三维建模技术在城市测量中的应用

　　摘要：通过对城市三维建模技术的研究，总结出一套基于实测数据和设计数据相结合的城市三维精确建模技术的实施方法，从而实现对城市建筑地形的精确三维模拟。以广州市某地区实测平面数据为基础，实现了对地形和地表建筑的精确三维建模。

　　关键词：三维城市,精确建模,建筑,地形

　　1引言

　　随着三维建模技术的迅速发展，三维技术已经在社会生产生活的方方面面得到越来越广泛的应用[1,2]。这其中包括了其在地质，GIS等领域的广泛应用发展[3~5]。城市三维技术就是在这样的大背景下应运而生。在过去的几年里，很多同行业的专家学者对城市三维技术进行了多方面的尝试和研究，城市三维测绘领域的竞争也趋于激烈。目前市场上的城市三维技术，主要是追求整体视觉效果上的美观和逼真，对于精度上的要求不多。现代城市测绘技术的发展迅速，传统二维城市测绘已经无法满足发展的需要，严谨的测绘技术对三维模型的精度提出了更高要求，不仅需要外观上的逼真美观，更需要建筑和地形精度上达到精准无误。基于这样的原则指向，我们对三维城市建模的方法做了相关的实践研究。

　　2精确城市三维模型

　　精确城市三维模型是指在形状、纹理、比例大小都严格与实际保持严格一致的三维模型。在大多情况下，三维模型主要被用于效果演示、建筑方案确定等方面，在城市规划、城市管理等方面起着重要的辅助作用。然而在有些时候，例如在三维建设工程测量方面，往往对坐标和定位精度有着较高要求，这时模型的精度就成为人们关心的主要指标。

　　对于普通三维城市建模来说，已经有了相当成熟的技术路线，可大致分为数据采集、数据处理和数据管理三大模块儿，精确三维城市建模沿用了这一技术流程的基本框架，所不同点在于在数据处理模块的三维模型构建，精确三维模型的构建过程中始终严格以CAD图纸和外业采集地形图数据为依据。

　　城市三维模型按照要素分类可以分为建筑模型和地形模型，按照时态可分为现状模型和准现状模型，现状模型是指建筑物或地形在当前时态下的模型表现，准现状模型则是指建筑物或地形在未来时态下的模型表现。

　　3实例分析

　　3.1城市三维地形模型

　　基于上述技术路线，我们选择了两个实际区域进行了精确三维建模。其中区域A是一个施工过程中的基坑，基坑属于建筑施工过程中的一种特殊地形要素，其精度主要体现在基坑的范围与高程信息要与实际情况一致。我们根据实测地形数据(如图1)，利用3Ds-Max建模工具进行三维建模，建模步骤如下：

　　1) 将实测地形数据导入3Ds-Max软件，根据地形数据描绘出基坑的轮廓，包括坡顶线和坡底线。

　　2) 对描绘出的二维图形，按照地表材质类型进行分割，本实例中主要包括了：砼、草地、土地、道路等若干地表材质。

　　3) 根据实测高程数据构建三维地形模型，高程信息严格参考实测高程点，之后根据实测高程点进行重采样，以得到三维DEM。由于建模过程中严格依据实测数据，故其高程精度得到保证。

　　4) 根据现场采集的纹理数据，对模型进行纹理贴图处理。

　　5) 对所建地形模型进行整体修正加工和烘焙，使其外观更加真实自然。

　　3.2城市三维建筑模型

　　区域B是对某学校的实例建模，该区域中包括了教学楼和办公楼等教学建筑，具体建模步骤如下：

　　1) 将区域B实测二维地形数据和规划设计数据导入3Ds-Max软件，根据导入的二维数据描绘建筑轮廓，描绘过程中保证每一个建筑特征点严格捕捉，从而保证模型与实测数据和设计数据严格一致。

　　2) 根据实测数据和设计数据构建三维模型，在模型构建过程中，可根据要求对建筑细节进行取舍，但基本参数如楼高、间距等必须严格与实测或设计数据保持一致。

　　3) 根据二维地形图，构建三维地形模型，模型与建筑相对位置吻合无偏差。

　　4) 对建筑模型进行检查，消除不合理的点线面，模型线条轮廓清晰，无闪面、断面出现。

　　5) 根据现场采集纹理数据进行模型贴图与烘焙，保证模型外观的真实美观。

　　4分析与小结

　　本文尝试基于实测数据与设计数据建立高精度的三维城市模型，实践了一种基于3Ds-Max平台的实时精确建模技术路线，实例中所采用数据均真实可靠，通过对所建模型在3Ds-Max中进行距离和高程量算，与实测和设计数据高度吻合，证明模型精度可靠。三维城市精确建模在城市建设工程测量、地籍测量等领域有着不可估量的应用前景，是数字城市现代化发展的必然趋势，本文的工作，对这些领域的发展有着重要的前瞻意义和现实意义。

　　参考文献：

　　[1] 陈焕然，三维报建在城市规划管理中的应用研究。武汉大学工程硕士学位论文，2011,07

　　[2] 张荣，广州市城市三维景观地图网站的建设与开发。城市勘测，2011,Vol.4

　　[3] 邓慧，关于数字城市的三维建模思路研究。科技资讯， 2011 No.19.

　　[4] 屈红刚等，城市三维地质信息管理与服务系统设计与开发。北京大学学报， 2007, Vol.2,No.3

　　[5] 卞玉霞等，三维城市建模过程中的质量控制。测绘通报，2011,Vol.7

《三维建模技术在城市测量中的应用》

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