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摘 要： 文章主要围绕数字城市三维建模的方法进行分析，其中在对三维建模的内容和展示进行介绍的过程中，重点指出了三维建模方法的不同之处，希望相关人员在数字城市建设的过程中可以加以借鉴，从而提升数字城市的质量。
关键词： 数字城市；三维建模；方法
【中图分类号】 P208 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）10-0230-02
一、前言
通常情况下数字城市就是指利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现，近几年数字城市得到了广泛的研究和发展，主要是因为当前的信息技术不断发展，为了能够不断改善人们的生产和生活环境，相关人员逐渐提出了“数字城市”等概念，希望可以在城市建设的过程中得以实现，与此同时建设数字城市也能够为各个行业创建了更具权威性的空间信息平台，使各个部门的地理信息资源能够实现共享，因为文章将目光聚焦于数字城市的建设中，重点围绕三维建模展开。
二、三维建模内容
在建筑行业，三维建模是一种现代化信息技术的体现，在建设数字城市过程中运用三维建模，主要包含以下几点内容：以数字立体航空摄影为前提的三维建模；以大比例尺地形图为前提的三维建模；以三维激光扫描仪为前提的三维建模；以车载移动测量系统为前提的三维建模；以倾斜摄影为前提的三维建模[1]。
三、三维建模展示
三维建模一般需要通过ArcGIS软件来实现，该软件中主要提供了新的三维元素模型，例如多面体这种三维显示模型。所谓多面体，其实是一种与点、线、面相似的数据类型，可以被储存于shp文件内，或者Geodatabase。ArcGIS软件可以创建主流三维模型，例如SketchUp、3DMAX、VRML等，为数据导入提供了便捷的工具，尤其是复杂模型的导入。
3.1ArcGIS、SketchUp
SketchUp直接关系到设计方案创作，在创建、修改以及共享模型三个方面体现了非常强的优势，可以进行3D设计的软件，在三维建筑设计中是应用非常广泛的工具。通过SketchUp创建的城市三维模型，在操作方面体现了非常高的效率，而且场景也非常真实，能够支持共享[2]。
ArcGIS中还包含了SketchUp插件工具，在SketchUp内导入建模区域以及几何形状，从而完成精细建模。此外，ArcGIS也可以应用Collada文件实现交互，将ArcGIS和SketchUp涉及到的数据进行交换。第一，在ArcGlobe内加载二维矢量数据，即居民地以及建筑物的面状数据，按照建筑物实际高度属性将其挤成三维体；第二，将三维体保存为Multipatch格式，再转换成为允许Google打开的Collada文件；第三，将Collada文件导入到SketchUp内，从而实现精细建模以及纹理映射；第四，完成建模，将模型导出到Collada文件中。
3.2ArcGIS、3DS MAX
ArcGIS、3DS MAX在实际使用的过程中，是将二维CAD底图，在整理之后导入之3DS MAX内，再将CAD底图作为前提绘制模型。通过Photoshop软件，采集现场照片，制作贴图。将已经贴好材质的三维楼体，导入至ArcGIS软件，并且进行调整，以此形成三维数字城市模型[3]。
四、数字城市三维建模方法对比
4.1以数字立体航空摄影为前提的三维建模 。
外业在航空摄影测量获知重叠度高、原始分辨率高的影像，在内业操作期间，与人工地面像控测量相结合，对空中三角进行加密处理，针对完成加密的成果，在立体环境中提取建筑物平面几何高程数据，按照收集的矢量数据，使用软件形成三维模型数据，提取模型顶部的纹理，按照外业搜集的建筑物侧面纹理，通过软件编辑侧面纹理贴图。
