浅谈数字城市建设中三维建模的精度定位 手机拍照三维建模精度

浅谈数字城市建设中三维建模的精度定位

张瑞金

摘要:随着科技的不断发展,城市的信息化成为了必然的趋势,数字城市的不断完善已经成为城市发展的基础依据,成为城市信息化建设的目标。数字城市三维模型建设已成为城市信息化的重要部分。本文以数字城市三维建模的定位为研究对象，探讨了数字城市三维建模在不同源数据条件和不同应用需求下的精度定位。最后在结尾提出笔者的建议。

关键词：数字城市 三维建模

1、引言

自美国副总统戈尔于1998年提出“数字地球”概念后，我国在2000年提出构建“数字中国”基础框架的要求，并由国家测绘局于2006年启动了“数字城市”地理空间框架建设示范工程项目，通过在全国选择若干具备条件的城市作为试点开展数字城市地理空间框架建设，总结经验，推动数字中国、数字省区的建设。

三维建模作为“数字城市”地理空间框架建设工程的一个重要组成部分，模型数据成果能较好从多角度体现城市的立体景观，较直观且真实地还原城市风貌，为城市的规划、建设，以及民众生活带来便利。

而三维模型由于立体表现的多样性，在不同源数据和不同需求下有不一样的表现精度。表现精度定位的不同，对建模源数据的要求，建模的工作量，建模成本都有明显的差异。本文重点对不同需求、不同条件下的精度定位进行分析，指出了各种定位的特点,使投资方从应用角度了解投资的价值所在,在一定程度上可以避免不必要的重复投入和浪费。

图1、2：上海航测可量测三维建模展示

2、建模精度分析

笔者根据现阶段数字城市地理空间框架建设项目的要求和特点，对三维模型建设的精度划分为四大类：可准确量测实景三维，一般量测实景三维，分析应用展示三维，一般展示三维。而每类型的精度要求又可拆分为平面精度、高程精度、纹理精度、表现精度四个方面。

可准确量测实景三维。一般是通过地面三维激光扫描获取地形的立体点云，再通过建模平台生产模型，工艺复杂，技术要求高，仪器设备要求高，点云处理软件部分还没有很好的自动化，目前通过软件结合手工处理点云的半自动方式生产模型。可准确量测实景三维的精度可达厘米级，现阶段多用在文物保护、考古等方面，成本高；

一般量测实景三维。一般通过地形测量和航空摄影测量分别获取地物的各点、线、面的平面和高度空间坐标，再利用航测的立体像对采集地物的高度和顶部结构，结合实地采集纹理，采用建模平台生产模型。一般量测实景三维精度一般在分米级，具有技术成熟、精度较高、成本较高、仪器设备可与常规测量工程共用等特点，是目前“数字城市”地理空间框架建设三维建模部分用得较多的方式；

分析应用展示三维。一般通过地形测量或大分辨率影像获取地物的平面空间位置，通过楼层数结合推断的层高估算建筑等地物高度，再根据实地采集的照片修改地物的细部结构和高度，形成位置、大小、高度相对正确的模型成果。分析应用展示三维的精度一般为米级，有技术要求不高，建模效率高，成本适中的特点，现多用在部分源数据缺乏，投入有限，主要用于展示、一般分析、搜索、定位的“数字城市”建设项目中，为政府和民众提供较完整，较真实，能跑动，直观的数据参考；

一般展示三维。常用简单建模的方式，示意表示区域的三维分布。建筑模型结构一般采用测量地形数据外轮廓乘以统一推断层高，纹理采用示意通用纹理，地面部分采用影像和数字高程模型生产。具有对源数据要求不高，建模效率很高，成本很低，能示意表示区域的三维地貌特征。现多用于源数据缺乏，城乡结合部，农村区域，以及一些精度要求不高的厂区、待拆区域等，具有成本低的特点。

3、现阶段数字城市精度定位分析

从2008年以来，我国大范围多城市均开展了数字城市地理空间框架的三维城市建模项目。从省级城市的上海、合肥、长沙等，到地级城市的玉溪、科尔沁、舟山等，再到县级城市的淮安、兴仁、梅州等，均开展了数字城市三维模型的建设。从南到北，从东到西，不同的地貌特征，不同的地域分布，不同的经济条件，不同的数据基础，不同的应用需求，不同的数据标准，得出了不一样的三维模型成果。在各种不同的条件下，都得到了符合当地需求的成果，这里面精度定位很重要。

找准不同城市的三维模型生产的精度定位，首先要根据开展三维模型建设城市的自身情况，从用处、用法、经费、数据基础、后期升级几方面进行调研和评估，再结合软件、硬件、网络等条件，完成精度的分析和定位，再根据精度定位制定数据标准和工作方案，指导项目实施。

不同的城市开展三维模型生产均应该有自己的精度定位。用处，指城市三维模型建立后用来做什么，是一般的实景展示，还是普通的导航定位，或是工程分析应用。用法，是指怎么用，是通过互联网发布，或是政务内网调用，还是单机平台分析。经费，就是指项目预算有多少，根据市场价格能做多少事。数据基础，指根据已定好的用处、用法、经费条件下，完成项目实施必须的数据条件是否满足。后期升级，指项目完成后，在一定时期内的数据更新、增加功能、预留接口、专题应用等需求是否有需要。软件、硬件、网络等也是制约用处、用法的因素，可能存在数据精度做太高，而软硬件、网络不支持而无法用的情况。

4、结语

一个城市的三维模型建设常采用划区域分精度的方式完成模型生产，从而在满足项目需求的前提下最节约经费。笔者在此提醒数字城市三维建模项目建设方，在项目立项、实施、验收的过程中，三维模型的精度定位尤为重要。不要不切实际地提高要求，造成不必要的实施投入，也不要不适当地削减经费，造成项目成果不可用。

图3：合肥展示三维建模截图

参考文献

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