城市三维快速建模方法探讨

城市三维快速建模方法探讨

王博李洪涛

山东省国土测绘院山东济南250102

摘要：在现代社会的整体发展形势下，数字城市已经逐渐成为我国未来城市的主要发展趋势。本文针对数字城市在实际建设过程中，利用三维建模的方式进行对比分析，对不同种类的建模方式进行分析之后，从中选择与实际情况最符合的方法来进行建模。这样不仅能够保证建模的有效性，而且能够推动数字城市的整体发展。

关键词：数字城市；三维建模；方法

1前言

在当前国内的整体经济环境中，城镇化已经成为必然发展趋势，且发展速度正在不断加快。城镇化建设在很大程度上促进了整体国民经济的提升与国家的现代化、科技化发展，但对城市的地质环境也造成了严重的危害；城市人口骤增也与城市土地资源紧缺状况形成了激烈的矛盾。三维地质建模中的可视化技术手段的适时出现，利用其地质结构的专业数据库，完善建立服务于城市建设与管理的平台，有助于综合配置城镇化建设资源。

2城市三维地质建模

2.1模型概述

城市三维地质建模的实现，需要科学运用三维立体技术，将城市地表与地下空间进行清晰呈现。通过此种建筑模型能够更加直观、具体的观测城市整体的地质资源结构特征。一般来说城市三维地质建模可分为结构模型数据、建模源数据、属性模型、数字地面模型等类别，主要应用技术为计算机信息技术。与传统地质建模中的二维平面建模相比，城市三维地质建模的价值作用更为显著，对城市结构的全面还原与立体展示，使工程数据更具真实性。在现阶段的城镇化建设进程中，土地资源紧缺、土质环境发生严重变化、地下水资源遭到严重污染，且城市建筑呈现出密集建设趋势，建设工作日益繁杂，由此能够明确城市地质工作的重要性。在实际应用过程中，城市三维地质建模表现出以下特点：①融入了钻孔数据、音频文件、物化探技术等多方面内容体现了其多元化特点；②对城市地质结构的真实模拟、还原与再现体现了其多维化特点；③模型包含断层数据、地表模型数据等体现了其数据量大的特点。

2.2模型构建

城市三维地质结构模型的构建是地质调查工作中三维信息技术应用的重点与难点，这是由于地质数据本身的复杂性、不确定性、信息不完备性等特点决定的。因此，在构建城市三维地质结构模型的过程中，要遵循“三多”思路开展建模工作：

（1）多元数据应用；面对数据源，要综合多种数据类型，如包括岩屑、岩心录井资料在内的钻孔资料、物化探数据、地质图、地形图、地质剖面图、DEM等，利用现有的、可利用的、全面的数据资料，通过有效整合分析，提高模型控制。

（2）多方法集成与协同应用；地质本身的情况复杂性与多解性，制约了城市三维地质建模的普遍适用性，在实际工作中，更多的是针对地质的不同复杂程度制定出综合多种方法与策略的解决方案。例如，综合钻孔数据、轮廓线数据、平行剖面、三维体布尔操作、交叉折剖面等数据资料进行建模。在有些地质状况较为简单的、钻孔数据较为充分的三维模型，利用基于钻孔数据的自动化建模技术能够实现；若城市基岩模型中显示该地质存有断层状况，此时需要应用基于交叉折剖面的建模技术。

（3）多层次干预；地质本身的情况复杂性与多解性，制约了计算机自动化的全面应用。在城市三维地质模型的构建需要具备丰富的三维地质知识、多种便捷的交互式工具，对建模的各个阶段进行干预。随着建模工作的不断深入，初步建立的模型需要不断的细化与更新，通过动态增量等手段，对基于钻孔与剖面的数据等进行及时更新，从而形成更加接近实际城市地质状况的三维立体模型。

