三维城市模型的构建及其在规划中的应用研究
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摘要
三维可视化技术是“数字城市”的核心技术之一，三维GIS已成为当前GIS研究、发展和应用的一个热点。三维可视化技术实现了在城市三维场景中信息的查询与分析，使得城市三维景观不仅仅能为用户提供视觉上的感受，让用户对城市规划建设具有感性认识，更使得决策者、设计师和用户对城市规划现状和规划设计蓝图有更为生动、客观和理性的了解和认识，从而拓宽城市规划、设计和管理人员的视角，使城市规划、基础设施设计更加科学化，对于城市可持续发展研究有重要意义。论文结合有关课题，对三维城市模型的构建、三维可视化技术及其在城市规划领域的应用进行了初步研究。
首先，就三维GIS当前国内外发展的现状进行了简单的研究和比较。对城市空间地物信息进行了详细的分类，在此基础上提出了三维空间数据的组织方法。
其次，重点研究了三维城市模型的构建，包括三维地形模型的建立，卫星影像与三维地形模型的融合。提出了纹理库和模型库的思想，确立了城市景观建筑物三维重建的整体思路。
然后，基于三维GIS开发软件-VRMap SDK2.0，使用组件式的开发思想，研制了一个三维可视化平台。它的主要功能是：城市三维场景快速漫游，建筑实体的图、属查询，场景对象的编辑、修改等。
最后，结合三维可视化平台的功能，对平台在规划管理中的具体应用进行了介绍。
Visualization in city 3D scene is core technique of Digital-City. 3D Geographical Information System has become a hot pot in research, development and application of GIS at present. Visualization in city 3D scene realizes information's query and analysis in 3D city scene, based on which it not only provides vision taste for user, make user have geist cognition for city construction, but also make decision-maker, designer and user have more lifelike, impersonal and rational cognition for status in quo of layout and blueprint of design. So it is significant for the research of city sustainable development because visualization in city 3D scene widen the view of city planner, designer and manager, make urban planning and base establishment design are more reasonable and scientific. Combined with the concerned item, the 3D reconstruction of city model, visualization in city 3D scene and its applications in urban planning were researched in this paper.
Firstly, simple research and comparison was performed aiming at the research condition of 3D GIS home and abroad. Classified the spatial feature in city, based on which a way to organize the spatial data was put forward.
Secondly, put more emphasis on the reconstruction of 3D city model, which involves the 3D terrain and the fuse of Ikonos and terrain. The idea of texture lab and model lab and the unitary thought of city landscape's 3D reconstruction were put forward.
Thirdly, using the component-based technology, the paper developed a 3D visualization platform based on the 3D software developing system - VRMap SDK2.0. The main function of the system is below: high-speed travel of 3D municipal scene, graphic and contribute query of construct entity, edit and modify of the feature of scene.
Finally, introduce the application of 3D visualization platform in urban planning combined with its function.
首先，就三维GIS当前国内外发展的现状进行了简单的研究和比较。对城市空间地物信息进行了详细的分类，在此基础上提出了三维空间数据的组织方法。
其次，重点研究了三维城市模型的构建，包括三维地形模型的建立，卫星影像与三维地形模型的融合。提出了纹理库和模型库的思想，确立了城市景观建筑物三维重建的整体思路。
然后，基于三维GIS开发软件-VRMap SDK2.0，使用组件式的开发思想，研制了一个三维可视化平台。它的主要功能是：城市三维场景快速漫游，建筑实体的图、属查询，场景对象的编辑、修改等。
最后，结合三维可视化平台的功能，对平台在规划管理中的具体应用进行了介绍。
Visualization in city 3D scene is core technique of Digital-City. 3D Geographical Information System has become a hot pot in research, development and application of GIS at present. Visualization in city 3D scene realizes information's query and analysis in 3D city scene, based on which it not only provides vision taste for user, make user have geist cognition for city construction, but also make decision-maker, designer and user have more lifelike, impersonal and rational cognition for status in quo of layout and blueprint of design. So it is significant for the research of city sustainable development because visualization in city 3D scene widen the view of city planner, designer and manager, make urban planning and base establishment design are more reasonable and scientific. Combined with the concerned item, the 3D reconstruction of city model, visualization in city 3D scene and its applications in urban planning were researched in this paper.
