三维城市模型（共12篇）
三维城市模型 篇1
三维城市模型数据的交换需要面对GIS业界历来关注的数据异构问题,即交互的两个系统之间存在语法、语义差异。地理标记语言(GML)封装了空间地理参考系统,具有描述几何拓扑、时间等信息的能力,便于地理信息的分布式存储和交换。以GML为介质的WFS(网络要素服务)接口规范,得到了GIS软件厂商的广泛支持,为异构地理信息系统之间实现了语法级的互操作。语义互操作性设想在某一领域存在对现实世界的对象及其属性和关系的公认定义,然而目前尚未有被广泛认可的三维城市语义模型存在。
近年来,人们也提出了一些三维城市模型,但这些模型大多是纯几何模型,而忽略了语义和拓扑层面,基本上只能用于可视化目的,对专题查询、分析或空间数据挖掘等支持很差,可重用性有限。因此有必要采用泛化建模方法,以满足不同应用场合的信息需求。CityGML由德国北莱茵河-威斯特伐利亚地区空间数据基础设施三维特别兴趣小组于2002年开始研发,致力于描述三维城市对象的共同语义信息,以期能成为三维城市模型数据交换格式标准。而三维城市模型标准化的研究,尚未引起国内学者的注意。
1 CityGML基本概念
1.1 细节层次模型(LO D)
Clark于1976年最初提出了细节层次模型的概念。根据处理分析和展示多源数据的需要,CityGML把描述三维城市对象的精细程度分为5个细节层次。LOD0实质上就是2.5维的DTM数据,可以在其上叠加航空影像或者2维地图。LOD1用块状表示建筑物,屋顶、纹理数据、植被对象在LOD2层次描述。LOD3层次描述建筑物的结构,包括墙、屋顶结构、阳台等,可以把高分辨率的纹理叠加到这些结构面上。此外,交通对象、植被对象在这一层次做了更精细地描述。LOD4层次主要对房间的内部结构、门、窗、楼梯、家具等对象进行建模。
不同细节层次,点位的定位精度要求是不一样的,如LOD1下定位精度要求为5 m,而在LOD4下要求为0.2 m甚至更小。因此可以通过LOD级别来评价三维城市数据集的质量。
由此可见,用户可根据应用需求,采用不同的层次建模。在一个CityGML数据集中,同一对象可以在不同细节层次上表示,而同一个对象的不同细节层次的数据也可以分别放在两个数据集中。细节层次模型既便于三维对象可视化展示,也便于多源数据的集成。
1.2 几何拓扑建模
如果既要维护空间完整性又要避免对象的几何描述数据的冗余,几何拓扑模型是比不可少的。ISO19107标准已建立表达空间对象的几何属性与拓扑关系的概念。然而该标准提供了大量的建模选择,如果建模目的仅局限于某一方面,该标准显得太过复杂。因此基于ISO19107,CityGML采用更为紧凑易用的模型。
CityGML用边界表达方法对专题对象的空间属性进行几何拓扑建模,即0～3维基本几何元素分别为点、边、面、立体等。边、面、立体等基元可以相应地聚合成为弧聚合体、面聚合体、立体聚合体。CityGML要求点、边、面、立体基元及聚合体必须满足一些完整性约束,确保模型的一致性。如几何基元内部元素必须是相离的,如果两个元素有公共边界,则该边界必须是低一维的几何基元。这些约束条件消除数据冗余,并确保拓扑关系清晰性,如任两个立体基元之间是相离的,它们的体积即为两者体积之和,反之若允许两个立体基元有交叉的话,计算它们的体积将麻烦得多。
1.3 几何语义建模
CityGML实现了对空间对象的几何拓扑属性和语义进行一致性建模。在语义特征方面,CityGML通过专题模型描述现实对象(如建筑物)及其属性、层次关系等。在空间特征方面,现实对象的空间属性即为几何拓扑对象。CityGML模型涵盖语义和几何拓扑两个层次体系,其优点是便于分别在各自层次体系中遍历,或在它们之间相互遍历。
1.4 闭合面和地下对象
在三维建模时,隧道、地下人行通道等地下对象,其建模方法有别于一般的地表面对象。首先不易确定其几何体类型。地上对象可直观地使用一个闭合几何体表达其形状,但对地下对象,却需要形象描述其中空部分所处的空间。ISO19107标准用外壳表达这样的中空部分。然而,既然这个外壳是闭合的,即不应存在从其内部连接到外部的通道,但这和人造地下构筑物的概念不相符合。因此,必须使模型能够较好的表达地下构筑物的入口。
另一个问题是地下对象和DTM的无缝集成。其一是在DTM中产生孔洞描述入口,然而DTM要描述地表面,要求不应存在孔洞。
当DTM和地下对象集成时,确保它们在入口处无缝接合,可用受约束三角网来实现,即把地下对象和地表相交形成的边,当作DTM的边,相交面为两者所共有。CityGML引进了“闭合面”(ClosureSurface)这个概念,对于没有闭合的对象,用虚拟的“闭合面”缝合,如这里提到的相交面。当计算体积时,把地下对象当作闭合实体来看待,当进行可视化时,把相交面设为不可见。
1.5 三维模型的简化
CityGML支持对现实对象精细化描述,但并不意味着在建模时一味地盲目追求仿真、模拟原形。对于具有几何不变性、表面材质纹理的相似性及重要的形状和位置特征(朱庆等,2003)的现实对象,如同一种类的树木、路灯、电杆等,CityGML采用几何隐含的建模方法,即建立一个逼真的三维模型(保存到VRML、DXF或X3D文件中)重复使用,三维模型的定位由表达其三维空间地理位置的参考点(referencePoint)和空间姿态参数(一个4维变换矩阵)决定。
2 专题模型
作为一种多功能三维城市数据模型和交换格式,CityGML基于ISO191XX系列标准,用GML3实现了建筑物、DTM、交通、植被、水资源、城市设施、土地利用等三维城市模型。作为示例,本文介绍DTM模型和建筑物模型。
2.1 DTM模型
地形在三维城市建模中重要一部分,CityGML用起伏要素(ReliefFeature)来描述,一个起伏要素对象描述了某一块地域的地形起伏。地形可以表现为规则格网(RasterRelief)、不规则三角形(TINRelief)、断裂线(BreaklineRelief)、质点集(一系列三维点,MassPointRelief)等。断裂线表示地形表面不连续的部分,如山脊、峡谷等,在几何上表现为三维曲线。
在CityGML数据集中,这四种地形表现形式可以灵活组合。首先,每种类型均可在不同LOD中出现,反映不同的精度和分辨率。其次,每块地表可用不同组合方式来描述,如格网和断裂线,或TIN、断裂线的组合。在这种情形下,断裂线和不规则三角网必须缝合。再次,相邻地域的地形可以使用不同的形式表达。为便于不同地域地形的组合,每一起伏要素对象用一个二维(可含“洞”)多边形来指定它的有效范围,这种方法便于对不同精度的地形进行拼合(图1)。
2.2 建筑物模型
建筑物模型是CityGML的核心,用于表达建筑物及组成部分、附属部分的空间和专题特征。图2描述了建筑物模型在LOD4下的类及其关系,图3给出四种细节层次下建筑物的展示效果。AbstractBuilding类是该模型的枢纽,它是CityObject类的子类。AbstractBuilding的派生类有BuildingPart和Building类,即把建筑物的某一部分在建模时把它当作抽象“建筑物对象”。另外,一个Building对象可以是一个复杂建筑物对象(BuildingComplex)的一部分。
建筑物和地形的集成是三维城市建模的一个重要课题,特别是当考虑不同LOD层次的地形数据和建筑物模型数据叠加时。为此引入了建筑物和地表面的“交叉曲线”(TerrainIntersection)这个概念,该曲线描述了建筑物和地表面接合的确切位置,为环绕该建筑物的一个闭环。如果某个建筑物包含院子,则该曲线由两个闭环组成,依次类推。在集成时,把建筑物和地形表面进行拖拽,直至其与交叉曲线缝合,确保纹理的正确定位。因不同LOD层次的数据精度不同,所以在一个建筑物可能在不同的LOD有相应的交叉曲线。
在LOD2层次,已可以清晰分辨建筑物的各个面,如屋顶、墙、地板等。为消除数据冗余,表达它们空间属性的面几何体,同时又为表达整个建筑物的几何立体所引用。建筑物的空缺部分如窗口,用闭合面表达。一个LOD2建筑物的几何形状,可由多个立体聚合体和面聚合体组成。此外,一个LOD2的建筑物还可能包括烟囱、阳台、天线等,用BuildingInstallation表示。CityGML对这类设施的几何形状类型没有作限制,用Object Geometr y类来描述。该类是S o l i d G e o m e t r i e s(立体聚合体)、C u r v e G e o m e t r i e s(弧聚合体)、SurfaceGeometries(面聚合体)等聚合类的父类(图2)。
在LOD3层次下,建筑物的空缺部分用Opening类对象来表达,其派生类包括Door和Window等。Openings类是CityObject类的派生类,意味着可以直接从外部数据集直接引用它的对象实例。
LOD4对LOD3进一步作了补充,添加了对建筑物内部结构的描述,如“房间”为天花板、内墙、地板等面“包”住。多个房间聚合成“房间组合体”(GroupOfRooms),房间之内放置家具(Building_Furnitures)、附属设施等。CityGML区分二者的准则是前者是房间内可移动的部分,而后者是永久性地和房间固定在一起,如楼梯、柱子。在LOD4层次,门在拓扑意义上连接了两个邻接的房间,即表示门的面体在几何意义上是两个房间几何体的边界之一部分(图3)。
3 建模实例
CityGML目前主要在德国的柏林等几个城市得到了应用。柏林市建设了一个虚拟三维城市模型系统,其系统数据库基于CityGML的逻辑结构设计,用于存储和管理三维数据,目前主要有以下类型的数据:(1)地籍数据。(2)航空影像。(3)DTM(数字地型模型),20 m精度部分作为框架数据,高分辨率DTM作为三维城市模型的核心数据,特殊地区用TIN建模。(4)建筑物模型数据,在大约250 km2范围内采用激光扫描或摄像测量方法对建筑物进行三维重建,LOD3、LOD4层次的数据主要通过CAD或3D MAX等工具建模,然后再转换成为CityGML格式。
CityGML开发人员也做了一些应用于灾害管理方面的建模实验,如在洪水淹没仿真时,评估人员可以根据楼层的高度和楼层的地下部分,评估建筑物的受损程度;利用建筑物内部拓扑结构图,求解水、烟气等的通路,用经典的最短路径算法来计算逃生路径等。对于每一个建筑物而言,在三维模型中把它当作一个cityObjectMember看待,它的空间属性可以用不同LOD2层次的数据来描述。
4 结语
CityGML致力于提供三维城市模型数据标准,使人们避免针对不同的应用进行大量的重复建模工作,便于在网络环境下实现三维数据的交换与互操作。CityGML开发小组于2005年向OGC提交了0.3.0版本的讨论稿,今年9月份在其网站上已经发布了0.4.0版本,其专题模型还在完善之中。CityGML被OGC评为GML最佳实践项目,预计将很快成为OGC的一项标准。为使WFS规范支持CityGML,OGC已经开始做了相关的实验。波恩大学制图与地理信息学院向OGC提交了W3DS(Web 3D Service)规范的讨论稿,或许CityGML会像GML一样,成为W3DS服务的传输介质。
在软件支持方面,目前LandXplorer等软件可编辑并对CityGML进行三维可视化展示;英国Snowf lake软件公司的GO Publisher,是一款WFS服务器软件,可以从关系数据库中把三维模型数据直接发布成为CityGML数据。目前一些主流GIS软件已经部分支持GML文件的读取,如ArcGIS9等,可以期待当CityGML成为OGC标准之后,将会得到更多GIS平台软件的支持。
参考文献
[1]李军.三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D].长沙:国防科学技术大学,2000.
