試論精細(xì)化城市三維建模技術(shù)在數(shù)字城市中的應(yīng)用

任英橋+栗亮

摘 要：近年來，在信息技術(shù)不到進(jìn)步的背景下，人類文明進(jìn)入到信息時代，信息化開始融入到人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪械母鱾€領(lǐng)域，城市建設(shè)同信息技術(shù)的融合，是數(shù)字城市產(chǎn)生的基礎(chǔ)。數(shù)字城市構(gòu)建過程中，需要對城市三維建模技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，在多年的發(fā)展中，現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)成為多種技術(shù)融合的代表，極大的提升了數(shù)字城市建設(shè)的質(zhì)量和效率。本文首先對精細(xì)化城市三維建模技術(shù)進(jìn)行了簡要概述，并以某市為例，對精細(xì)化城市三維建模技術(shù)在數(shù)字城市中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望對我國相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化；城市三維建模技術(shù)；數(shù)字城市；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.132

1 精細(xì)化城市三維建模技術(shù)概述

（1）航空攝影測量技術(shù)。在三維建模領(lǐng)域，航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用較早，在多年來的發(fā)展中，已經(jīng)非常成熟。然而，在應(yīng)用該技術(shù)對建筑物紋理進(jìn)行提取的過程中，側(cè)面紋理無法被有效獲取，因此，同新時期我國的精細(xì)化城市三維建模的要求不符。

（2）機(jī)載/車載激光掃描。該技術(shù)的英文縮寫為Li DAR，在對其進(jìn)行應(yīng)用的過程中，所構(gòu)建而成的模型在細(xì)節(jié)方面可以被充分的表現(xiàn)出來，因此能夠形成較高的精度，不需要進(jìn)行大量的外業(yè)就能夠完成建模。然而，在應(yīng)用該技術(shù)提取數(shù)據(jù)的過程中，需要經(jīng)歷復(fù)雜的算法過程，可供操作的軟硬件短缺，在構(gòu)建三維模型的時候，應(yīng)對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，如果三維場景模型范圍較大，那么在后期傳輸、存儲數(shù)據(jù)以及瀏覽的時候，難度較高。

（3）傾斜攝影測量。在對近景測量技術(shù)和航空攝影技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用的過程中，就產(chǎn)生了傾斜攝影測量技術(shù)。該技術(shù)可以從多個層面對建筑物進(jìn)行觀察，同時也能夠?qū)N圖紋理進(jìn)行批量提取，擁有較快的建模速度，也能夠更加真實(shí)的對地物周邊環(huán)境進(jìn)行反映，同時僅需要應(yīng)用少量的數(shù)據(jù)就能夠完成建模。該技術(shù)已經(jīng)成為我國數(shù)字城市精細(xì)化三維建模技術(shù)未來發(fā)展的重要方向。

值得注意的是，現(xiàn)階段我國在積極進(jìn)行數(shù)字城市構(gòu)建的過程中，對該技術(shù)的掌握程度還有待加強(qiáng)，同時，由于多相機(jī)系統(tǒng)存在于傾斜攝影測量技術(shù)中，因此實(shí)際應(yīng)用中，擁有較高的載體要求，在后期展開處理工作的過程中，需要經(jīng)歷復(fù)雜的工序，同時存在嚴(yán)重的近地面地物遮擋問題，所以現(xiàn)階段還沒有得到廣泛的應(yīng)用。

2 精細(xì)化城市三維建模技術(shù)在數(shù)字城市中的實(shí)際應(yīng)用

某市是當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)圈，近年來，當(dāng)?shù)貫榱隧憫?yīng)國家號召，積極構(gòu)建了數(shù)字城市，極大的推動了當(dāng)?shù)氐男畔⒒l(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。三維模型在以主城區(qū)為基礎(chǔ)構(gòu)建的，在該模型的基礎(chǔ)上，大量的數(shù)據(jù)得到了搜集和儲存，為該城市的交通、規(guī)劃、管理以及現(xiàn)代化建設(shè)提供了依據(jù)，與此同時，當(dāng)?shù)氐牡乩砜臻g信息也可以更加有效的服務(wù)游客和居民。

