三维数字城市建模精度与制作标准研究.pdf
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2022-11-18
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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。
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
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