[2]朱庆.GIS中三维模型的设计[D].武汉大学学报(自然科学版),2003,3(28):283-2 8 7.
三维城市模型 篇2
缸体零件图如图56所示，
图56 缸体零件图图形分析该缸体零件图形由缸体、座、腔体以及缸体顶上两个半圆凸台和孔所组成。从左主视图中可看出缸体和其内的腔体均为回转面生成，底座为长方体并有一个矩形通槽，四角圆角半径为R=10mm，并且有4个沉孔和2个定位孔组成。其创建的操作方法如下：（1）利用“旋转”命令，将主视图右边的凸台、以及下面座图形去掉，旋转生成圆形缸体和内部直径为40和35mm的腔体造型。（2）将左视图中的上面圆的图形去掉，然后，连接上边线，拉伸生成座的造型。（3）将沉孔以中心线为准绘制成沉孔图形的一半封闭图形，旋转求差生成沉孔造型。再利用引性阵列生成其余3个沉孔。具体的创建操作如下：（1）除轮廓线（粗实线）图层打开，关闭其他所有的图层，或者保留可见轮廓线，而将其余全部删除。图57 修改后的图形（2）绘制封闭的图形。 将修改后的图形经过添加线段而构成封闭和图形后，然后，生成5个面域，如图57所示。（3）旋转生成缸体和腔体造型。 单击“建模”工具条上的“旋转”按钮，选择“图形1”，以图形最下边的线段为旋转轴，按回车键后，创建出如图58所示的缸体和腔体造型。图58 创建缸体造型 图59 创建底座造型（4）创建底座造型。单击“建模”工具条上的“拉伸”按钮，选择“图形4”，输入拉伸值为60mm，创建底座造型如图59所示。（5）旋转生成实体。单击“建模”工具条上的“旋转”按钮，分别选择“图形2”、“图形3”、“图形5”，以各自的旋转轴线旋转生成回转实体。如图60所示。图60 旋转生成实体（6）圆形阵列。 单击“修改”工具条上的“阵列”按钮，在“阵列”对话框中选择“环形阵列”类型，以缸体的原心为环形阵列的中心点，设置数量为“6”，选择图形3生成的旋转实体，单击“确定”按钮，生成环形阵列。（7）运用“差集”命令，先选择缸体实体，回车后，再选择环形阵列创建的6个圆柱体，回车将6个圆柱体减去后，生成缸体前端面上的6个M6深14mm的螺纹底孔造型如图61所示。图61 创建前端螺纹底孔 图62 调整缸体至合适的位置（8）创建缸体上的两个半圆形凸台。其操作如下：① 调整视图方向。单击“视图”工具条上的“西南等轴测”按钮，然后，单击“动态观察”工具条上的“自由动态观察”按钮，旋转视图至一个合适的位置如图62所示的位置，② 建立UCS（用户）坐标系。 在命令行中输入：UCS 按回车键，再输入：N 新建用户坐标系，再按回车键，输入：3 即用3点确定坐标原点。用鼠标捕孔的中心点，将坐标原点设置在圆心处，如图63所示。图63 建立UCS坐标系 图64 绘制图形③ 绘制图形。以坐标原点为圆心，画一个半径为15mm的圆，绘制的图形如图64所示。④ 创建一个面域。 用“面域”命令，选择图形，回车后，生成一个面域。⑤ 将生成的面域和旋转生成镜像至右边。如图65所示。提示：镜像可在前视平面内进行。图65 镜像实体 图66 创建半圆形凸台造型⑥ 拉伸面域创建半圆形凸台。选择左边的面域向下拉伸4mm。 再选择右边的面域向下拉伸15mm,再利用“并集”命令，创建缸体上左、右两边的半圆形凸台造型，如图65所示。⑦ 利用“差集”命令，将旋转生成的实体从缸体中减去，创建孔造型，如图67所示。移动前 移动后 图67 完成缸体部分的创建 图68 实体的平移（9）创建底座上的沉孔造型的操作：① 移动图形5旋转生成的实体。利用“M”（移动）命令，将实体向前移动10mm,结果如图68所示。② 实体的矩形阵列。单击“修改”工具条上的“阵列”按钮，选择“线性”阵列类型，设置参数如图69所示。选择移动后的实体，单击“确定”按钮，创建的实体线性阵列如图70所示。③ 利用“差集”命令，将线性阵列后的4个实体从底座上减去，创建4个沉孔造型。④ 底座4条垂直边圆角，圆角半径R=10mm，完成的底座造型如图71所示。图69 设置矩形阵列的参数图70 生成矩形阵列 图70 完成底座的创建（10）缸体与底座的合成操作：① 在“前视平面”内，利用“RO”命令，将底认旋转90度。② 标注尺寸后，以标注的尺寸为移动的依据，如图71所示。③ 以缸体右边的边线为基准，移动后完成整个缸体的创建，如图72所示。图71 标注的尺寸 图72 缸体零件实体模型三维模型档案化管理初探 篇3
关键词：三维模型电子文件档案化管理
大量生成的三维模型，正成为电子文件的重要组成部分。从档案管理角度出发，是否需要对三维模型进行档案化管理？在实践中，三维模型的档案化管理存在哪些困境？未来可以做哪些方面的探索笔者将对此问题进行初步阐述，希望能够起到抛砖引玉的作用。
一、三维模型档案化管理的必要性
三维模型是指利用三维建模软件生成的，存在于计算机或计算机文件的“点和其他信息集合的数据”。从上述描述中可以看到，三维模型具备电子文件的基本特征，可以将其理解为一种特殊的电子文件。对这种特殊电子文件的管理，即三维模型档案化管理则是指在一定的制度框架下，由档案部门对三维模型进行前端控制和全过程管理，确保其具有真实性、完整性和有效性。
（一）三维模型具有档案价值且已经大量生成
1.三维模型具有档案价值。首先，三维模型具有凭证价值。从内容上看，三维模型是设计人员运用三维软件设计的图形，它如实地记载了业务活动过程和业务工作成果，是业务活动的直接记录。从形式和技术上看，三维模型是以数字化的超文本形式在计算机环境中生成的，其背景信息被系统程序控制，由此保证了它的可追溯性。其次，三维模型具有情报价值。三维模型是业务活动的伴生物，它记载了大量的知识信息，这些知识信息不仅可以为业务活动提供参考，也可以为同类设计提供借鉴。
2.三维模型已经大量生成。目前，三维设计已成为工程行业设计的主要方法之一。与二维设计相比，三维设计技术更能表达设计者的意图，便于加快图纸生成速度，提高产品设计效率。以三维模型作为产品最重要的信息载体，可以将设计、生产、管理等各个独立环节联系在一起，并将设计细节融入在建模过程中。[1]三维模型的技术优势使得其在各领域能够被广泛运用，另据相关调查显示，目前在某些领域三维模型的生成数量和速度已经远远超过了二维模型。从这个角度而言三维模型已经大量形成。
（二）三维模型不适用“双套制”与“双轨制”管理模式
为了规避电子文件真实性难以认定的风险，在工作实践中，对电子文件往往采用“双轨制”与“双套制”管理模式，即在文件运转过程中，电子版本与纸质版本共存，两种版本的文件与业务流程同步运转；在文件归档过程中，同一份文件既归档电子版本，又归档纸质版本，并且电子版本与纸质版本需一一对应。[2]国家标准也推荐使用“双套制”归档方式，2002年颁布的《电子文件归档与管理规范》（GB/T18894-2002）中规定：“具有保存价值的电子文件，必须适时生成纸质文件等硬拷贝，进行归档时，必须将电子文件与相应纸质文件等硬拷贝一并归档。”虽然三维模型也是一种电子文件，但其特殊性决定了它不可能像普通文本和二维图形一样打印成纸质文本。因此，三维模型不适用“双轨制”与“双套制”管理模式。
（三）三维模型管理失范
目前三维模型的管理处于失范状态，无法满足业务活动的需求，一是管理制度尚未制定。三维设计技术已经广泛运用，三维模型的数量也呈几何级增长，但是针对三维模型的管理制度并未建立。尽管已经有不少针对电子文件的管理制度，但是其中基本没有涉及三维模型管理的条款，更没有制定三维模型管理的专项制度。二是管理主体尚不明确。档案部门应是三维模型的管理主体，但是目前档案部门的主体地位并未明确，大部分三维模型都由形成者自行保管。三是管理流程尚未建立。由于管理制度与管理主体尚未明确，三维模型的管理流程也没有建立。业务活动结束后，三维模型的流向不明确，即档案部门也不知道通过何种渠道接收需要归档的三维模型。
二、三维模型档案化管理的实践困境
（一）三维模型的真实性认定困难
在纸质档案管理模式中，为了维护档案的原始记录性，必须保证载体与信息的统一。对于纸质档案的管理，档案实体的管理与档案内容信息的管理是统一的，保护了载体的原始性即确保了档案内容的原始记录性。然而，三维模型作为一种电子文件，其载体与信息的可分离性，使得上述要求并不能适应三维模型的管理。存储于计算机系统的三维模型因为软硬件升级、系统迁移等要求，可能会出现信息的迁移。在三维模型的管理过程中，随着存储介质与方式的变更，载体与信息的统一性难以得到保证。因此，判断三维模型是否具有真实性变得更加困难。
（二）三维模型的标准体系并未建立
三维设计技术已经在各领域得到了广泛运用，但相应的标准体系并未建立，使得三维模型的存储格式没有统一的规范，给三维模型档案化管理带来了困难。从档案管理角度而言，目前也没有建立起三维模型归档的格式标准。虽然，归档电子文件的格式标准基本建立，但是现行标准并没有将三维模型档案化管理纳入其中。三维模型标准体系的缺失给三维模型档案化管理带来了诸多问题：首先，三维模型形成者在存储三维模型时，特别是格式选择带有较大的随意性，导致三维模型的通用性较弱；其次，由于三维模型格式多元化且没有统一的规范，即使归档至档案部门，也可能面临无法读取的风险。
