丘陵地区三维城市地形建模技术的研究与实现

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1、丘陵地区三维城市地形建模技术的研究与实现【摘要】三维城市地形建模在数字城市建设中有着广泛而重要的应用，针对重庆市两翼这样的丘陵地区，城市地形起伏大，建模难度高的问题，提出了基于Skyline的城市三维地形建模技术流程中关键技术方法的研究与实现，并成功应用于三维城市规划管理系统中。【关键词】三维地形建模；丘陵地区中图分类号：U469文献标识码：A1概述近年来，“数字城市”“智慧城市”的快速发展，推动着城市规划并逐步从传统的二维向“三维规划”跨越［1］。相比二维系统简单的查询、数据管理功能，三维规划系统不但可以直观的对城市面貌进行浏览，更可

2、以提供土方计算、线路选线、通视分析、控告分析、地下管网可视化管理、规划方案设计以及对比等分析功能，为城市规划管理提供科学高效的决策支持，使规划管理更合理、更科学、更透明。在三维规划系统中，三维模型的建立是数据基础，建立三维地形模型所需的基础数据主要包括地形DLG)数字高程模型（DEM）、航空影像（DOM）以及规划设计方案数据和图纸等其他资料［2］。在地形起伏较大的丘陵地区，地形建模的难度在于即需要满足精度要求，同时又要求数据量不能过大，保证规划系统能流畅的运行。2三维地形建模技术三维地形建模的常用技术方法有基于DEM与影像的三维建模、基

3、于二维GIS的三维建模、基于摄影测量的三维建模、激光扫描三维建模、专业软件交互式三维建模等，常用的三维建模专业软件有3DStudioMax、AutoCAD、MultiGenCreator、GoogleSketchUp、Skyline等[3-4]o经过对各平台特点的分析，以及结合本项目已有数据，本文三维地形建模采用DEM叠加DOM的方式进行制作，实现地面起伏形态的三维表迗。2.1数据准备为了能够更好的表现社区及地理信息的概念，要尽可能收集现有的高精度数字地面高程模型数据（DEM）以及现有的高分辨率数字正射影像图（D0M）。由于项目区域内没

4、有DEM数据，我们选取已有的主城区1:500地形图，其他区域1:5000、1:10000地形图，提取地形图中高程点数据，利用ARCGIS软件自带的功能模块，生成整个项目区范围内的高精度DEM。2.2建模关键技术2.2.1异常高程点的剔除在处理地形图时，我们发现已有地形图中具有大量高程点高程异常，为了保证三维地形的真实性和准确性，我们必须剔除这些粗差，但如果通过人工来剔除，工作量会非常大，所以，我们利用FME2012编写程序，设置阀值，剔除粗差，对高程异常点数据进行剔除，保证数据准确性。2.2.2主城区地表构筑物的建模整个项目区内的三维地

5、形在Skyline中利用DEM和已有的DOM数据叠加，生成MPT，即可有很好的体现。但是在主城区，地表构筑物多，地形非常复杂，现有的MPT不能完全表迗道路、河流、广场等构筑物，就需要我们对主城区地形进行再加工。首先，我们利用DEM在CityEngine中生成不规则三角网(TIN),然后导入3DsMax,再用平面覆盖生成网格状地形。之所以选择格网地形，而没有选择不规则三角网地形，是因为不规则三角网地形精度过高，与MPT叠加后会出现不同程度的贯穿错位，对整体效果影像非常大。所以，结合实际情况，我们选择了10米的格网。然后，我们利用已有DLG

6、中的道路、河流、广场等数据，建立对应的三维模型，在3DsMax中投影到格网地形，并将其覆盖区域格网删除，减少数据量。这样，基本的城市三维地形就实现了。最后，我们对城市地表的房屋、阶梯、植被、路灯、其他景观等构筑物单独建模，并放置在城市三维地形上，就基本实现了城市三维景观的建模工作。2.3精度要求2.3.1地形DEM精度要求地形精度可通过成图比例尺、网格间距以及高程中误差三者的综合角度来表达。通常情况下，地形（DEM）格网点相对于附近野外控制点的高程中误差应不大于2.3.2影像0（^精度要求DOM精度可从成图比例尺和DOM分辨率角度来表迗

7、，通常情况下，数字正射影像图（DOM）/真正射影像（TDOM）地面分辨率应不低于表6-4的相应规定：3三维地形优化在将建好的三维模型导入到Skyline平台后，项目区的三维模型就基本完成了，但是我们仔细观察会发现，在主城区域内，单独构建的三维地形模型和MPT还是会出现少量的贯穿错位，直接影像了三维模型的准确性和美观性。所以，我们后续利用Skyline带有的二次开发接口，开发了一个优化MFT地形的功能模块，利用功能模块对贯穿错位的地方进行平滑优化，使之能有与三维地形模型完美的贴合。4结论如何快速、精确、低成本、高效率地构建城市规划三维模型

8、成为制约“三维规划”发展的关键问题，城市三维地形建模技术流程的研究极具现实意义。随着三维模型数据量的不断增大，导致模型加载耗时增加，海量三维模型数据的存储和索引问题是今后研究的主要方向。参考文献：从数字城市