使用这种三维建模方法，建模面积比较广泛，可以用于面积比较大的数据采集与建模，并且三维建模规模非常大，这种建模方式体现出非常大的优越性。此外，建模效率非常高，可以实现批量建模，将建模周期缩短；模型数据体现出非常高的精准性，平面、高程是以航测立体搜集获取，高程误差仅为0.4m左右。对航摄比例尺进行调整，形成的模型精度具有靈活性；模型级别也非常灵活，可以根据项目实际需求个模型重要程度划分等级，并且建模，成果类型非常丰富，除了三维模型以外，也会生成数字正射影像以及数字高程模型等。但是，这种建模所花费的成本比较高，空域申请程序也非常繁琐，并不适合用于小范围内的模型制作[4]。
4.2以大比例尺地形图为前提的三维建模 。
这种建模方式是通过现有的大比例尺地形图，将其作为外形轮廓线，并且通过3DMAX软件建立白模，以外业所采集纹理照片、模型作为对比，分别构建各个等级的模型与侧面纹理贴图。在使用该三维建模方式时，平面精度主要是受大比例尺地形图这一因素影响，建筑物高度是以项目实际要求，根据外业照片楼层数进行预估，或者通过外业量测获取。例如，项目对于高度的要求高，这时可以使用外业量测的方式获取高度，但是这会增加外业工作量[5]。
使用该方式消耗的建模成本比较低，体现出非常高的模型平面精度，数据更新速度快，一方面更新地形图，另一方面可以同时采集外业数据。
4.3以三维激光扫描仪为前提的三维建模 。
该建模方式是以三维激光扫描仪为主要设备，外业通过设置站点的形式采集三维点云数据，内业则是利用数据处理软件配准数据、建立网格、精简与分割数据等。使用该建模方法，优点在于扫描迅速，并且有非常高的精度和实时性，支持全自动化操作，体现了非常强的适应性，能够在复杂的环境下完成测量工作。
4.4以车载移动测量系统为前提的三维建模 。
在车载移动测量系统基础上的全景相机、多重激光扫描设备，所提供的多元数据流精准度高、传播速度快，能够快速扫描信息密集的地区，也可以在行车期间采集空间信息以及视频影像，通过软件将信息集成至GIS数据库内，可以在可量测全景影像的基础上提取模型，采集纹理信息，获取建筑高度，针对所有可见物体，直接通过影像便能够完成建模，展开量测解析、资产盘点等工作，并且为其增添3DCG标识。此外，也可以在虚拟的环境下实施景观模拟，将存在的冲突提前处理。该建模方式的速度比较快，能够减少外业工作量，建模精度也比较高，按照点云建模平面，可以确定误差<0.2m，高程误差在0.2m～0.3m之间。然而这种建模方式也存在一些缺点，采集到的纹理分辨率比较低，非常容易受遮挡[6]。
4.5以倾斜摄影为前提的三维建模 。
倾斜摄影技术是一种新型测绘技术，利用处于相同飞行平台中搭载的多台传感器，可以在多个角度完成影响的采集，其中也集合和以前的航空摄影、近景测量两种技术。该建模方式能够通过软件建立白模的，完成建模之后在倾斜影像中形成纹理信息，以自动的方式重新建立建筑物三维模型纹理，这样一来将数字城市三维建模周期缩短期。该建模方式的覆盖范围比较大，信息冗余度非常高，并且体现了多重分辨率这些特征。
五、结束语
文章将数字城市三维建模的方法作为叙述的主要内容，先是对三维建模的含义、内容以及展示等各个方面进行了详细地分析和介绍，然后重点针对三维建模的各种方法进行研究，分别指出了这些方法各自的特征和优缺点，通过三维数字建模的方式建立数字城市，一方面可以提高数字城市模型精准性，另一方面也可以满足不同需求。通过以上几种方式的对比了解到各种建模方法的优缺点，为今后建立数字城市提供可行的建议。
参考文献
c1] 胡玥. 数字城市三维建模方法比较分析[J]. 建筑工程技术与设计， 2016（14）.
[2] 陈衡. 数字城市三维建模方法比较分析[J]. 教育教学论坛， 2018（5）：73-74.
[3] 许国海， 宁利立. 数字城市三维建模方法对比浅析[J]. 科学技术创新， 2016（10）：19-20.
[4] 邢姝凡， 王香茗， 王艳丽. 数字城市建设中的三维建模方法研究[J]. 测绘与空间地理信息， 2018（5）.
[5] 王春波. 数字城市建设中三维模型的构建方法研究[J]. 河南科技， 2016（19）：52-53.
