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数字城市三维建模技术的实现--以江苏沛县为例.pdf
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数字城市三维建模技术的实现 -- 以江
苏沛县为例
摘要:为更好地适应社会发展,实现信息可视化和促进城市经济发展,对城
市进行数字化处理的研究。引入数字城市的概念,通过对数字沛县的阐述,介绍
数字城市三维建模技术实现的关键关节:基于高分辨率航空正射影像和立体像对
数据,依据数据收集与预处理、外业照片采集和整理、模型制作与贴图以及模型
检查的流程,并通过南方 CASS,航天远景,3DMAX 以及 PHOTOSHOP 软件实现信息
的可视化。数字城市建设是城市信息可视化发展程度的标志,也是智慧城市建设
的基础。因此,研究数字城市三维建模技术显得尤为重要。
关键词:数字城市;正射影像;航测法;三维建模;沛县
Implementation of 3D modeling technology for Digital City
Take Jiangsu, Peixian as an example
Xu Xiaohui
Abstract:In order to better adapt to social development, to
achieve information visualization and promote urban economic
development, urban digital processing research. Introduce the concept
of digital city, the digital Peixian exposition, introduces the key
joint realization of 3D modeling technology of the digital city: high
resolution aerial orthophoto and stereo images based on the data, on
the basis of data collection and processing, industry photo collection
and sorting, making of the model and process of mapping and model
checking, and through South CASS, space vision, realize the
visualization of information 3DMAX and PHOTOSHOP software. Digital
city construction is the sign of the development of city information
visualization, and is also the basis of smart city construction.
Therefore, it is very important to study the 3D modeling technology of
digital city.
Keywords: digital city; orthophoto; aerial photogrammetry; 3D
modeling; Peixian
引言
随着信息技术的快速发展和应用,城市的信息化进程不断加快,城市规划和
管理领域中逐渐出现“虚拟城市”、“三维建模”、“数字城市”、“智慧城市”
等新型热点,这无疑给人们提供了一种全新的城市规划建设与管理的理念和手段。
不仅如此,城市的精细包装也为当地旅游和军事等方面提供有力的参考依据。与
普通的平面图纸的规划设计相比,三维建模在美观,精度及信息多样化方面都具
有独特的优势,使信息可视化,更加满足当今社会对数据的高标准需求。
数字城市(digital city)是指利用空间信息构筑虚拟平台,其中包括城
市自然资源、社会资源、基础设施、人文、经济等有关的城市信息,通过数字形
式获取并加载到构筑的虚拟平台上去,从而为政府和社会各方面提供广泛服务的
技术手段。而现代城市规划则是指对城市空间资源进行合理配置的过程,主要处
理城市发展过程中的空间关系,其根本目的是指导城市建设,促进经济社会发展。
伴随着规划理念的转变,传统的城市规划方法与手段已无法应对城市信息可视化
的指标需求,城市规划信息化是城市规划发展的必然趋势。因此,合理利用数字
城市地理空间框架的建设能够为现代城市规划提供强大的信息和技术支持,从而
提高规划部门的管理水平和运行效率[1]。数字城市能实现对城市信息的有效利
用和综合分析,通过先进的信息化手段支撑城市的规划、建设、运营、管理及应
急,能有效提升政府管理和服务水平,提高城市管理效率、节约资源,促进城市
人性化发展。通过“数字城市”技术能将各种规划设计的方案定位于现实环境中 ,
评价其加入规划设计后对现实环境的影响,同时在虚拟的设计环境中能够感知空
间设计的合理性,降低模型设计成本并缩短设计时间。在我国,利用虚拟现实技术
进行城市规划和建筑设计,将实时三维仿真图形与 CAD、GIS 信息集成在一起,已
受到重视,广州、武汉、南京、北京等地的研究机构和大专院校都已相继开展这
项研究。“数字城市 ”作为城市信息化发展的方向,是数字地球至关重要的核
心部分。三维地理信息就是数字地球的基础空间信息,也是数字城市的核心基础
信息。数字城市一旦建立,可以提供人类以全方位的真实直观的场景信息,而且
可以从自己视角进入城市模型身临其境地体会实景。三维模型是表示三维空间信
息的主体,成为数字城市研究的重点[2]。
三维建模是采用数据库技术、地理信息系统技术和虚拟现实技术对城市建设
中的各类建(构)筑物,城建小品及交通设施采用一定建模手段实现数字化展示
的过程[3],并与地形、地貌、人文要素等相互叠加,形成真实景观模型场景的
一种技术。
【前人研究进展】
国际数字城市建设,主要经历了四个建设阶段:1.网络基础设施的建设,2.
政府和企业内部信息系统建设,3.政府企业上下游相互之间借助互联网实现互联
互通,4.数字城市综合集成与建设。美国、加拿大、欧洲、澳大利亚等国家和地
区,已经完成第一到第三阶段的基础任务,目前主要任务是不断提高各阶段成果
的作用和水平并进行数字城市的综合集成[4]。目前国外已经有比较成熟的数字
城市三维可视化建模软件产品,如 MultiGen Creator、Equipe 等, ESRI 公司的遥
感图像处理软件 ERDAS 也扩展了这方面的功能。许多 GIS 软件公司以极快的速度
开发出了相当优秀的三维软件,如 Arc/Info 的 3DX 模块 ;Gravitas 的三维建筑设
计软件等[5]。在美国大约有 50 个城市正在建设“数字城市”。芬兰试图应用信
息技术展现生活和城市的未来,在网络上复制真实世界的赫尔辛基市,成为世界上
第一个虚拟城市;日本已经建成一批“智能化生活小区”、“数字社区”的示范
工程;新加坡提出“数字城市”的设想,准备环绕 240 平方英里的岛屿,铺设一条
光缆,为国民提供一个综合业务数字网和异步数字用户专线,将新加坡 90%的家庭
连接在一起,实现“网上生存”的梦想[6]。
由于我国数字城市建设起步较晚,目前正处于四个阶段齐头并进的时期,通
讯基础设施的进展速度比较快,政府和企业内部信息系统建设的进展比较慢,数
字城市的综合集成还处在低级阶段[7]。国内已有 l00 多个城市如火似荼地开展
了“数字城市”的建设工作,规划数字城市的发展方向,确定“数字城市”建设
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