城市實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查驗(yàn)收方法分析

【摘要】?jī)A斜攝影技術(shù)的進(jìn)步，極大提高了實(shí)景三維模型精度，當(dāng)前全國(guó)各地均在積極完善已有實(shí)景三維數(shù)據(jù)信息，并創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在一定程度上為城市的規(guī)劃建設(shè)及智慧管理提供了有力支撐。基于此，文中從城市實(shí)景三維模型技術(shù)及成果入手，分析了質(zhì)量控制問(wèn)題，探索了城市實(shí)景三維模型質(zhì)量檢查驗(yàn)收方法，為后續(xù)類(lèi)似的工程質(zhì)量檢查驗(yàn)收提供有效參考。

【關(guān)鍵詞】城市實(shí)景三維模型；數(shù)據(jù)質(zhì)量；地理空間信息數(shù)據(jù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】P23" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）01-0062-03

0 引言

為進(jìn)一步提高城市規(guī)劃建設(shè)合理性，創(chuàng)建良好的生產(chǎn)生活空間，保障城市健康長(zhǎng)效發(fā)展，探索創(chuàng)建實(shí)景三維模型的方式，通過(guò)將其與城市規(guī)劃建設(shè)工作相結(jié)合，能夠幫助設(shè)計(jì)人員掌握精確的地理空間信息數(shù)據(jù)，縮短作業(yè)時(shí)間，提高檢測(cè)精度，并以此保障規(guī)劃合理性及可行性，使其滿足實(shí)際使用需要。

1 城市實(shí)景三維模型技術(shù)及成果

1.1 技術(shù)

城市實(shí)景三維模型的工作原理是將城市的地形、建筑等以三維的方式表達(dá)出來(lái)，反映城市紋理屬性、空間形態(tài)等信息，利用計(jì)算機(jī)虛擬等技術(shù)，提高模型的可視性及直觀性。城市三維模型可分為交通、植被、建筑、場(chǎng)地、水系等多個(gè)模塊。工作人員需要詳細(xì)了解城市地形、景觀、建筑、交通等信息，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，精確模擬各城市要素的外形及尺寸。建模期間應(yīng)避免使用三角形建筑面片，并做好紋理貼面工作。

1.2 成果

模型建設(shè)完成后，技術(shù)人員提交電子版的地理空間信息數(shù)據(jù)，使用3DML、DAE、OSGB等格式創(chuàng)建三維模型數(shù)據(jù)文件，并使用Fly、Mpt等格式創(chuàng)建三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)文件，同時(shí)提交配套的質(zhì)檢報(bào)告，確保各類(lèi)數(shù)據(jù)精度符合實(shí)際使用要求。

2 城市實(shí)景三維模型質(zhì)量控制

城市三維模型制作具有專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)且作業(yè)量較大的特點(diǎn)，為確保模型數(shù)據(jù)符合質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員需落實(shí)質(zhì)量控制措施，制定合理的多級(jí)監(jiān)管機(jī)制，引導(dǎo)工作人員主動(dòng)開(kāi)展自檢、互檢作業(yè)，并設(shè)立專(zhuān)門(mén)的質(zhì)檢部門(mén)依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展數(shù)據(jù)兩級(jí)檢查工作。最后將通過(guò)兩級(jí)檢查的數(shù)據(jù)結(jié)果交由甲方制定單位進(jìn)行成果驗(yàn)收，保證城市實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)的精確性[1]。

3 城市實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查驗(yàn)收方法

3.1 質(zhì)量檢查內(nèi)容

（1）數(shù)據(jù)規(guī)范檢查。技術(shù)人員需依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范開(kāi)展逐項(xiàng)核驗(yàn)，保證其坐標(biāo)系、命名、格式等均符合要求，并從不同角度判斷三維模型的精確性、完整性，需將主干道兩側(cè)景觀、高層建筑、指定區(qū)域作為檢查重點(diǎn)，判斷其是否出現(xiàn)模型紋理扭曲、連接不暢、破面閃面、漏縫不平、缺少紋理等問(wèn)題。

（2）精度檢查。主要包含位置精度及空間參考系兩類(lèi)檢查環(huán)節(jié)，可將整個(gè)城市依據(jù)參照物劃分為簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)、高精四個(gè)等級(jí)，其中空間參考系主要用來(lái)檢測(cè)地圖投影、高程基準(zhǔn)、大地基準(zhǔn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。而根據(jù)當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，高程精度及平面精度的精度值應(yīng)小于50cm，一般利用內(nèi)業(yè)人機(jī)交互及外業(yè)打點(diǎn)檢核的檢查方式。

（3）完整性檢查。重點(diǎn)要判斷數(shù)據(jù)的缺漏、重復(fù)、冗余問(wèn)題，分析工程文件、附件文檔等數(shù)據(jù)的完整性及精確性，并參考其內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi)歸檔，確保文檔內(nèi)容完整規(guī)范、信息詳盡高效。