[6] 魏利萍. 基于参数化技术的数字城市三维建模方法研究[J]. 中国房地产业， 2016（18）.
关键词： 数字城市；三维建模；方法
【中图分类号】 P208 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）10-0230-02
一、前言
通常情况下数字城市就是指利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现，近几年数字城市得到了广泛的研究和发展，主要是因为当前的信息技术不断发展，为了能够不断改善人们的生产和生活环境，相关人员逐渐提出了“数字城市”等概念，希望可以在城市建设的过程中得以实现，与此同时建设数字城市也能够为各个行业创建了更具权威性的空间信息平台，使各个部门的地理信息资源能够实现共享，因为文章将目光聚焦于数字城市的建设中，重点围绕三维建模展开。
二、三维建模内容
在建筑行业，三维建模是一种现代化信息技术的体现，在建设数字城市过程中运用三维建模，主要包含以下几点内容：以数字立体航空摄影为前提的三维建模；以大比例尺地形图为前提的三维建模；以三维激光扫描仪为前提的三维建模；以车载移动测量系统为前提的三维建模；以倾斜摄影为前提的三维建模[1]。
三、三维建模展示
三维建模一般需要通过ArcGIS软件来实现，该软件中主要提供了新的三维元素模型，例如多面体这种三维显示模型。所谓多面体，其实是一种与点、线、面相似的数据类型，可以被储存于shp文件内，或者Geodatabase。ArcGIS软件可以创建主流三维模型，例如SketchUp、3DMAX、VRML等，为数据导入提供了便捷的工具，尤其是复杂模型的导入。
3.1ArcGIS、SketchUp
SketchUp直接关系到设计方案创作，在创建、修改以及共享模型三个方面体现了非常强的优势，可以进行3D设计的软件，在三维建筑设计中是应用非常广泛的工具。通过SketchUp创建的城市三维模型，在操作方面体现了非常高的效率，而且场景也非常真实，能够支持共享[2]。
ArcGIS中还包含了SketchUp插件工具，在SketchUp内导入建模区域以及几何形状，从而完成精细建模。此外，ArcGIS也可以应用Collada文件实现交互，将ArcGIS和SketchUp涉及到的数据进行交换。第一，在ArcGlobe内加载二维矢量数据，即居民地以及建筑物的面状数据，按照建筑物实际高度属性将其挤成三维体；第二，将三维体保存为Multipatch格式，再转换成为允许Google打开的Collada文件；第三，将Collada文件导入到SketchUp内，从而实现精细建模以及纹理映射；第四，完成建模，将模型导出到Collada文件中。
3.2ArcGIS、3DS MAX
ArcGIS、3DS MAX在实际使用的过程中，是将二维CAD底图，在整理之后导入之3DS MAX内，再将CAD底图作为前提绘制模型。通过Photoshop软件，采集现场照片，制作贴图。将已经贴好材质的三维楼体，导入至ArcGIS软件，并且进行调整，以此形成三维数字城市模型[3]。
四、数字城市三维建模方法对比
4.1以数字立体航空摄影为前提的三维建模 。
外业在航空摄影测量获知重叠度高、原始分辨率高的影像，在内业操作期间，与人工地面像控测量相结合，对空中三角进行加密处理，针对完成加密的成果，在立体环境中提取建筑物平面几何高程数据，按照收集的矢量数据，使用软件形成三维模型数据，提取模型顶部的纹理，按照外业搜集的建筑物侧面纹理，通过软件编辑侧面纹理贴图。
使用这种三维建模方法，建模面积比较广泛，可以用于面积比较大的数据采集与建模，并且三维建模规模非常大，这种建模方式体现出非常大的优越性。此外，建模效率非常高，可以实现批量建模，将建模周期缩短；模型数据体现出非常高的精准性，平面、高程是以航测立体搜集获取，高程误差仅为0.4m左右。对航摄比例尺进行调整，形成的模型精度具有靈活性；模型级别也非常灵活，可以根据项目实际需求个模型重要程度划分等级，并且建模，成果类型非常丰富，除了三维模型以外，也会生成数字正射影像以及数字高程模型等。但是，这种建模所花费的成本比较高，空域申请程序也非常繁琐，并不适合用于小范围内的模型制作[4]。
