數(shù)字城市三維建模方法及三維可視化技術探討

發(fā)布日期：2018-12-18 00:00 瀏覽量：12829

在城市自身的發(fā)展中，將數(shù)字與其進行有效結合，能夠推動數(shù)字城市以及地理信息系統(tǒng)的有效建設和實施。數(shù)字城市的建設已經(jīng)能夠為各個行業(yè)領域提供非常權威、唯一、有效的空間信息平臺，促使城市各個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)。在實際操作過程中，利用地理信息在政府宏觀決策、應急管理以及社會公益服務等各個方面起到良好的作用，在保證提高人們日常生活質量和水平的基礎上，能夠推動社會經(jīng)濟的整體發(fā)展，為數(shù)字城市未來的發(fā)展打下良好的基礎。

　　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，也是基礎部分，同時也是三維實體空間構建的基礎。在實際操作過程中，其自身主要是將衛(wèi)星遙感技術獲取到的影像，通過一系列的修整以及調整之后，得出的正射影像來對數(shù)字高程模型的構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)進行充分的展示，能夠將信息資料進行詳細的分析，并且對地理位置的核心部分進行探究。DEM自身的數(shù)據(jù)在獲取可以分為三種形式。

首先，可以利用野外測量儀或者是其他的一些設備，對野外一些復雜地區(qū)進行實地考查和測量分析，這樣獲取到的數(shù)據(jù)具有一定的真實性和有效性。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，也就是將地形圖進行科學合理的掃描之后，利用相關軟件對圖象進行一定的矢量化。這樣一來，在將地形自身的特征添加進去之后，能夠直接得出DEM數(shù)據(jù)，這種方法在實踐當中能夠快速有效，并且保證數(shù)據(jù)的真實性。

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

當前，建筑物在進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的建模方法基礎上，也就是將二維城市自身的GIS數(shù)據(jù)直接轉換成為三維的方式，這種方法在實踐當中，不僅省時、省力，而且還能夠節(jié)省經(jīng)費的投入。但是，二維GIS數(shù)據(jù)在實際操作過程中，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行操作的時候，一般來說，都會與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建模方法的基礎上，通過一些建模軟件，比如3Dmax等等，與實際情況進行有效結合之后構建相對應的三維CAD模型，其中一個或者是利用多個多邊模型就能夠相互之間形成一個三維CAD模型。

最后是在遙感影像建模的基礎上，也就是在實際操作過程中，利用立體得到的影像數(shù)據(jù)以及數(shù)字攝影測量技術，將這兩個技術作為基礎的保障，之后根據(jù)影像當中所得出的第五坐標來對其進行數(shù)字模型的構建。

二、三維可視化技術探討

1. 三維可視化技術現(xiàn)狀分析。

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

比如對于數(shù)字城市三維來說，要實現(xiàn)城市三維的可視化，城市實體三維建模是其中非常重要的環(huán)節(jié)之一，也可以說是基礎部分，而在實際操作過程中，對于一些城市實體的分析和表達更是其中不可避免的環(huán)節(jié)和內容。從當前的形勢可以看出，三維可視化技術大多數(shù)都是以三維軟件的形式來進行表達和展示的，三維軟件包括一些建模軟件、平臺軟件或者是在實踐當中的應用軟件等等。

2. 可視化應用系統(tǒng)的框架研究。

城市三維可視化主要是通過對三維地形或者實物的實際構成進行情況詳細分析和研究，之后利用計算機圖形學或者是其自身的圖象處理技術，將城市的實體以一種三維圖形模擬的形式呈現(xiàn)在大眾的面前。在實際操作過程中，要保證地理要素的直觀性和真實性，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現(xiàn)打下良好的基礎。三維可視化應用系統(tǒng)的框架在實際構建過程中，主要是利用數(shù)據(jù)的提取以及其自身相對應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)的提取與相對應的處理，主要是指在實際操作過程中，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)實際情況，構建出相對應的三維模型。與此同時，可以結合實際情況，將相關的數(shù)據(jù)輸入，并且建立起相對應的屬性數(shù)據(jù)庫，這樣能夠促使建筑物自身的模型構建得更加順利。

三、數(shù)字城市三維可視化實施過程中所涉及的技術分析

1. 模型層次細節(jié)。

模型層次細節(jié)主要是指在實際操作過程中，物體與視點之間的距離，通過相互之間的遠近距離來對模型精細的程度進行分析和確定。在實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其進行科學合理的實時性處理，精細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行分層，不同的層次模型利用不同的精細程度來進行劃分。這樣在實際操作過程中，即使交錯出現(xiàn)也不會導致數(shù)據(jù)自身承受很大的壓力，并且還能夠真正地達到預期的效果。

2. 模型分塊。

模型分塊主要是指在實際操作過程中，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，這樣在對數(shù)據(jù)進行實際處理的過程中，能夠將模型自身的各個模塊特點和優(yōu)勢特征充分地發(fā)揮出來。在實際操作過程中，如果模型自身的空間范圍呈現(xiàn)出比較大的狀態(tài)時，可以直接利用模型分塊技術，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，而且還能夠將資源最大化地利用。與此同時，可以將資源與模塊層次化進行有效的結合，這樣不僅能夠促使數(shù)據(jù)量被科學合理地控制，而且還能夠提升在實踐當中對數(shù)據(jù)的整體處理速度，從而使得演示更加流暢和生動具體。

四、結束語

綜上所述，在實際操作過程中，為了將數(shù)字城市全面地推進，在實施過程中，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行模型的構建，這樣不僅能夠將數(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整體城市經(jīng)濟的發(fā)展?？梢暬鳛橐环N動態(tài)性比較強的技術，讓數(shù)字城市逐漸成為現(xiàn)實，在實際操作過程中，將其科學合理地應用其中，不僅能夠促使城市的規(guī)劃、管理以及建設更加先進和方便，而且還能夠促使理論與實踐的有效結合，為數(shù)字城市化的推進和發(fā)展起到真正有效的推動作用。