（4）邏輯一致性。模型數(shù)據(jù)需要確保其概念模式、文檔格式、空間位置、拓?fù)潢P(guān)系等具有一致性。

（5）實(shí)時(shí)檢查。城市時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)發(fā)展變化中，因此需及時(shí)收集城市發(fā)展動(dòng)態(tài)信息，保證數(shù)據(jù)時(shí)效性，并在元數(shù)據(jù)或模型要素中增加相應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)。

3.2 質(zhì)檢方式及軟件選擇

技術(shù)人員可利用各類(lèi)電子終端設(shè)備，結(jié)合塔式圖形工作站及移動(dòng)圖形工作站的需要，引進(jìn)ArcGIS 10.l、Virtual Reality 3.1、TerraExplorer Pro 、CityBuilder 等軟件開(kāi)展人機(jī)交互檢查。

3.3 模型數(shù)據(jù)檢測(cè)

技術(shù)人員需對(duì)模型數(shù)據(jù)開(kāi)展嚴(yán)格審核，保證其單位、規(guī)格、名稱(chēng)、坐標(biāo)系的完整性，且模型誤差滿足精度要求?？衫贸闃訖z查法檢測(cè)三維模型數(shù)據(jù)信息，并使用總體概查的方式檢查其他格式的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

隨后，技術(shù)人員需要對(duì)城市實(shí)景三維模型的精度、范圍開(kāi)展全面篩查。若某地圖比例尺為1：1000，則可將視角高度設(shè)定為380m左右，將主干道兩側(cè)景觀、10層以上建筑及業(yè)主指定區(qū)域作為檢查重點(diǎn)，判斷其是否出現(xiàn)紋理扭曲、坑洼不平、破洞反光等問(wèn)題。

3.4 模型精度檢測(cè)

（1）平面精度檢測(cè)法。第一，技術(shù)人員需隨機(jī)選擇較為明顯的地表建筑物作為檢查點(diǎn)，可利用外業(yè)散點(diǎn)法采集25～30個(gè)特征點(diǎn)，進(jìn)而精確計(jì)算平面誤差。第二，可利用GPS野外實(shí)測(cè)法確定平面檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)比較測(cè)前、測(cè)后的位置坐標(biāo)完成質(zhì)量檢查驗(yàn)收作業(yè)。第三，所選檢查點(diǎn)需保證均勻分布，嚴(yán)禁出現(xiàn)重復(fù)采點(diǎn)或采點(diǎn)位置隱蔽等問(wèn)題。第四，技術(shù)人員需要比較模型及實(shí)際檢查點(diǎn)的坐標(biāo)差值，利用式（1、2）得到精確的誤差值。

式中，M中代表平面誤差值，n代表抽樣數(shù)量，△P代表實(shí)際及模型數(shù)據(jù)差值，x測(cè)、y測(cè)代表檢測(cè)坐標(biāo)參數(shù)，x圖、y圖代表實(shí)際坐標(biāo)參數(shù)。

（2）高精度檢測(cè)法。高精度檢測(cè)法的取樣及檢查方式與平面精度檢測(cè)法類(lèi)似，在計(jì)算相應(yīng)坐標(biāo)差后，可依據(jù)式（3、4）得到精確的高程誤差值。

式中，Mn代表高程誤差值，n代表抽樣數(shù)量，△h代表實(shí)際及模型數(shù)據(jù)差值，h測(cè)代表檢測(cè)高程，h圖代表實(shí)際高程。

（3）其他質(zhì)量元素檢測(cè)。可利用Context Capture Center軟件，結(jié)合人機(jī)交互的方式檢測(cè)數(shù)據(jù)組織、模型完整性等是否符合作業(yè)要求，也可利用Excel等軟件，結(jié)合人工檢測(cè)的方式判斷附件質(zhì)量。

3.5 模型完整性檢測(cè)

技術(shù)人員需重點(diǎn)檢查是否出現(xiàn)模型遺漏或模型多余的問(wèn)題，可使用對(duì)比檢查及人機(jī)交互的檢查方式[2]。

3.6 邏輯完整性檢測(cè)

第一，概念一致性，判斷模型是否遵守概念模式標(biāo)準(zhǔn)。第二，表現(xiàn)一致性，判斷模型是否遵循相應(yīng)的取舍及表現(xiàn)規(guī)則。第三，拓?fù)湟恢滦?，檢測(cè)模型拓?fù)潢P(guān)系的準(zhǔn)確性。第四，格式一致性，檢測(cè)其存儲(chǔ)格式、表達(dá)形式等是否合規(guī)。

3.7 場(chǎng)景效應(yīng)檢測(cè)

