數(shù)字城市三維建模方法及三維可視化技術(shù)探討

發(fā)布日期：2018-12-18 00:00 瀏覽量：12830

在城市自身的發(fā)展中，將數(shù)字與其進(jìn)行有效結(jié)合，能夠推動(dòng)數(shù)字城市以及地理信息系統(tǒng)的有效建設(shè)和實(shí)施。數(shù)字城市的建設(shè)已經(jīng)能夠?yàn)楦鱾€(gè)行業(yè)領(lǐng)域提供非常權(quán)威、唯一、有效的空間信息平臺(tái)，促使城市各個(gè)部門之間能夠形成良好的互通和相互協(xié)作的能力和狀態(tài)。在實(shí)際操作過程中，利用地理信息在政府宏觀決策、應(yīng)急管理以及社會(huì)公益服務(wù)等各個(gè)方面起到良好的作用，在保證提高人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量和水平的基礎(chǔ)上，能夠推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展，為數(shù)字城市未來的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

　　一、數(shù)字城市三維建模方法分析

1.地形的三維建模方法分析。

數(shù)字城市在其自身的構(gòu)建以及發(fā)展過程中，地形可以說是其中非常重要的部分，也是基礎(chǔ)部分，同時(shí)也是三維實(shí)體空間構(gòu)建的基礎(chǔ)。在實(shí)際操作過程中，其自身主要是將衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取到的影像，通過一系列的修整以及調(diào)整之后，得出的正射影像來對(duì)數(shù)字高程模型的構(gòu)建起到一定的輔助性作用。

DEM主要是以數(shù)字化的形式來將地面表面形態(tài)進(jìn)行充分的展示，能夠?qū)⑿畔①Y料進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且對(duì)地理位置的核心部分進(jìn)行探究。DEM自身的數(shù)據(jù)在獲取可以分為三種形式。

首先，可以利用野外測(cè)量?jī)x或者是其他的一些設(shè)備，對(duì)野外一些復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行實(shí)地考查和測(cè)量分析，這樣獲取到的數(shù)據(jù)具有一定的真實(shí)性和有效性。但這種方法不適合一些大范圍的數(shù)據(jù)獲取。

其次，將地形圖數(shù)字化處理，也就是將地形圖進(jìn)行科學(xué)合理的掃描之后，利用相關(guān)軟件對(duì)圖象進(jìn)行一定的矢量化。這樣一來，在將地形自身的特征添加進(jìn)去之后，能夠直接得出DEM數(shù)據(jù)，這種方法在實(shí)踐當(dāng)中能夠快速有效，并且保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

最后一種就是全數(shù)字攝影測(cè)量方法，在實(shí)際操作過程中，主要是將衛(wèi)星遙感影像作為基礎(chǔ)，利用這種方法來獲取到所需要的數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，需要借助一些專業(yè)的儀器設(shè)備才能夠保證數(shù)據(jù)自身的穩(wěn)定性和有效性。

2. 地物的三維建模方法分析。

當(dāng)前，建筑物在進(jìn)行三維建模的過程中，主要的方法分為以下幾種：

首先，在二維GIS的建模方法基礎(chǔ)上，也就是將二維城市自身的GIS數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成為三維的方式，這種方法在實(shí)踐當(dāng)中，不僅省時(shí)、省力，而且還能夠節(jié)省經(jīng)費(fèi)的投入。但是，二維GIS數(shù)據(jù)在實(shí)際操作過程中，其自身缺少三維狀態(tài)，所以建模過程中，要將三維信息一并地融入其中，所以在利用這種方法進(jìn)行操作的時(shí)候，一般來說，都會(huì)與DEM之間形成良好的合作狀態(tài)，這樣才能夠從根本上彌補(bǔ)三維建模過程中所需要的信息數(shù)據(jù)。

其次，在CAD建模方法的基礎(chǔ)上，通過一些建模軟件，比如3Dmax等等，與實(shí)際情況進(jìn)行有效結(jié)合之后構(gòu)建相對(duì)應(yīng)的三維CAD模型，其中一個(gè)或者是利用多個(gè)多邊模型就能夠相互之間形成一個(gè)三維CAD模型。

最后是在遙感影像建模的基礎(chǔ)上，也就是在實(shí)際操作過程中，利用立體得到的影像數(shù)據(jù)以及數(shù)字攝影測(cè)量技術(shù)，將這兩個(gè)技術(shù)作為基礎(chǔ)的保障，之后根據(jù)影像當(dāng)中所得出的第五坐標(biāo)來對(duì)其進(jìn)行數(shù)字模型的構(gòu)建。

二、三維可視化技術(shù)探討

1. 三維可視化技術(shù)現(xiàn)狀分析。

三維可視化技術(shù)在當(dāng)前現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展過程中，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，并且在實(shí)踐當(dāng)中取得了一定的效果。而三維可視化技術(shù)的出現(xiàn)以及應(yīng)用，不僅是為我國自身帶來了非常多的便利條件，同時(shí)也為世界帶來了很多的可能性，這種技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在一定程度上促使了整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。

