，以使LOD的切换能显著提高系统速度。　　武汉市三维数字地图项目中，精度最高的建筑有6

7、级LOD，相邻LOD数据量基本保持在3～4倍，图1是不同LOD模型序列的示意。4、纹理像素与模型的几何面尺寸匹配　　三维模型包括几何和纹理两部分，应使各级LOD的纹理像素大小与几何面相匹配，高精度模型需要更多纹理进行表示,模型越精细，单张纹理像素越小。目前，关于纹理像素的选择还没有相关规范，多由建模人员根据经验判断。5、能够进行后期的扩充升级　　模型的建造应在满足现有系统功能需求的同时，充分考虑到系统在各部门应用时可能产生的新的需求，在后期升级过程中，尽量利用成果，在加快模型建设的同时节省制作费用。二、维城市模型制作标准　　过多年的研究，地

8、学、信息技术和法律专家形成了“信息标准是前提、信息共享是目的、信息共享立法是保证”的共识。要满足地理信息共享的需要，使地理信息共享在实践上具有可操作性，必须构建三大体系：技术支撑