（三）三维模型的安全控制难度较大
作为一种电子文件，三维模型与其他电子文件一样面临诸多安全风险。电子文件载体与信息的可分离性、对系统的依赖性以及载体的不稳定性，使得它与纸质文件相比，安全控制难度更大。同时，三维模型无法进行纸质化管理，所有的安全控制措施只能在计算机系统中实施，一旦发生操作失误、病毒入侵、软硬件系统故障等事故，没有任何缓冲余地。此外，三维模型管理制度与标准缺失也带来了极大的安全风险。多种安全风险的叠加使得三维模型的安全控制难度较大。
三、三维模型档案化管理的
初步设想
三维模型档案化管理是一个系统工程，它需要制度、标准、技术和人员等诸多方面的支撑。可以说，在三维技术日臻成熟、三维模型大量生成的背景下，探索三维模型档案化管理的可行路径是档案部门不得不面对的课题。
（一）三维模型档案化管理的目的
三维模型档案化管理的目的不是完成三维模型的归档，而是确保三维模型的真实性、完整性和有效性。对于纸质档案，原始记录性是其根本属性，维护其原始记录性是档案管理工作的首要任务。然而，电子文件的载体与信息的可分离性，使得其原始记录性很难得到维护。所以，档案界一般认为，对于电子文件的管理应该转向维护其真实性、完整性和有效性，而不是单纯地追求其原始记录性。作为电子文件，三维模型档案化管理的目的就是要确保其真实性、完整性和有效性。
（二）三维模型档案化管理的前提
三维模型档案化管理的前提是制度化。制度化的作用主要体现在三个方面：一是明确权责，划分三维模型形成者、系统维护者、档案管理者等责任主体的权限与责任，并要求其对自身的管理行为负责；二是制定规范，即制定三维模型档案化管理的制度与标准，确保其符合业务活动的需求和档案化管理的要求；三是确定流程，即通过固化的流程确保人员责任落实、管理过程受控、业务运行顺畅。
（三）三维模型档案化管理的主体
三维模型档案化管理的主体应是档案部门。档案部门的优势在于建立了一套完整的文档管理系统，不论是对文件归档还是归档后的管理都形成了一套较为成熟的体系。此外，档案部门作为三维模型档案化管理的主体，贯穿文件管理的全过程，有利于实现对三维模型的全生命周期管理。
（四）三维模型档案化管理的手段
三维模型档案化管理的手段是前端控制与全过程管理。前端控制要求档案人员在三维模型形成之初就提前介入，参与三维模型管理软件的设计，参与文件质量的控制，提出档案化管理需求。全过程管理要求档案人员对文件的全生命周期进行管理，参与程序控制、规则制定和质量控制。
*本文为上海市档案局科研项目“企业集团数字档案信息资源整合与共享模式研究”（项目编号：沪档科1511）的阶段性研究成果之一。
注释及参考文献：
[1]张少辉.三维设计现状及发展趋势[J].聚酯工业， 2013（2）：15.
[2]冯惠玲.电子文件与纸质文件管理的共存与互动[J].中国档案，2003（12）：40.
数字城市三维模型的精度控制 篇4
三维模型由于立体表现的多样性, 在不同需求下有不一样的表现精度, 三维模型的制作精度直接影响可视化表现效果, 模型制作越精细, 场景表现效果越逼真。但是, 高精度的三维模型数据不仅会严重影响系统速度, 同时也增加了模型生产成本, 延缓了模型生产进度。因此确定三维模型的制作精度是项目初期就要考虑的问题。
1 模型精度类型
根据数字城市地理空间框架建设项目的要求和特点, 三维模型建设的精度可分为四大类:高精度标准模型, 标准模型, 基础模型, 体块模型。每类型的精度要求又可分为平面精度、高程精度、纹理精度、表现精度4个方面。精度类型见表1。
设备数据生产类型平面精度高程精度效果成本要求要求效率
高精度标准模型。通过三维激光扫描获取地形的立体点云, 然后生产模型, 其工艺复杂, 技术要求高, 仪器设备要求高, 点云处理软件没有很好的自动化, 目前通过软件结合手工处理点云的半自动方式生产模型。高精度标准模型的精度可达厘米级, 多用在文物保护等方面。
标准模型。通过地形测量或航空摄影测量获取地物的平面和高度空间坐标, 再利用航测立体像对采集地物的高度, 实地采集纹理来生产模型。标准模型精度一般在分米级, 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, 在目前数字城市地理空间框架建设三维建模中运用最为广泛。
基础模型。通过地形测量或航空摄影测量获取地物的平面和高度空间坐标, 通过楼层数估算建筑高度, 然后实地采集照片修改地物的细部结构和高度, 得到位置、大小、高度相对正确的模型。基础模型的精度为米级, 技术要求不高, 效率高, 成本适中, 多用在部分数据缺乏地区的建模, 主要用于演示、一般分析定位的“数字城市”建设项目中。
体块模型。常用简单建模方式, 示意表示建筑的三维分布。体块模型采用测量地形数据外轮廓, 然后推断大致的层高, 根据示意纹理来制作。它能示意表示区域的三维地貌特征, 具有效率高, 成本低的特点, 多用于数据缺乏, 城乡结合部和农村区域, 以及一些精度要求不高的厂区、待拆区域等。
2 模型精度控制分析
全国都陆续开展了数字城市建设, 不同地区, 不同的地貌特征, 不同的经济条件, 不同的应用需求, 不同的数据标准, 得到不同的三维模型成果。在各种不同的条件下, 都得到了符合当地需求的成果, 这里面精度控制很重要。
不同城市的三维模型生产的精度控制, 首先要根据开展三维模型建设城市的自身情况, 从应用、应用方式、经费、数据、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, 完成精度的控制, 然后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控制。应用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。应用方式是指怎么用, 是通过互联网发布, 或是政务内网调用, 还是单机平台分析。经费指项目预算有多少。数据基础指根据已有的应用、应用方式、经费下, 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, 在一定时期内是否有需要数据更新、模块拓展、预留接口、专题应用等。软件、硬件、网络等也是制约用处、用法的因素。不同类型模型的精度控制见表2。
三维模型的制作精度应满足软件系统的功能需求, 模型的制作应立足于应用, 同时考虑到后期功能扩充和技术发展趋势, 还应留有升级的余地。综合考虑各种因素, 模型建设确定了以下原则:
2.1 根据系统需求划分不同的LOD模型
三维城市模型应分为多个级别进行建造, 不同级别对应不同的简化程度和不同的应用领域。一般来说, 为保证三维浏览效果, 通常对重要地物采用较高精度模型, 普通地物则对应简单模型;同时由于应用领域的差异, 也需要对地物进行不同程度的简化, 如:宏观分析只需要表现地物轮廓和高度, 而微观分析则需要对窗台、阳台进行建模, 精度较高。总的来说, 三维模型LOD的确定应综合考虑各业务部门的需求, 使最终成果能为各个应用领域服务。
2.2 不同区域采用不同的LOD模型
由于城市不同区域在功能定位上的差异, 不可能采用统一的精度来建造, 因此下一步工作是要将各级LOD模型分配到城市不同区域。由于实际情况的复杂性, 对划分为同一级别精度的区域, 又依据区域条件的差别, 在精度上做一些细微的区分。三维数字城市对中心城区主要街道和标志性建筑、风景名胜与保护建筑采用标准模型和高精度标准模型进行建造, 新建小区采用标准模型建造, 一般地区采用高精度基础模型建造, 低矮房屋和城中村等采用体块和基础模型表示, 待建地区则采用体块模型表示。
2.3 不同LOD模型的面数应有明显的差异
划分不同的LOD级别, 不仅是系统功能实现的需要, 而且对系统效率的提升, 有着较大的帮助。大规模高精度三维场景的实时浏览是三维系统的瓶颈之一, 因此, 不同的LOD模型在数据量上应有明显的差异, 以使LOD的切换能显著提高系统速度。
2.4 纹理像素与模型的几何面尺寸匹配
三维模型包括几何和纹理两部分, 应使各级LOD的纹理像素大小与几何面相匹配, 高精度模型需要更多纹理进行表示, 模型越精细, 单张纹理像素越小。目前, 关于纹理像素的选择还没有相关规范, 多由建模人员根据经验判断。
3 结语
模型的制作应在满足现有系统功能需求的同时, 充分考虑到系统在各部门应用时可能产生的新的需求, 综合考虑本城市的具体情况, 在项目建设过程中对系统的要求, 要切合实际对模型的精度进行分析和控制, 运用LOD技术进行模型制作的准确把握, 在项目立项、实施、验收过程中, 三维模型的精度控制尤为重要, 只有这样就可以避免项目中不必要的投入。
参考文献
[1]朱庆, 林珲.数码城市地理信息系统——虚拟城市环境中的三维城市模型初探[M].武汉:武汉大学出版社, 2004:45-48.
[2]孙敏, 马蔼乃.三维数字城市模型的研究现状评述[J].遥感学报, 2002, 15 (3) :88-89.