4.2以大比例尺地形图为前提的三维建模 。
这种建模方式是通过现有的大比例尺地形图，将其作为外形轮廓线，并且通过3DMAX软件建立白模，以外业所采集纹理照片、模型作为对比，分别构建各个等级的模型与侧面纹理贴图。在使用该三维建模方式时，平面精度主要是受大比例尺地形图这一因素影响，建筑物高度是以项目实际要求，根据外业照片楼层数进行预估，或者通过外业量测获取。例如，项目对于高度的要求高，这时可以使用外业量测的方式获取高度，但是这会增加外业工作量[5]。
使用该方式消耗的建模成本比较低，体现出非常高的模型平面精度，数据更新速度快，一方面更新地形图，另一方面可以同时采集外业数据。
4.3以三维激光扫描仪为前提的三维建模 。
该建模方式是以三维激光扫描仪为主要设备，外业通过设置站点的形式采集三维点云数据，内业则是利用数据处理软件配准数据、建立网格、精简与分割数据等。使用该建模方法，优点在于扫描迅速，并且有非常高的精度和实时性，支持全自动化操作，体现了非常强的适应性，能够在复杂的环境下完成测量工作。
4.4以车载移动测量系统为前提的三维建模 。
在车载移动测量系统基础上的全景相机、多重激光扫描设备，所提供的多元数据流精准度高、传播速度快，能够快速扫描信息密集的地区，也可以在行车期间采集空间信息以及视频影像，通过软件将信息集成至GIS数据库内，可以在可量测全景影像的基础上提取模型，采集纹理信息，获取建筑高度，针对所有可见物体，直接通过影像便能够完成建模，展开量测解析、资产盘点等工作，并且为其增添3DCG标识。此外，也可以在虚拟的环境下实施景观模拟，将存在的冲突提前处理。该建模方式的速度比较快，能够减少外业工作量，建模精度也比较高，按照点云建模平面，可以确定误差<0.2m，高程误差在0.2m～0.3m之间。然而这种建模方式也存在一些缺点，采集到的纹理分辨率比较低，非常容易受遮挡[6]。
4.5以倾斜摄影为前提的三维建模 。
倾斜摄影技术是一种新型测绘技术，利用处于相同飞行平台中搭载的多台传感器，可以在多个角度完成影响的采集，其中也集合和以前的航空摄影、近景测量两种技术。该建模方式能够通过软件建立白模的，完成建模之后在倾斜影像中形成纹理信息，以自动的方式重新建立建筑物三维模型纹理，这样一来将数字城市三维建模周期缩短期。该建模方式的覆盖范围比较大，信息冗余度非常高，并且体现了多重分辨率这些特征。
五、结束语
文章将数字城市三维建模的方法作为叙述的主要内容，先是对三维建模的含义、内容以及展示等各个方面进行了详细地分析和介绍，然后重点针对三维建模的各种方法进行研究，分别指出了这些方法各自的特征和优缺点，通过三维数字建模的方式建立数字城市，一方面可以提高数字城市模型精准性，另一方面也可以满足不同需求。通过以上几种方式的对比了解到各种建模方法的优缺点，为今后建立数字城市提供可行的建议。
参考文献
c1] 胡玥. 数字城市三维建模方法比较分析[J]. 建筑工程技术与设计， 2016（14）.
[2] 陈衡. 数字城市三维建模方法比较分析[J]. 教育教学论坛， 2018（5）：73-74.
[3] 许国海， 宁利立. 数字城市三维建模方法对比浅析[J]. 科学技术创新， 2016（10）：19-20.
[4] 邢姝凡， 王香茗， 王艳丽. 数字城市建设中的三维建模方法研究[J]. 测绘与空间地理信息， 2018（5）.
[5] 王春波. 数字城市建设中三维模型的构建方法研究[J]. 河南科技， 2016（19）：52-53.
[6] 魏利萍. 基于参数化技术的数字城市三维建模方法研究[J]. 中国房地产业， 2016（18）.