場(chǎng)景效應(yīng)檢查主要需判斷場(chǎng)景的色彩、效果協(xié)調(diào)性及模型實(shí)際完成度。

3.8 質(zhì)量元素錯(cuò)漏分析

依據(jù)實(shí)際狀況，可將質(zhì)量元素錯(cuò)漏分為A-D四類(lèi)，其中A類(lèi)錯(cuò)漏對(duì)三維實(shí)景地圖的瀏覽及數(shù)據(jù)應(yīng)用影響較大，D類(lèi)錯(cuò)漏對(duì)三維實(shí)景地圖的瀏覽及數(shù)據(jù)應(yīng)用影響可忽略不計(jì)，具體內(nèi)容如表1。

3.9 具體判定方法

結(jié)合表1，可將單位成果質(zhì)量評(píng)定結(jié)果分為優(yōu)、良、合格、不合格四類(lèi)，滿分為100分。技術(shù)人員可依據(jù)錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)類(lèi)型進(jìn)行扣分，最低質(zhì)量元素分?jǐn)?shù)即為單位成果得分。

（1）質(zhì)量元素判定法。依據(jù)相關(guān)質(zhì)量元素扣分法，可得到單位成果質(zhì)量分?jǐn)?shù)S的計(jì)算公式。

式中，S代表質(zhì)量元素得分，α1、α2、α3、α4分別代表出現(xiàn)A、B、C、D四類(lèi)錯(cuò)漏的次數(shù)。

（2）單位成果質(zhì)量判定?？墒褂眉訖?quán)平均法計(jì)算單位成果質(zhì)量分?jǐn)?shù)S的計(jì)算公式。

式中，S代表成果質(zhì)量得分，Sli代表質(zhì)量元素得分，Pi代表質(zhì)量元素的權(quán)，i代表質(zhì)量元素，n代表單位成果中質(zhì)量元素個(gè)數(shù)。

（3）單位成果質(zhì)量得分。若出現(xiàn)A類(lèi)錯(cuò)漏，可直接判斷不合格；若單位成果的任意一精度檢測(cè)比例誤差超過(guò)5%可直接判定為不合格；若單位成果質(zhì)量得分低于60，可判斷為不合格；若單位成果質(zhì)量得分60～75，可判斷為合格；若單位成果質(zhì)量得分75～90，可判斷為良；若單位成果質(zhì)量得分高于90，可判斷為優(yōu)[3]。

4 常見(jiàn)問(wèn)題歸納及控制措施

從實(shí)際情況來(lái)看，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)檢測(cè)問(wèn)題包含建筑紋理色彩與實(shí)際情況存在差異、模型存在破洞、幾何錯(cuò)誤、道路及橋梁連接不暢、建筑多余、懸浮、不完整、地面不平等問(wèn)題。

因此相關(guān)技術(shù)人員需做到以下幾點(diǎn)。第一，做好技術(shù)交底。在建模前組織全體技術(shù)人員召開(kāi)會(huì)議，詳細(xì)講解制作規(guī)范及要求，并依據(jù)技術(shù)人員能力素養(yǎng)、隊(duì)伍建設(shè)情況，科學(xué)調(diào)整各類(lèi)制作任務(wù)。第二，做好崗前培訓(xùn)。各部門(mén)負(fù)責(zé)人需及時(shí)組織相關(guān)工作人員開(kāi)展崗前培訓(xùn)，由高資歷職工分享工作經(jīng)驗(yàn)、操作技巧，進(jìn)而有效提高建模數(shù)據(jù)的精確性。第三，重視過(guò)程監(jiān)管，實(shí)時(shí)檢查技術(shù)人員的操作是否合規(guī)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。在建模結(jié)束后則需立即總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為后續(xù)的建模工作提供有效參考[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上而言，利用實(shí)景三維模型可幫助相關(guān)城市規(guī)劃建設(shè)單位直觀掌握城市的街道建筑、綠地公園、交通網(wǎng)絡(luò)、景觀小品等分布狀況，輔助完成各類(lèi)城市管理決策工作。本文結(jié)合三維模型質(zhì)檢流程，提出優(yōu)化現(xiàn)有工作方案的有效措施，充分掌握城市實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的相關(guān)內(nèi)容，以此為后續(xù)的工程建設(shè)提供可靠的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 宮巖.實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查驗(yàn)收方法[J]. 辦公

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[4] 盧丹丹，彭清山，孫雅庚，等.基于實(shí)景三維模型的

多源數(shù)據(jù)集成技術(shù)研究[J].地理空間信息，2020，

18（3）：9-11.

[作者簡(jiǎn)介]陳祁萍（1972—），女，安徽蕪湖人，大專(zhuān)，工程師，研究方向：測(cè)繪工程。