三维建筑模型师个人简历 篇5
三维建筑模型师个人简历，本文由大学生个人简历网（）提供，三维设计求职简历为参考！建议求职者在写简历时以求职意向与个人介绍为重点，下面这份三维设计个人简历模板以写简历时为参考。
姓 名：大学生个人简历网
性 别： 女
出生年月： 1992年3月
工作经验： 应届毕业生
毕业年月： 7月
最高学历： 大专
毕业学院： 广东女子职业技术学院
所修专业： 动漫
居 住 地： 广东省 广州市 番禺区
籍 贯： 广东省 广州市
求职概况 / 求职意向
职位类型： 全职
期望月薪： 3000-4000元
期望地点： 广东省 广州市 ， ，
期望职位： 三维建筑模型师 陈列设计师 美工
意向概述： 三维方向为主
教育经历
时间 院校 专业 学历
9月 - 7月 广东女子职业技术学院 动漫 大专
工作经历/社会实践经历
时间 工作单位 职务
6月 - 2012月 百逸动漫科技有限公司 动画师（实习）
校内奖励
获得时间 获得奖项 学校
2012年6月 应用设计系第五届“犁人坊杯”科技文化艺术节平面设计作品征集大赛 广东女子职业技术学院
校内职务
担任时间 职务名称 学校
209月 - 2012年6月 院动漫协会绘画部副部长 广东女子职业技术学院
自我评价
本人性格开朗，待人真诚，对待工作认真负责；有较强的团队精神；活泼开朗、乐观上进、有爱心；上进心强、勤于学习能不断提高自身的能力与综合素质；喜欢迎接新的挑战。
联系方式
电子邮箱：
手 机：
从三维结构系统模型看团队管理 篇6
一、组织活动维
1．团队规模。从理论上来看，团队规模应与具体行动的计划和目标相吻合。但在目前的中国企业，团队规模应尽量小，这是由团队系统的效率决定的。随着团队规模的增加，团队无效率的现象会上升。首先，根据公平理论，每个人都在将自己的投入与产出进行纵向比较，同时也会将自己与他人的投入产出进行横向比较。团队强调整体绩效，这就使个人投入与团队产出相对应，而与自身产出的关系模糊，即个人认为自己贡献无法衡量时，个人就会降低自己对团队的贡献，团队效率就会降低。如果团队成员认为其他人未尽到职责而却与自己收入无差异，也会降低自己的努力程度，从而使团队效率降低，甚至失去人才。其次，如果团队规模过大，团队成员间的人际关系趋于复杂，彼此间的了解和信息沟通将会减少，造成了冲突存在的隐患。而人数的增多，造成人浮于事，甚至会有小集团的出现，使团队的管理成本上升，团队凝聚力降低。最后，在知识经济时代的大环境下，企业生存发展的根本前提是要提高学习的效率，对于小规模的团队而言，便于学习、行动快捷、反应灵活、适于竞争。而规模超过一定数目时，团队成员间创造性互动的效率和质量会降低。在我国现阶段，团队规模应尽量小。
2．共同目标。当团队组建起来，就要确定团队成员的共同目标。团队系统中的要素即单个成员都可以被认为是“理性复杂人”，他总是追求自身需要体系满足程度的最大化。只有当团队目标与个人目标相一致，采取团队行动比采取个人行动更能满足自身需要时，才会产生团队行为。马斯洛在其晚年从事出色团队研究时发现，他们最显著的特征是具有共同的目标。在这些团队中，任务与员工本身已无法分开，或者说当个人强烈认同这个任务时，定义这个人真正的自我就必须将他的任务包含在内。所以团队管理要在组织目标和个人目标之间寻找动态平衡，建立共同的目标。
3．绩效评估。要发挥团队的效用，仅有共同的目标是不够的，还需要有客观的绩效评估标准。巴纳德认为：要使个人行为有利于组织目标的实现，应满足“诱因≥贡献”。诱因是指组织给个人的报酬，贡献是指个人的努力和牺牲。因此，在考评团队整体绩效基础上区分出个人绩效，充分调动个人主观能动性是相当重要的。如果只把员工个人的工作结果作为绩效考核的依据，会加剧团队成员间的不良竞争，不利于团队的整体绩效。因此，可以采用同事评价和自我评价相结合的方式来进行绩效评估。
二、组织效应维
1．优势互补。系统的功能是由组织效应决定的，但其整体功能不等于诸要素功能的简单相加，而是通过要素间的相互联系和相互作用可以产生功能放大或功能缩小的现象。根据量子力学中的泡利不相容原理：“在微观粒子的任何集团中，容许能量的每一状态所容纳的粒子不超过一个。”我们可以将其延伸到团队中，由能力互补的人组成的团队会产生1+1>2的效果；而能力相同或相近的人组成的团队则会产生内耗，会出现1+1<2的结果，只有将他们分开来用，才可能产生2÷2>1的效果。由此可见，优势互补是团队效用最大化的根本准则。
2．信息共亭。知识经济时代的一个基本观点是：在人们互相交流时，知识得到发展。对企业而言，信息共享可以促进知识的发展和利用，从而使企业在激烈的竞争中取胜。信息共享的基础是相互信任、坦诚沟通的团队内部环境。信任是组织生命中产生奇迹的因素，是一种减少摩擦的润滑油。如果团队成员之间不信任，他们不仅会隐藏自己的弱点，而且会隐藏自己的才干，甚至倾向于相互贬低，从而造成团队内部的摩擦。只有在信任基础上建立的人际间契约关系，才可能节约管理成本和交易成本。
3．合作与竞争。团队的发展基于团队成员间的有效合作，合作的基础是双方的相互信任和互利。这是一种双方相互依赖的联合行动。当个体能彼此合作分担团队的共同目标时，每个人都对整体负责，而不仅仅是对自己的一小部分负责，就可以使团队效用最大化。合作与竞争是团队精神的真正内涵，是发挥团队最大效用的必要条件。
三、组织氛围维
1．情绪。情绪是一种心理活动，是人们采取某种行动的驱力。塑造和谐的团队气氛，不仅取决于每个成员的情绪智慧，更重要的是取决于团队成员的整体情绪水平。团队整体情绪水平是促进团队发展、优化团队整体绩效的根本途径。
2．团队规范。所谓规范，就是群体成员共同接受和遵守的行为准则。团队规范强调以任务为核心，确保团队出色地完成任务。它是通过最少的外部控制来影响团队行为的手段，也是最终团队文化的基础。它不仅用一种无形的压力来约束成员的行为，而且可以激励有益的行为使企业健康的发展。团队规范的存在使企业的运行更多地依赖于预先制订好的规范，减少了对少数成员的依赖，建立一个公正合理的制度构架并以此来规范、约束和激励团队成员，使个人价值和企业发展成为统一互动的关系，可以确保团队及其成员的利益最大化，是促进团队发展、发挥团队效用的有力武器。
3．团队精神。团队精神是团队成员为了团队的利益和目标而相互协作尽心尽力的作风，主要表现为高度的使命感、责任感，成员间的彼此宽容、信任、互助以及整体公开公平的气氛。团队精神是企业管理的软因素，是进行团队建设、提高团队绩效的重要手段。
在知识经济时代，信息和速度是企业胜出的关键，信息联系更是组织的核心。团队作为企业的一个开放子系统，与外部环境进行沟通获取信息，是保证团队高效运作的基础，是团队生存发展的根本条件。外部环境对企业的影响形成了团队系统的促协力场。同时团队是一个动态系统，它不会永远处于稳定的均衡状态，当团队系统成员间达到内部环境和谐时，团队强大的凝聚力和吸引力会形成协同力场。在内部协同力场与外部促协力场相适应时，团队系统就会产生很强的协同作用。优势互补的成员结构，合作与竞争的机制，团队规范的建立，都能够使团队系统达到一种动态平衡。团队系统内部的要素是相互联系相互作用的，能够产生整体功能的非加和性，使系统产生了自组织结构。同时团队中的冲突管理，信任与沟通都是通过非线性调节机制来完善的，使团队系统保持了有序状态。团队成员情绪的波动性构成了团队整体状态的涨落，因此团队的情绪管理是控制团队系统朝有序方向发展的重要保证。由此可见，团队这个三维空间耗散结构是一种动态平衡结构，比传统的组织结构更适合于知识经济时代企业的发展。
三维城市模型 篇7
关键词：浑河,三维模型,虚拟仿真,系统功能,开发成果,辽宁沈阳
中央“振兴东北老工业基地”战略决策的实施, 为沈阳社会经济的高速发展注入了巨大的动力。随着“金廊”、“银带”、“浑南大开发”的建设, 浑河已成为沈阳城市防洪的关键所在, 近年来日益受到国家和政府的高度重视。逐年加大浑河防洪建设投入的力度, 努力提高浑河城市防洪管理的现代化水平。浑河沈阳城市段三维数字模型系统, 在综合沈阳市多年来浑河防洪减灾基础建设与信息化成果基础上完成, 是具有先进性、可靠性和实用性的研究开发成果。
1 系统功能
浑河三维数字化建模是实现对浑河 (沈阳城市段) 的三维空间虚拟仿真, 系统可满足浑河数字化仿真模拟显示功能需求, 实现试验物理模型向计算机数学模型的转换。并可将河道水位淹没成果动态显示到仿真系统中。针对浑河沈阳城市段三维数字模型子系统的开发目标, 按照实际工作的需要, 对子系统进行功能结构设计, 系统的功能逻辑结构见图1。
2 模型开发成果
2.1 空间建模
本项目采用浑河真实环境中的构造并集合物理模型基础进行三维建模。通过由美国Multigen-Paradigm (www.multigen.com) 公司开发的Creator软件进行强大的多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成功能, 以及多种专业选项及插件, 能高效、最优化地生成实时三维 (RT3D) 数据库。最终将浑河沿岸的建筑和景观制作成仿真三维视景。系统数字高程模型开发是以浑河沈阳城市段1∶10000比例尺的DEM和DOM。
2.2 工程模型仿真
本项目的工程模型建模联合运用Multigen Creator、3Dmax、deepExploration等技术完成, 结合空间模型构建数字河道以及数字城市三维模型。通过vega和VC++构建的可视化驱动平台进行三维河道、城市的漫游与分析。
2.3 淹没演示
根据河道高程条件, 在三维场景中动态渲染, 计算河道边界淹没线, 并进行三维渲染, 通过视景深度计算、水面以及河岸法线计算、光照渲染效果计算等, 逼真模拟水面、河道边界变化。本系统根据浑河沈阳城市段物理模型试验的成果对流域50年一遇、100年一遇及300年一遇洪水的淹没、流态分析成果进行管理和演示。
2.4 地物交互查询
对空间信息中的重点水利工程地物信息采用数据库进行管理, 并实现空间信息与地物属性信息的交互查询与定位 (用户可通过地物列表或在地图上直接选择地物查看地物的属性) 。本系统的数据库主要为工程数据库, 数据库类型为ACCESS 2000, 主要包括河道上的坝、闸、桥和公园, 其主要库结构见表1、表2、表3。
2.5 动态飞行控制
系统可通过鼠标或键盘实现流域模型空间的联合控制, 并可将控制的过程进行录制, 从而进行浏览展示 (见图2) 。
3 结语
浑河 (沈阳城市段) 的三维空间虚拟仿真系统的研究, 实现对浑河空间信息、建筑信息与洪水信息的数字化管理, 为开展浑河的全面数字化建设奠定了坚实的平台基础, 必将在流域的规划建设、防洪减灾工作中发挥应有的作用。
参考文献
[1]李景茹, 钟登华, 刘东海, 等.水利水电工程三维动态可视化仿真技术与应用[J].系统仿真学报, 2006 (1) :116-119, 124.