3数字城市三维模型的建模方法分析

3.1地形的三维建模方法分析

数字城市在其自身的构建以及发展过程中，地形可以说是其中非常重要的部分，也是基础部分，同时也是三维实体空间构建的基础。在实际操作过程中，其自身主要是将卫星遥感技术获取到的影像，通过一系列的修整以及调整之后，得出的正射影像来对数字高程模型的构建起到一定的辅助性作用。DEM主要是以数字化的形式来将地面表面形态进行充分的展示，能够将信息资料进行详细的分析，并且对地理位置的核心部分进行探究。DEM自身的数据在获取可以分为三种形式。首先，可以利用野外测量仪或者是其他的一些设备，对野外一些复杂地区进行实地考查和测量分析，这样获取到的数据具有一定的真实性和有效性。但这种方法不适合一些大范围的数据获取。其次，将地形图数字化处理，也就是将地形图进行科学合理的扫描之后，利用相关软件对图象进行一定的矢量化。这样一来，在将地形自身的特征添加进去之后，能够直接得出DEM数据，这种方法在实践当中能够快速有效，并且保证数据的真实性。最后一种就是全数字摄影测量方法，在实际操作过程中，主要是将卫星遥感影像作为基础，利用这种方法来获取到所需要的数据，与此同时，需要借助一些专业的仪器设备才能够保证数据自身的稳定性和有效性。

3.2地物的三维建模方法分析

当前，建筑物在进行三维建模的过程中，主要的方法分为以下几种：首先，在二维GIS的建模方法基础上，也就是将二维城市自身的GIS数据直接转换成为三维的方式，这种方法在实践当中，不仅省时、省力，而且还能够节省经费的投入。但是，二维GIS数据在实际操作过程中，其自身缺少三维状态，所以建模过程中，要将三维信息一并地融入其中，所以在利用这种方法进行操作的时候，一般来说，都会与DEM之间形成良好的合作状态，这样才能够从根本上弥补三维建模过程中所需要的信息数据。其次，在CAD建模方法的基础上，通过一些建模软件，比如3Dmax等等，与实际情况进行有效结合之后构建相对应的三维CAD模型，其中一个或者是利用多个多边模型就能够相互之间形成一个三维CAD模型。最后是在遥感影像建模的基础上，也就是在实际操作过程中，利用立体得到的影像数据以及数字摄影测量技术，将这两个技术作为基础的保障，之后根据影像当中所得出的第五坐标来对其进行数字模型的构建。

4数字城市三维可视化实施过程中所涉及的技术分析

4.1模型层次细节

模型层次细节主要是指在实际操作过程中，物体与视点之间的距离，通过相互之间的远近距离来对模型精细的程度进行分析和确定。在实际操作虚仿真的过程中，数据量非常的庞大，所以一定要采取有效的措施对其进行科学合理的实时性处理，精细程度能够在一定程度上直接决定数据的处理速度。所以，在这种形势下，精度的选择就显得更加的重要，因此，最好的方式方法就是进行分层，不同的层次模型利用不同的精细程度来进行划分。这样在实际操作过程中，即使交错出现也不会导致数据自身承受很大的压力，并且还能够真正地达到预期的效果。

4.2模型分块

模型分块主要是指在实际操作过程中，根据模型所在空间位置的不同，将其划分成为不同的区域，这样在对数据进行实际处理的过程中，能够将模型自身的各个模块特点和优势特征充分地发挥出来。在实际操作过程中，如果模型自身的空间范围呈现出比较大的状态时，可以直接利用模型分块技术，这样一来，不仅能够从根本上节省系统自身的资源投入，而且还能够将资源最大化地利用。与此同时，可以将资源与模块层次化进行有效的结合，这样不仅能够促使数据量被科学合理地控制，而且还能够提升在实践当中对数据的整体处理速度，从而使得演示更加流畅和生动具体。

5结束语

综上所述，在实际操作过程中，为了将数字城市全面地推进，在实施过程中，要逐渐打破传统方式方法的局限性，利用三维立体的方法来进行模型的构建，这样不仅能够将数字城市以一种全新的面貌呈现出来，而且还能够从根本上推动整体城市经济的发展。可视化作为一种动态性比较强的技术，让数字城市逐渐成为现实，在实际操作过程中，将其科学合理地应用其中，不仅能够促使城市的规划、管理以及建设更加先进和方便，而且还能够促使理论与实践的有效结合，为数字城市化的推进和发展起到真正有效的推动作用。

参考文献：

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[2]吴慧欣，解丹蕊，薛惠峰.三维GIS模型的分层表示及可视化技术研究[J].计算机应用研究，2010，（23）.

[3]何小军，朱小敏.数字城市三维建模关键技术研究[J].科技创新导报，2012，（05）.