（1）數(shù)據(jù)源 。在構(gòu)建數(shù)字城市精細(xì)化三維模型的過程中，所使用的數(shù)據(jù)是在應(yīng)用航空正射影像而采集的，分辨率現(xiàn)在當(dāng)?shù)刂鞒菂^(qū)高達(dá)20平方千米0.1米，而該市的老城區(qū)和其他城區(qū)共擁有70余平方千米，數(shù)字線劃圖比例為1：500，立體像對數(shù)據(jù)的分辨率為6.8微米，共853個被應(yīng)用于主城區(qū)范圍內(nèi)，其運(yùn)行過程中，可以對主城區(qū)整體范圍內(nèi)的實(shí)際現(xiàn)場進(jìn)行照片和數(shù)據(jù)的采集。

（2）技術(shù)路線 。該數(shù)字城市建設(shè)過程中，將航空正射影像和立體像應(yīng)用在了三維模型構(gòu)建中，此技術(shù)擁有較高的分辨率，能夠有效提取建筑頂部結(jié)構(gòu)和高度等相關(guān)數(shù)據(jù)，在這一過程中，工作人員的外業(yè)采集工作明顯減少，精度在三維模型中也有所提升。在構(gòu)建數(shù)字城市三維模型時，共包含四個組成部分，分別為收集和預(yù)處理數(shù)據(jù)、采集外業(yè)照片、制作模型和模型檢查。

在收集和預(yù)處理數(shù)據(jù)的過程中，需要經(jīng)歷數(shù)字線劃圖、航空正射影像等環(huán)節(jié)，在預(yù)處理數(shù)據(jù)的時候，首先應(yīng)對數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理；其次，在對建筑物的頂部結(jié)構(gòu)以及高度等信息進(jìn)行提取的過程中，需要對航空正射影像和立體像進(jìn)行應(yīng)用，其中還包含建筑物的頂部貼圖紋理；再次，在對建筑DEM和底部輪廓進(jìn)行提取的過程中，對數(shù)字線劃圖進(jìn)行應(yīng)用。

在采集、整理外業(yè)照片時，需要工作人員親臨現(xiàn)場節(jié)能型實(shí)地拍攝，從而對建筑紋理貼圖進(jìn)行獲取，在對照片進(jìn)行集中的整理；將數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，應(yīng)用貼圖和模型，展開三維建模工作，在這一環(huán)節(jié)中，需要應(yīng)用的軟件包括PHOTOSHOP圖片處理和3DMAX9.0建模軟件等；在檢查模型的過程中，指的是詳細(xì)檢查以及構(gòu)建而成的模型，確保數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較高的質(zhì)量，同時還需要將檢查過的數(shù)據(jù)向三維平臺導(dǎo)入，最終實(shí)現(xiàn)場景的集成。

3 結(jié)束語

綜上所述，近年來，我國加大了城市建設(shè)力度，數(shù)字城市就是在這種情況下產(chǎn)生并建立起來的。在構(gòu)建數(shù)字城市的過程中，表現(xiàn)出對三維建模技術(shù)進(jìn)行充分的應(yīng)用，通過該技術(shù)，可以提升城市公共交通、市政管理以及安防等環(huán)節(jié)的進(jìn)步，為數(shù)字城市的健康運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。從長遠(yuǎn)的角度來看，該技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)過程中，將擁有更加廣闊的發(fā)展空間，相關(guān)領(lǐng)域工作人員應(yīng)在加大對該技術(shù)的研究力度基礎(chǔ)上，結(jié)合我國城市發(fā)展規(guī)劃，有針對性的對技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，才能夠促進(jìn)我國的城市建設(shè)和發(fā)展。

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作者簡介：任英橋，男，山東菏澤人，碩士，助教，研究方向：三維空間地理信息數(shù)據(jù)建模技術(shù)與精度分析。