三维城市模型在地籍管理中的应用 篇8
1 当前地籍管理信息系统的现状分析
地籍管理作为国家行政管理的重要措施之一, 是对土地管理进行强化的一项工作, 作为地政工作的重要组成部分, 当前地籍管理信息系统主要是基于二维的地理信息系统, 可以测定宗地的空间位置, 查询权属信息及进行宗地图输出。宗地图主要是对宗地权属界限、界址点位置、宗地内建筑物位置与性质、与相邻宗地关系等基本情况进行反映, 但由于二维规划和平面符号形式表达的宗地图不仅线条较为简单, 而且在界址点上表达缺乏直观性, 这就导致因宗地图在面积和界址上的不清晰而引发的纠纷较为常见。而利用三维城市模型, 其以三维的形式来对真实空间的遮挡、立体交互关系进行描绘, 同时对地形、道路、建筑、围墙及周边环境能够直观的进行表现, 能够对多维数据进行可视化, 在地籍管理中庆用先进的三维地理信息系统, 能够在三维城市模型中准确的将界址点标注在相应的位置上, 这样不仅有利于实现对宗地的形象化管理, 而且能够对因宗地图问题而引发的土地纠纷进行有效的规避。
2 三维城市模型地籍管理中的应用
2.1 现场勘测
近年来在城镇化建设不断加快的新形势下, 在城镇建设项目用地上, 国土资源部门需要进行现场勘测工作。在具体勘测工作中, 需要分为两个阶段, 首先, 对利用征用、划拨及使用等方式提供用地的各类建设项目, 则需要对土地使用方范围进行划定、对界柱位置进行测定、标定用地界线、对土地利用现状进行调绘、对用地面积进行计算, 利用勘测的这些资料提供给土地管理部门, 为管理部门对建筑项目用地的审查报批提供必要的依据。其次, 当用户取得使用权后并领取土地证时还需要进行后期的现场测绘, 后期现场测绘主查对前期勘测定界图的复核和验证, 同时还要进行宗地图的编制, 确保宗地图的权威性。在利用三维城市模型来制作三维宗地图时, 需要在现场勘测的基础上还要补充宗地及周边建筑物、围墙等的高度数据、宗地和周边环境的纹理数据、宗地及周边地块的权属信息等。
2.2 三维城市模型的制作
由于空间数据获取方式方式和表现形式都有所不同, 所以三维城市模型具有多种不同的制作模式。在当前我国很多大城市中, 国土或是规划部门在对大比例尺二维矢量数据进行管理、维护和更新过程中都以数字线划图的形式进行, 这也使其成为三维城市模型制作的主要数据来源。国土部门在宗地图中使用三维城市模型, 其目的是真实再现宗地及其周边的现实情况, 达到几乎与亲临现场同样的效果。因此对宗地内及周边3DCM制作时不能采用示意性纹理、火柴盒状简易模型的自动化生成方式, 而要依靠三维建模型工具对其进行详细的构建。应用于宗地图的三维城市模型制作时以现场实测的地籍图为底图, 使用全站仪测定的建筑物、围墙的高度, 使用数码相机拍摄宗地及周边的外观纹理数据, 在3ds Max, Creator等三维建模型工具中进行分类制作。
2.3 三维城市模型的可视化与管理
三维城市模型的应用还具有可视化的优点, 相比于传统的二维宗地图而言, 更加形象和直观, 不仅方便操作人员的操控, 并且能够呈现更加立体的效果。在三维城市模型中, 可以执行的数据格式较多, 便于数据导入工作的进行。并且在三维城市模型中, 模型的空间坐标与实地坐标完全一致, 由此在对城市景观等对象的界址点位读取中更加便捷, 同时也方便对界址线圈定的宗地面积进行测量。
2.4 制图输出
三维城市模型在具体实用中, 其具有自身的特色, 特别是其能够提供高分辨率的制图输出功能, 只需要将一项宗地的三维城市模型导入到软件中, 并对观察角度进行适当的调整, 软件输出的精度能够达到当前屏幕分辨率的10倍左右, 能够更好的满足大幅面图纸打印输出时对像素的要求。
3 三维城市模型的应用效果
在上述研究工作的基础上, 基于现场勘测的三维数据和数码相机获取的宗地周边图片, 经图像剪切、纠正后在模型制作软件ads Max中构建了某宗地的三维城市模型及界址点模型。将这些模型导人New Map3DGIS软件, 可以实现本宗地在软件的浏览、查询、量测等管理工作。制作三维宗地图时, 调整合适的角度, 先输出宗地的总体效果, 再针对界址点的分布情况有重点地输出部分界址点附近的局部三维效果图。为了与前期工作的衔接, 同时将传统的二维宗地图经布局排版放置合适的位置, 最终输出给用户的宗地图效果。
结语
将三维城市模型在地籍管理中进行应用, 其制作的三维宗地图得以大范围的推广使用, 确保了界址点的清晰性, 有效的提高了地籍测绘的水平, 为土地管理工作质量的提升奠定了良好的基础, 而且在应用三维城市模型后, 有效的减少和避免了宗地纠纷的发生, 同时也成为未来城镇地籍管理的主要发展方向, 为我国土地资源的合理开发利用奠定了良好的基础。
摘要：地籍管理作为土地管理的基础, 是对土地权限进行管理, 保护土地所有者及使用者合法权益的一种行政措施。长期以来在我国城镇地籍管理工作中都是利用二维宗地图, 但由于界址不明, 从而极易引发土地纠纷。在此情况下, 三维城市模式开始引入到城镇地籍管理工作中来, 三维城市模型的引入, 有效的改变了传统地籍管理的模式, 而且在实践中取得了非常好的效果, 已成为未来城镇地籍管理的发展方向。
关键词：三维城市模型,地籍管理,应用,效果
参考文献
[1]朱庆, 林珲.数码城市地理信息系统—虚拟城市环境中的三维城市模型初探[M].武汉:武汉大学出版社, 2004.
三维城市模型 篇9
1 城市三维模型用于城市规划的可行性分析
近年来, 我国的数字化城市建设进程在快速的发展, 根据相关调查表明, 我国700各大、中城市, 总共有3万多个小城镇逐渐的开始创建“数字化城市”工程, “数字化城市”已经成为城市信息化、现代化建设的关键环节, 其涉及的内容包括城市规划、经济、文化、管理等各个领域。然而数字化城市的规划建设需要相应的科学技术为基础, 例如, 元数据技术、数据库建设技术、虚拟技术、数字化城市的管理信息技术、城市综合功能GIS技术、地理信息系统技术、全球定位系统技术、遥感技术等众多技术的综合应用, 其中三位模型技术的应用, 能够创建城市电信基础平台、城市综合信息平台、城市空间基础信息平台等共同组成的核心系统, 能够实现城市规划数据的获取、分析、归纳与整合, 这位数字化城市的建设以及运行提供管理、组织、标准、经济等方面的保障。
2 城市三维模型在城市规划中应用的有效对策分析
2.1城市三维模型在城市规划中的应用
(1) 三维数据的获取:1激光雷达数码像片, 激光雷达系统包括数码相机、高精度惯导系统、全球定位系统、激光扫描仪等, 保证系统既具有数字影像的能力, 由具有采集三维地形数据的能力;2近景摄影测量影像, 摄影测量中的近景通常指的是距离小于100m的摄影, 该种影像的拍摄方法需要从同一地物的不同方向进行拍摄, 进而形成一个具有重叠度的多幅影像;3建筑规划设计图纸, 建筑规划设计图纸包含了建筑物的所有数据信息, 是一种基础的参考数据;4城市大比例尺地形图, 通过城市大比例尺地形图, 能够获得城市建筑的二维平面几何信息, 包括建筑物的各角点平面坐标、建筑物平面的轮廓等。
(2) 三维模型的构建。城市三维模型的构成通常采用B/S模式, Web服务器能够实现使用终端以及数据发布服务器的无缝连接, 同时能够在浏览器环境中为使用者提供查询服务以及数据浏览业务, 城市三维模型的应用体系主要包括以下几个模块:1应用服务模块, 该功能模块是利用空间网络三维数据信息的端口, 向用户提供各种使用服务, 例如, 电力能源、虚拟旅游、水利、交通国土资源、公共安全等领域;2功能展示模块, 该功能模块能够用用于提供一个友好的截面, 支持系统完成三维数据信息的展示, 通过多媒体屏幕能够展示三维建模的图形;数据浏览, 该系统提供了众多浏览方式, 例如飞行模式、不行模式、绕视以及环视等;三维空间分析, 提供三维模型的空间量算, 主要包括模型的面积、高度、长度以及距离等;信息查询, 能够实现建筑物和属性的双向查询, 输入建筑物的名称, 能够进行建筑物的定位, 也可以选择建筑, 展示建筑物的具体参数以及相关属性等;此外, 还能够为其他业务提供一些可以扩展的端口, 便于各种功能模块的扩展需求;3数据模块, 数据模块通过利用地形数据融合软件, 把高程数据以及遥感影像数据融合成三维模型, 通过压缩处理之后形成MPT, 其读取采用数据流的形式, WMS以及WFS会在Open GIS数据服务端口进行规范化处理, 同时还能够提供二维数据信息服务。
(3) 创建三维场景。三维场景的创建主要包括以下两个方面:1创建城市三维地形场景, 通过采用数字高程模型、数字正射影像创建精度高的城市三维地形场景, 其中DOM数据以及DEM数据要求使用image格式或者GEOTIFE格式, 其中GEOTIFE的压缩比为1∶1, 以此防止出现影响影像精度的现象, 采用遥感处理软件进行数据的预处理与编辑, 需要处理的内容包括DOM、DEM坐标以及格式的准换;DEM在Erdas或者ARCGIS里的修改, 以此创建彼岸准的坐标体系, 最后通过Terra Bulider软件中生成相应的三维地形场景;2创建建筑物三维模型, 根据城市规划的实际需求, 将建筑物三维模型创建氛围城市标志性建筑物精细建模以及建筑物粗略建模两种:对于城市标志性建筑物精细建模, 其建模需要利用3ds Max软件, 根据系统的实际需求选择需要精细建模的建筑物, 然后采用数码相机进行该建筑物的数码拍摄, 最后采用3ds Max软件进行模型创建, 最终形成的模型格式为3DS, 通过扩展模块能够将格式转变成X格式, 在进行城市标志性建筑物精细建模的过程中, 建模的纹理应该尽可能的少, 尽可能的简化建模的构面;对于建筑物粗略建模, 通常采用Terra Explorer Pro创建, 该种技术手段需要根据建筑物的实际状况, 勾画出建筑物的大概轮廓, 再根据数码相机拍摄的建筑物纹理, 通过图像处理软件处理之后粘贴建筑物纹理, 最终形成建筑物三维模型, 该种建模方式的优势在于能够创建独立的建筑物三维模型, 并且可以根据用户的实际需求对建筑物模型进行修改, 但是缺点在于该种模型设计的不够精细。
(4) 应用实例分析。城市三维模型在城市规划中应用的功能主要包括以下几个方面:1日照分析功能, 城市规划设计过程中必须考虑到日照, 根据城市建筑物的形状、高度等创建三维模型, 在系统中进行日照分析, 以某大厦为例, 该大厦建筑在某小区旁边, 为了防止大厦对小区的日照造成影响, 通过创建三维模型, 能够分析大厦的日照状况;2城市规划方案的比较, 城市三维模型设计的三维场景能够使城市规划变得更加直观而简单, 即使是普通的百姓参考城市三维模型也能够参与到城市的规划设计中, 以某个城市道路绿化的三维模型设计。同时, 还能够进行双屏方案对比, 以某建筑规划的两种方案进行对比。
3 结束语
总而言之, 城市三维模型杂城市规划中的应用, 能够创建高精度空间地理信息、人机交互方便、扩展性强、分析效率高、真实仿真的三维模型, 对于提高城市规划建设的正确性、严密性、合理性、科学性等具有非常重要的作用。
参考文献
[1]王军, 周伟, 田鹏, 李娜.城市三维基础地理信息系统在城市规划中的应用[J].工程勘察, 2010 (11) :56-59.