比如對(duì)于數(shù)字城市三維來說，要實(shí)現(xiàn)城市三維的可視化，城市實(shí)體三維建模是其中非常重要的環(huán)節(jié)之一，也可以說是基礎(chǔ)部分，而在實(shí)際操作過程中，對(duì)于一些城市實(shí)體的分析和表達(dá)更是其中不可避免的環(huán)節(jié)和內(nèi)容。從當(dāng)前的形勢(shì)可以看出，三維可視化技術(shù)大多數(shù)都是以三維軟件的形式來進(jìn)行表達(dá)和展示的，三維軟件包括一些建模軟件、平臺(tái)軟件或者是在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用軟件等等。

2. 可視化應(yīng)用系統(tǒng)的框架研究。

城市三維可視化主要是通過對(duì)三維地形或者實(shí)物的實(shí)際構(gòu)成進(jìn)行情況詳細(xì)分析和研究，之后利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或者是其自身的圖象處理技術(shù)，將城市的實(shí)體以一種三維圖形模擬的形式呈現(xiàn)在大眾的面前。在實(shí)際操作過程中，要保證地理要素的直觀性和真實(shí)性，將空間數(shù)據(jù)盡可能地可視化處理，這樣一來，三維空間數(shù)據(jù)就能夠很有效地為三維可視化的實(shí)現(xiàn)打下良好的基礎(chǔ)。三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)的框架在實(shí)際構(gòu)建過程中，主要是利用數(shù)據(jù)的提取以及其自身相對(duì)應(yīng)的處理模塊來相互組合而成，在這其中還包括三維景觀生成模塊以及三維景觀瀏覽模塊等。

數(shù)據(jù)的提取與相對(duì)應(yīng)的處理，主要是指在實(shí)際操作過程中，將已經(jīng)獲取到DEM、正射影響以及矢量線全部都引入到三維地理信息系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際情況，構(gòu)建出相對(duì)應(yīng)的三維模型。與此同時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際情況，將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入，并且建立起相對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫，這樣能夠促使建筑物自身的模型構(gòu)建得更加順利。

三、數(shù)字城市三維可視化實(shí)施過程中所涉及的技術(shù)分析

1. 模型層次細(xì)節(jié)。

模型層次細(xì)節(jié)主要是指在實(shí)際操作過程中，物體與視點(diǎn)之間的距離，通過相互之間的遠(yuǎn)近距離來對(duì)模型精細(xì)的程度進(jìn)行分析和確定。在實(shí)際操作虛仿真的過程中，數(shù)據(jù)量非常的龐大，所以一定要采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的實(shí)時(shí)性處理，精細(xì)程度能夠在一定程度上直接決定數(shù)據(jù)的處理速度。所以，在這種形勢(shì)下，精度的選擇就顯得更加的重要，因此，最好的方式方法就是進(jìn)行分層，不同的層次模型利用不同的精細(xì)程度來進(jìn)行劃分。這樣在實(shí)際操作過程中，即使交錯(cuò)出現(xiàn)也不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)自身承受很大的壓力，并且還能夠真正地達(dá)到預(yù)期的效果。

2. 模型分塊。

模型分塊主要是指在實(shí)際操作過程中，根據(jù)模型所在空間位置的不同，將其劃分成為不同的區(qū)域，這樣在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際處理的過程中，能夠?qū)⒛Ｐ妥陨淼母鱾€(gè)模塊特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)特征充分地發(fā)揮出來。在實(shí)際操作過程中，如果模型自身的空間范圍呈現(xiàn)出比較大的狀態(tài)時(shí)，可以直接利用模型分塊技術(shù)，這樣一來，不僅能夠從根本上節(jié)省系統(tǒng)自身的資源投入，而且還能夠?qū)①Y源最大化地利用。與此同時(shí)，可以將資源與模塊層次化進(jìn)行有效的結(jié)合，這樣不僅能夠促使數(shù)據(jù)量被科學(xué)合理地控制，而且還能夠提升在實(shí)踐當(dāng)中對(duì)數(shù)據(jù)的整體處理速度，從而使得演示更加流暢和生動(dòng)具體。

四、結(jié)束語

綜上所述，在實(shí)際操作過程中，為了將數(shù)字城市全面地推進(jìn)，在實(shí)施過程中，要逐漸打破傳統(tǒng)方式方法的局限性，利用三維立體的方法來進(jìn)行模型的構(gòu)建，這樣不僅能夠?qū)?shù)字城市以一種全新的面貌呈現(xiàn)出來，而且還能夠從根本上推動(dòng)整體城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。可視化作為一種動(dòng)態(tài)性比較強(qiáng)的技術(shù)，讓數(shù)字城市逐漸成為現(xiàn)實(shí)，在實(shí)際操作過程中，將其科學(xué)合理地應(yīng)用其中，不僅能夠促使城市的規(guī)劃、管理以及建設(shè)更加先進(jìn)和方便，而且還能夠促使理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，為數(shù)字城市化的推進(jìn)和發(fā)展起到真正有效的推動(dòng)作用。

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