[2]李大超.利用三维仿真技术辅助城市规划决策[J].城市勘测, 2011, 8 (4) :40-42.
[3]高海峰, 金鑫.基于Skyline三维GIS城市规划辅助决策系统的设计与实现[J].科技创新与应用, 2012 (2) :20-21.
[4]曹蕾.三维城市建模在数字城市建设中的应用[J].交通科技与经济, 2014, 16 (2) :124-16.
[5]刘增良, 杨军, 张保钢.面向城市规划的三维建模技术探讨与应用[J].北京测绘, 2009 (2) :1-4.
[6]李军锋, 卢立.三维数字城市在宜昌市城市规划中的应用研究[J].城市勘测, 2014 (1) :38-42.
[7]李卉.集成Li DAR和遥感影像城市道路提取与三维建模[J].测绘学报, 2011 (1) :133.
三维城市模型 篇10
1 研究区概况
富民县位于云南省中部, 省会昆明市的西北部, 东经102°12′～102°47′, 北纬25°08′～25°36′之间。县境呈不规则的梯形状, 地势大致由南向北倾斜, 南高北低, 山峦起伏。本次研究区域位于富民县的南侧, 距离富民县城约1 km, 本次研究的目标为富民县打造出全新的昆明周边最高品质的旅游休闲名镇——富民新城。
2 GIS技术在城市总体规划中的应用
基于GIS的城市总体规划信息管理系统, 不仅具备一般MIS系统的报表和统计功能, 而且还具有空间分析功能, 用户可以根据不同的要求来对城市信息进行分类统计, 构建相应的土地利用专题, 直观了解土地利用现状及分布情况;用户还可以通过系统提供的缓冲区分析和叠置分析功能, 对土地利用情况进行更深层次的分析研究, 从而对多种规划方案进行优选, 这一切是实施城市规划管理土地用途管制的主要技术手段。
城市总体规划中涉及到的土地的空间特征和属性特征处于不断的变化之中, GIS技术可以成为土地数据管理、更新、评价的有力工具。应用GIS技术, 可以建立覆盖整个行政区域的数字高程 (DEM) 模型, 通过DEM与航空摄影资料的合成, 可建立起1∶50 000或1∶10 000的三维立体旋转景观模型, 使得修订城市总体规划更具有现实性和科学性。
3 本项目三维模型的建立及显示
3.1 三维模型的建立
TIN模型把不规则分布的离散数据点, 按优化组合成的三角形面来逼近地形表面。该模型是一种三维空间的分段线性模型, 其数据格式在概念上类似二维数据结构中带拓扑结构的矢量数据结构。TIN是根据不规则三角网的算法来实现的, 在众多不规则三角网生成算法中, Delaunay三角网在国内外得到广泛应用, Delaunay三角网生成方法主要有逐步生成法、逐点插入法、分割归并法 (分而治之法) 等, 其中, 逐步生成法应用最为广泛。逐步生成算法的基本思路是, 先找出点中相距最短的两点连接成一条Delaunay边, 然后按Delaunay三角网的判别法则找出包含此边的Delaunay三角形的另一端点, 依次处理所有新生成的边, 直至最终完成。算法的关键是如何搜寻“第三点”。
在本研究中, 利用Arcview3.2, 加载3D Analysis扩展模块, 激活矢量化的等高线图层, 利用convertto TIN功能, 自动生成TIN, 根据所需突出表现的主题调整颜色级数和色阶, 如要表现规划区块, 则用绿色递减色阶即可。也可将3D模型TIN转成DEM文件。
3.2 研究区三维显示
三维场景的属性主要包括三维场景的名称、创建者、创建日期、制图单位、二维投影、垂直缩放因子等。
对于含有现状的三维效果图, Base Heights赋值为主题的基本高程值, 所有的区块都将建立在此给定的基准高程上。高程的偏移量设为0, 并在延伸命令选择Adding to Base Height。最后调整方向角度输出三维地形图 (见图1～图4) 。
4 基于三维模型的城市规划
三维城市规划还将在实时漫游的基础上实现对各种信息进行集成与分析的基本功能, 具体来说具备以下几种主要功能:实现各种信息的二维查看、查询和测量等一系列功能;实现二维与三维的交互性查看、漫游。利用数据模型的一些特点进行相应的加工处理, 要实现数据库与模型库的对应关系, 同时要实现对各种信息的查询、调用、分析和处理, 就必须利用GIS及相关工具建立一个高效率的数据库, 并使之具备对信息进行搜集、分析、处理和更新的功能, 将数据库中的信息与实时场景中的模型进行绑定, 从而达到对各种信息的即查即用, 实现丰富的查询和分析、决策功能。
本项目地处山区, 研究区域面积达到2 100 hm2, 但是地形对选址的限制较大。从城市规划规范角度, 去除了坡度大于25°、高程大于2 000 m及大坝泄洪影响区等自然限制区约850 hm2;从政策限制角度, 研究去除了村庄用地、水库用地、坟地及基本农田等约400 hm2。
规划选址过程中, 水库及大坝泄洪影响区属于不可占区域, 严禁使用;坡度、高程及村庄等因素, 由于工程改造难度大, 拆迁成本高, 为了节约投资尽量避开, 仅在微小区域进行调节;基本农田过于分散, 规划选址占用基本农田不可避免, 响应国家政策, 在保证290 hm2基本农田用地的基础上, 对基本农田进行规整性合并。最终根据GIS地形分析图, 选定4个地块, 总面积约880 hm2。
5 结语
城市总体规划是我国实施土地用途管制的主要依据, 是对土地资源的开发、利用和整治、保护在时间和空间上所作的总体的、战略的安排。在GIS技术支持下建立城市总体规划管理信息系统, 将会加强土地利用总体规划的实时管理和动态实施, 是城市土地管理工作面临信息时代基础的、必然的步骤。基于GIS的城市总体规划信息管理系统, 不仅具备一般MIS系统的报表和统计功能, 而且还具有空间分析功能, 用户可以根据不同的要求来对城市信息进行分类统计, 构建相应的土地利用专题, 直观了解土地利用现状及分布情况;用户还可以通过系统提供的缓冲区分析和叠置分析功能, 对土地利用情况进行更深层次的分析研究, 从而对多种规划方案进行优选, 这一切是实施城市规划管理土地用途管制的主要技术手段。
摘要：以昆明富民为例, 利用GIS技术对城市规划三维建模的实现方法进行了研究, 在发展城市建设及旅游, 保护自然环境需求的前提下, 依据三维模型对研究区城市的功能结构布局进行合理的规划, 结果表明, 利用GIS三维建模可以为城市规划工作提供科学的决策依据。
关键词：GIS,城市规划,三维建模
参考文献
[1]李冰, 姚建卫, 时荣.GIS技术在城市规划中的应用[J].太原科技, 2009 (10) :77.
[2]宋小冬, 叶嘉安.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用[M].北京:科学出版社, 1995:80-90.
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三维城市模型 篇11
2015年上半年的三篇文章先后介绍了国际上三维模型定义（MBD）的发展动态（本刊第二期），以及民用和军用领域的两个成功案例：通用电气电力和水力部门制定了三步走战略（本刊第四期）；美国海军航空作战中心Lakehurst飞机分部估计一年节约经费 2100万人民币（本刊第五期）。相信读者朋友对三维模型定义有了一定的了解，也对其功效产生了兴趣。接下来很关键的一个问题就是如何在生产中实施。理念再好，如果不能付诸实践，那也只能束之高阁，无法带来效益。
可喜的是，市场反馈明显体现了企业对实施的关注度：如何开展三维模型定义以及三维模型定义成功案例相关英文博客的点击率和转载率往往数倍于其他话题。趁热打铁，笔者以下的系列文章将从人员、流程和产品三个方面，介绍全球几十家制造企业具体实施当中的经验和教训，可以简记为“三维模型定义实施十要和十不要”（表1）。很多建议都是基于昂贵甚至惨痛的弯路和教训，希望对我国的企业有帮助。
二、MBD实施经验之人员篇
万事以人为本。没有人，其他方面都是空谈，所以本系列第一篇文章从人员开始，主要侧重于人事结构和团队理念，后续几篇文章将分别讨论流程和产品两个方面。首先分享人员方面的三个注意事项。
1.获得企业高层的支持
成功的三维模型定义实施必须得到企业高层从全局角度的认可和支持，自顶向下的贯彻，而不是自底向上。三维标注及文档会指导众多下游生产车间和工序，比如调度、工艺、工具、冲剪、加工、装配、检测、采购和供应链等。实现这样企业范围的转变仅仅依靠一个部门远远不够，还需要顶层设计和布局。
有了高层的支持，实施所需要的人员、资金、时间和设备容易得到保障。而且部门之间的协调和障碍的疏通会更加及时有效。比如 2012年，通用电气电力和水力事业部工程副总裁在自己的业绩考核里面写明要在 2013年完成 100个三维定义零件。这使得所有工程部门有动力和压力跟产品设计团队合作实施。2014年新任工程副总裁在自己业绩考核中也制定了类似的指标（数据来源：ModelBased Enterprise at GE Power and Water，PrashantKulkarni，2014）。
反之，自底向上的工作会很难开展。三维模型定义不是一个独行侠可以自己完成的技术创新。它需要超越理念阶段，付诸实践，在整个企业生产协作的土壤中生根发芽，发光发热，由此也会带来大面积的影响和改变。比如要求工艺或检测部门停止多年使用的二维图样，改用三维文档。这种转变不亚于从手绘工程图向计算机绘图的转变，这些部门可能根本没有意愿、时间或者能力顾及。
2.组建三维模型定义实施的核心团队
得到了高层的支持，下面很重要的步骤就是组建核心团队。团队至少应该由涉及到的关键部门代表组成，既能考虑多方诉求和利益，又能在各个部门树立分头推进的带头人。实施范围大小决定了成员的多少，但设计、制造和检测部门是通常应该包括的，因为它们覆盖了一个产品生产周期最基本的环节。此外一个关键部门是信息技术，负责软硬件环境和数据管理等，为其他部门提供平台。其他可能的部门还包括：工艺、铸造、装配、CAD管理员、数据库的管理员、采购、培训和供应链等。
之后需要指定团队负责人和专门领域带头人。实施的总负责人至关重要。首先在权力方面，一定要得到高层领导的充分授权和支持，能够掌控人员、资金、时间、设备以及其他必要资源；其次在责任方面，实施成败的关键指标要制定在负责人的业绩考核当中。并且总负责人必须熟悉设计和制造流程，对三维模型定义富于胆识、热情和坚定的信心，能够鼓舞和带领团队及各个部门，而且在阻力面前不会轻易放弃。还需要项目管理的经验，能够有效的沟通、协调，跟踪进度、经费、考量改进前后的收效。同样，各个专门领域带头人也需要坚信三维理念，把实施关键指标制定在个人业绩考核中。最后需要注意的是带头人不应该只是各个部门随意敷衍交差的提名。每个人都需要能够独当一面，在各自部门当中充当先锋。
3.调动参与人员的积极性
二维工程图到三维模型定义的改变从上到下会遇到重重阻力，受挫不可避免。团队成员很容易有中途退出的想法，比如几年前一个儿童娱乐设施和服务企业开始实施，但是团队的一个关键成员就迫于难度选择退出。在挫折面前的另外一个风险是内耗、互相推诿责任。所以激发热情，达到1+1大于 2而非相反，就至关重要。
调动积极性的方法很多，比如宣传三维模型定义的巨大效益、树立具有重大积极意义的共同目标、尊重独立自主的决策和执行、及时总结阶段性进展、组织成果竞赛、表彰突出贡献和考核业绩等。一个巧妙的范例是泰科电子（TycoElectronics）的实施团队在 2013年制作了一个精美的内部宣传片：假想在 2018年，设计、制造、检测和采购等环节的工程师分别回忆从 2013年到 2018年五年间，各自实施三维模型定义的历程、挑战和成果。中心思想很简单：“虽然经历了种种困难，但是在坚实的改进面前蓦然回首，每个部门都欣慰当初决定转型到三维模型定义。”这个视频在整个公司广泛流传，非常有效的统一了目标，鼓舞了士气。
需要强调的一点是参与人员不应该只是实施团队的核心成员，对各个部门，尤其是下游生产环节的积极支持者也应该充分鼓励。另外对反对者，也不必在口头上一争高下，空谈于事无补。更有建设意义的是细心倾听反对的缘由。有些误解可以澄清；有些困难确实存在，可以共同解决，减少阻力：比如在第四期文章中介绍了通用电气在三维模型定义基础上快速创建“仿工程图”作为过渡文档，尽量照顾习惯二维图样的场合。
上文总结了“三要”，接下来提出三个“不要”，即注意避免的误区。
1.不要犹豫不前
提起三维模型定义，企业可能顾虑重重，比如三维模型定义能否节省时间、二维工程图能否被取代、项目投资能否承受，是否必须为车间购买大量数字化设备，供应链能否接受等。顾虑可以理解，但是要意识到时不我待，美日德等制造强国都在大力推进。我国要实现“智慧制造”，三维模型定义是很重要的基石。中国有句老话：“不怕慢，就怕站”：哪怕缓慢前进，摸着石头过河，也比左右观望，错失机会强。限于篇幅，本文只针对几点常见顾虑分享一些客观案例和数据。
（1）三维模型定义能否节省时间？
很多工程师提出：“即使略过二维工程图和二维标注，还是需要三维标注，哪里能够节省时间？”要回答这个问题，首先要从整个产品生命周期来思考。三维模型定义一个重要功效在于：清晰无歧义而且集成同步的三维标注大幅度提高下游生产环节的理解速度和准确率，减少废料和返工。一份研究报告通过对比发现表 2的量化改进。
更进一步，一个生产流程之后，产品还会经历几年、十几年、甚至几十年的维护和升级换代阶段。以美国国防部为例，平均 65%～80%的产品生命周期费用实际发生在这个阶段。而且现代许多产品的生命周期大幅延长，比如某轰炸机预期寿命是 94年（数据来源：Paul Huang，Reuse of Model Based Definition Data to Increase Army Efficiency and Reduce LifecycleCosts和 Technical Data Package Specification for 3D MBD and MIL-STD-31000 Overview， 2010年）。漫长周期当中，汗牛充栋的纸质二维工程图非常容易丢失、破损或与三维设计脱节。而三维模型定义能够把产品制造信息清晰集成到三维数字文档，易于管理、维护、更新和查询。整个生命周期的效益会是三维标注一个步骤的成百上千倍。另外还要考虑到多种自动化的三维制造应用，如坐标测量机、三维扫描检测和大数据分析等。在三维模型定义的基础上，这些应用的效率会登上一个新的台阶，详见后续文章。
即使就三维标注这一个步骤来讲，三维模型定义也有可能节省时间，因为模型本身就包含了丰富信息。首先模型特征尺寸和公差有可能重（chong2）用显示在三维空间，而无需另外标注；其次，有些软件提供三维自动标注功能：选好模型类型、公差类型、基准面、需要定义的局部特征乃至整个模型，几秒钟就可以标注完毕。
（2）二维工程图能否被取代？
另一个常见疑虑是二维工程图已经使用了 200多年，并且行之有效，广泛使用。难道真的能被取代？答案很显然，短期不可能取代。就像三维 CAD已经推行了 30年，但是世界CAD市场份额大概还有一半是二维。改变都需要时间，但是这不能否定新技术新方法的价值。
三维模型定义很重要的价值定位是完全可以兼容支持二维工程图的使用习惯：所有传统标注都可以创建，所有传统视图都可以呈现，甚至图面布局都可以延用二维工程图，简而言之就是“首先不会缺失信息”。这样就可以消除很多顾虑。在此基础之上，如果具备数字化环境，那么第三维优势就信手拈来：旋转、测量和关联响应等。所以不仅不会比二维工程图缺失信息，而且能够提供更加清晰和丰富的应用。因此准确来讲，三维模型定义是用来“升级”，而不是简单的取代二维工程图。表 3技术升级的类比可以解释的更加清楚：手机兼容支持座机的所有功能，而且提供了附加的移动性和智能应用，既照顾了座机用户的传统习惯，又提供了更多价值。如今手机的普及率已经毋庸置疑了。此外一个更彻底的升级是从胶卷相机到数码相机。后者完全涵盖前者的功能，而且有百利而无一害，那么何乐而不为呢？
（3）项目投资能否承受？
如第五期案例所述：2013年美国海军航空作战中心Lakehurst飞机分部，两个大规模试点项目总工时 1，220小时，团队一共 12人，人均投入约 100小时，即不到三周；总投资 178万元，只占 2014年中国企业平均固定资产投资的 5.4%。而且我国企业的试点项目规模不必像美国海军那么大，完全可以从点滴开始，哪怕只是一根轴，一个减速箱，可以降低初期投资。另外中国人力成本比美国有优势，也可以进一步缩小工时成本。只要我国的企业有决心，实施应该是力所能及的。
（4）是否必须为车间购买大量数字化设备？
这个问题很大程度上源于对三维模型定义和无纸化两个概念的混淆。第四期通用电气的案例当中已经做了详细的澄清。简而言之：三维模型定义强调升级换代二维工程图，并不排斥打印图样，完全可以延用图样流程，无需购买大量数字化设备。
（5）供应链能否接受？事实上，供应链对三维模型定义的接受程度可能比想象的要高，这里举两个例子。
首先是一家水处理设备公司。在 2014年介绍三维模型定义的时候，出于顾虑，特意邀请了十多家供应商一起参加讨论。结果大多数供应商看到产品演示，特别是三维 PDF之后，不但表示能够在未来项目中接受改变，并且还开始主动构想自己的企业应该如何实施。
还有一家企业 2009年强制要求下游的供应链开始使用计算机辅助制造软件（CAM），读取原始的 CAD格式，辅助以简化的二维工程图。起初一些加工厂反对，但是为了赢得生意，被迫尝试。然而新流程启用之后，无论是量产还是样品，加工的报价、数控编程和交货都明显提速。这正好是雪中送炭，因为当时任务量非常重，已经需要两班倒，效率的提高实现了供需双赢。更有意思的是，熟悉新流程之后，加工厂主动提出“为什么不能把所有信息都集成到一个三维文件当中？这样就可以省略二维工程图了。”可见在起初被动尝试之后，三维模型定义反而成为了供应链更进一步的主动选择，而且那是在 6年以前。另外值得注意的是，这个加工厂并非大型高精尖企业。他们只是两人合伙经营的小作坊，配备了一台数控机床和 CAM。
上述两个例子非常具有代表性。早在 2009年，美国国防部对几百家供应商的问卷表明，69%表示愿意在三维模型定义流程当中运作（数据来源：MBE SupplierCapabilities Assessment，Department of Defense，2009年，样本数量：445）。进而在 2012年，89%的供应商表示三维模型定义能比二维工程图更好的传递设计意图（数据来源：
MBE Supplier Capabilities Assessment，Department ofDefense，2012年，样本数量：46）。
以上简要讨论了五点常见的顾虑。希望能够帮助我国企业建立信心，大胆实践，而不是犹豫不前。下面回到需要避免的另外两个误区。
2.不要急于求成
上节提到“不要犹豫不前”，然而过犹不及，这节提醒企业“不要急于求成”。美国陆军研究实验室的三维模型企业项目带头人 Paul Huang分享了亲身经历的深刻教训。2009年，陆军一个基地开始实施三维模型定义，挑选了一个非常复杂的项目：某装甲车“十字型”变速箱，总共 2000多个零件。尽管项目完成了，但是也带来了很多问题。首先产品太复杂，拉长了周期。参与人员上手一次，长时间没机会重复，容易遗忘。不但人员缺乏机会练手，购买的软件硬件也没有机会更多的使用，浪费了资源。其次，复杂的产品一次带来太多的挑战，让团队难以适应，产生了消极情绪（数据来源：Paul Huang，Reuse of Model Based Definition Data to Increase Army Efficiency andReduce Lifecycle Costs，2010年）。鉴于上述的教训，我国的企业可以根据自身情况循序渐进，从小规模试点开始摸索。理顺流程、积累经验、锻炼团队，为未来项目做铺垫。这样螺旋式上升会降低风险。
3.不要局限在设计部门
另一个典型误解是三维模型定义只由设计人员领导，其他部门服从就可以了。这样的态度显然容易受到孤立和抵触。更务实的是同舟共济，合作共赢。
首先需要了解合作方：哪些要求会强人所难，哪些是力所能及的，哪些影响成本或工期。比如美国一家医疗器械公司非常强调熟悉加工环节的软硬件环境和需求。由于某些加工厂可以直接读入他们的 CAD格式，设计部门可以只标注关键尺寸和公差，加工厂可以参考模型得到其他名义尺寸。所以这种条件下行之有效的办法是以 CAD模型为主，以简化二维工程图为辅。但是如果有些设计需要寻找其他厂商完成，那么这套方法可能行不通，需要重新调研商定。
了解之后还要尽量配合。有正反两个例子很能说明问题。美国一家研究型制造企业规定：实施三维模型定义，技术要求必须显示在打印或者数字文档的第一页。这样调度人员只需扫一眼第一页，就可以迅速决定哪些项目需要外协，哪些需要内联，哪些部门介入，大致工序如何等；而且加工人员无需翻页，可以立即确定特殊加工步骤。此外规定有些技术要求必须在相关的三维视图内部或附近显示，这样加工人员就可以一并读取视图和注释，而不需要来回翻页，即使打印之后也很容易看到，而不用担心关联的视图和技术要求失散。另外一个细致周到的规定是：全局注释要在每个页面都显示，还是为了方便读图、避免翻页、确保加工。反之如果一意孤行，合作方甚至有可能拒绝参与。比如 2014年，美国一家直升机制造商要求最新的一款直升机完全由三维模型定义流程设计制造。由于预见到种种问题，又缺乏必要的支持，有些二线三线供应商宁可丢失这单生意，也不愿意冒着风险尝试新流程。
综上所述，三维模型定义实施在“人员”领域的六条经验总结如表 4所示。如果您想了解更多，欢迎关注后续文章从“流程”和“产品”角度介绍其他经验和教训，也欢迎与Oboe.MBD@gmail.com联系讨论。来信提出建议、想法、问题的同仁，都会免费得到一份精美的三维 PDF。
关键领域 三要 三不要
人员 1.获得企业高层管理人员的支持2.组织三维模型定义实施的核心团队3.调动参与人员的积极性 1.不要犹豫不前2.不要急于求成3.不要局限在设计部门
三、作者的话
三维城市模型 篇12
随着地理信息向三维化的普及, 城市三维景观模型在三维空间中对城市地形表面以及地表以上各种自然以及人工地物进行三维模拟表现, 给人产生与在真实场景中相同的体验与感知。笔者结合在一个小区的三维建模试点的实践经验, 讨论根据遥感影像数据以及DEM在TerraBuilder模块中建立地球三维模型后, 对城市三维景观建模的一些技术和经验。
1 软件简介
TerraExplorer Pro是SkyLine公司出品的能够基于地表的卫星影像、航空影像, 创建高分辨率的三维虚拟地球场景, 实现实时三维地形可视化功能, 同时还能够在三维场景上创建和编辑二维文本、图片对象和三维模型对象, 从标准GIS文件和空间数据库中读取各种地形叠加所需要的信息。
2 三维建模流程
为了更好的实现三维模型的真实性, 本次建模都选择在3DsMAX中实现并导出模型后添加到TerraExplorer Pro已经建好的三维场景当中, 并在TerraExplorer Pro中实现对场景的布置以及优化。由于三维建模大多为整个三维模型系统服务, 模型数据量的大小会影响整个系统的运行速度, 繁冗而又过大的模型、过多的面、图片的数据量都会严重影响模型加载的速度。所以建模的中心思想即为简单和突出主题, 在不缺失主体的情况下对模型以及场景进行综合取舍, 舍去过多的折角。尽量通过图片的阴影效果来弥补模型的细节。
2.1 准备工作
高分辨的卫星影像;城区试点区域内1:500地形图;外业实地拍摄照片。
2.2 实地采集图片方法
整体的处理是先拍远景和大的场景, 然后需在两个面的交接处角度进行拍摄, 这样做的目的是对在后期内业建模时对整体的建模思路和规划有所帮助, 且使拍摄的照片有有序。局部拍摄要求建筑物的每个面都要求尽量正面拍摄, 这样在后期处理照片时变形较小, 然后对具有特点的部分进行特别的拍摄, 如门窗、建筑物的特殊标志和图案等。拍摄完建筑物主体时, 也需拍摄如花坛、大门、雕塑等需要在三维建模时拟合真实场景的地方, 照片拍摄的越详细, 角度越好, 越能够还原真实的场景。最后光线也对拍摄有很重要的影响, 拍摄时尽量选择明朗的天气, 且在一片小区域内的拍摄时间相同, 这样拍摄的照片不仅色彩较好, 且一栋建筑每个面的色差也不大, 后期易处理。
拍摄完成后需对图片处理, 提取出模型每个面的贴图, 图片宽度和高度的象素数都要设置成2的N次方, ;为提高场景运算速度和模型的简化, 例如一栋住宅楼高6层, 每层有5个窗户, 那么仅需处理一部分包括窗户图片, 这样在后期的模型贴图中可以将一扇窗户做6乘5的排列。减少数据量, 优化模型。
2.3 3DsMAX中的建模以及优化
为了使加载模型后的场景具有较快的浏览和运行速度, 建议对每一栋建筑物分别建模, 建模前将地形图导入3DsMAX作为底图使用, 并依据地形图中的房屋绘制相应的矩形或者多边形。对于所建的模型进行优化时, 在维持模型显示效果的前提下, 使用尽可能少的点、面和多边形。如创建圆柱使Height Segment和Cap Segment的数值都是1, 边数一般为10或12, 如果是小细柱, 则用4边即可。如果模型中有重复的部分, 那么只创建重复部分的一个模型, 然后在TerraExplorer Pro中进行复制。在建模过程中尽量不用布尔运算和切割等工具, 减少面的数量和出错的可能性。使用布尔运算时两物体法线方向应一致, 这样防止两物体有坏面。建模完成后确保模型的中心的坐标为 (0, 0, 0) 并且确保所有模型的底部在水平面之上。
建模时应该用实际大小建模, 即导入场景中使模型的比例值为1。建模时数据的小数点前或后的位数不应太多, 以提高运行速度。然后根据高度信息进行挤压建立模型, 一般来说建筑物的高度都在3m左右, 所以当无法知道建筑物的高度时可根据建筑物的层数来估算高度。主体模型完成后根据拍摄的建筑物照片制作贴图并依附于建立的三维模型。在建模时对一些不必要的模型可以进行精简, 例如一段楼梯不需用一多个矩形建立, 仅需建立一个面, 将面贴图即可;一个广告牌也仅需建一个多边形, 完成贴图;由于TerraExplorer Pro支持3DMAX模型中使用TAG格式的贴图来达到镂空的效果, 一组栏杆也只需建立一个多边形, 用镂空贴图完成。这些做法都会使得模型即与真实场景吻合, 又减少了模型的数据量。
2.4 模型贴图
由于三维城市建模的目的是展现一片区域的场景, 建模的数量多, 但对每一个模型的要求不是特别精细, 所以不需对一个模型的纹理需要精细的处理, 而纹理文件需要大量的显卡资源, 且当单张贴图超过1MB时, 导入的模型贴图很有可能出现拉花的现象, 所以贴图大小最好不要超过1024象素, 大多为256象素即可。为了便于修改模型, 同一模型的贴图名称最好按照具体规定依次进行数字排列, 且每个导出的模型及其图片都要放在一个单独的文件夹中。
3 TerraExplorer Pro中场景的制作与美化
TerraExplorer Pro中的MPT文件是根据遥感影像数据以及DEM在TerraBuilder模块中建立的地球三维模型, 且根据显示比例的不同, 加载的的影像数据分辨率逐级增加。我们可以在这个模型中找到我们需要建模的位置 (见图1) 。
加载三维模型数据的时候注意以下相关的各项参数信息:Altitude Method为设置是相对高程还是绝对高程, 根据建模时需对高度做估算, 一般选择相对高程;X、Y为3D模型的经纬度坐标, Yaw为模型的旋转角度, 导入时选择0;Scale为导入比例尺, 为1.0;Default Viewing Distance为三维模型可见以及可编辑距离, 默认设置为500m, 也就是说当相对高度在500m外此三维模型在场景中不可见, 我们可以根据这个选项设置不同比例尺中显示模型的内容, 做到分级显示, 分级加载, 提高加载速度。
由于仅仅加载三维模型不能做到对三维场景的突出和美化, 所以我们需要根据真实场景来美化建筑物周边的三维场景, 一般有城市绿地、道路、城市附属设施等的美化。由于TerraExplorer Pro支持二维贴图、透明贴图、GIF动画等, 并且有很多种贴图模式, 我们就利用这些功能美化三维场景。树木是实现城市三维建模生动化的一个必不可少的美化要素, 选取带有树木的GIF图片来贴图, 在贴图前处理好图片, 使树木以外的地方透明, 图片导入后需注意两点:1) 参数中Lock Mode的方式一定要选择Decal保证树木一定按照Z轴旋转, 这样无论从哪个方向观看都是树木垂直于地面;2) 参数中的比例尺Scale的设置。由于每一棵树木都是独一无二的, 所以靠近在一起的相同树木图片应根据大小来控制他们的不同;比较好的方法是不同类的数木可以穿插贴图, 使得看上去更具有真实感。
除了树木, 由于也可以支持GIF格式的动画贴图, 这样就可以制作喷泉的水柱、飘动的红旗等使得三维场景更具有观赏性, 且TerraExplorer Pro本身也附带动态模型的加载, 也可以将汽车、飞机等模型加载其中, 并设定动态模型的运动轨迹;设定轨迹参数需注意设定其速度、转弯速度、路径是否循环等, 设定完成成之后, 我们的动态模型就可以根据自己的需要来运行。
4 结论
由于实现了对模型的优化以及相关设施场景的建设, 提高了三维模型的加载和浏览速度, 使得在三维场景在TerraExplorer Pro中浏览更加流畅和美观, 这些都可以应用在城市、大型厂区、交通设施等规划建设的现场演示中, 同时也对数字城市三维浏览服务起到重要作用。
摘要：本文论述了TerraExplorerPro软件在三维城市建设中的作用, 以及在城市建模中的技术方法和经验, 分析了如何实现对三维模型和场景的优化, 达到流畅、美观的要求, 并提高场景的浏览和运行速度, 从而为整个三维模型系统服务。
关键词：TerraExplorerPro,SkyLine,三维建模,地理信息
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