Firstly, simple research and comparison was performed aiming at the research condition of 3D GIS home and abroad. Classified the spatial feature in city, based on which a way to organize the spatial data was put forward.
Secondly, put more emphasis on the reconstruction of 3D city model, which involves the 3D terrain and the fuse of Ikonos and terrain. The idea of texture lab and model lab and the unitary thought of city landscape's 3D reconstruction were put forward.
Thirdly, using the component-based technology, the paper developed a 3D visualization platform based on the 3D software developing system - VRMap SDK2.0. The main function of the system is below: high-speed travel of 3D municipal scene, graphic and contribute query of construct entity, edit and modify of the feature of scene.
Finally, introduce the application of 3D visualization platform in urban planning combined with its function.
引文
[1]．陈述彭，鲁学军，周成虎，《地理信息系统导论》[M] ，科学出版社，2000
[2]．邬伦，刘瑜等，《地理信息系统原理—方法和应用》[M] ，科学出版社，2001
[3]．承继成，周成虎等，《数字地球导论》[M] ，科学出版社，2000
[4]．徐青，《地形三维可视化技术》[M] ，测绘出版社，2000
[5]．李志林，朱庆等，《数字高成模型》[M] ，武汉大学出版社，2001，7
[6]．刘晓艳，林晖，《虚拟城市建设原理与方法》[M] ，科学出版社，2003
[7]．龚健雅，《当代GIS的若干理论和技术》[M] ，武汉测绘科技大学出版社，1999
[8]．李清泉，李德仁，《三维地理信息系统中的数据结构》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1997，2
[9]．龚健雅，夏宗国，《矢量与栅格集成的—三维数据模型》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1997，1
[10]．孙敏，陈军，《基于表面剖分的3DCM空间数据模型研究》[J] ，测绘学报，2000，3
[11]．杨必胜，李清泉，梅宝燕，《3为城市模型的可视化研究》[J] ，测绘学报，2000，2
[12]．陈军，蒋捷，《多维动态GIS的空间数据建模、处理与分析》[J] ，武汉测绘科技大学学报，2000
[13]．郭薇，陈军，《基于点集拓扑学的三维拓扑空间关系形式化描述》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1998，2
[14]．朱英浩，张祖勋，张剑清，《顾及地形的城市三维可视化方法研究》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1998，3
[15]．朱庆，《三维动态交互式可视化模型》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1998，2
[16]．殷畅，《GIS中的地形三维可视化》[D] ，解放军信息工程大学测绘学
院硕士论文，2001
[17]．吕成姝，《三维场景忠查询功能的设计与实现》[D] ，大连理工大学硕士学位论文，2003，3
[18]．周扬，《数字城市三维可视化技术及应用》[D] ，解放军信息工程大学测绘学院硕士论文，2001
[19]．张生德，王磊，《三维可视地理信息系统在城市规划中的应用研究》[J] ，中国图形图像学报，2001，9
[20]．柳玲，艾乃熙，《GIS技术在城市规划领域的应用及发展》[J] ，重庆，建筑大学学报，2001，6
[21]．北京灵图软件技术有限公司，VRMap2.0 平台开发手册
[22]．吴访生，潘志庚，《虚拟现实技术在城市规划设计中的应用》[J] ，中国计量学院学报，2002，10
[23]．吴海平，罗红兵等，《OpenGL图形程序设计与应用环境》[M] ，国防科技大学出版社，1999
[24]．戴晨光，《基于多元遥感数据的多要素三维景观虚拟现实技术研究》[D] ，解放军测绘学院硕士论文，1999
[25]．朱英浩，张祖勋，张剑清，《顾及地形的城市三维可视化方法研究》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1998，3
[26]．徐青，吴寿虎等，《近代摄影测量》[M] ，解放军出版社，1999
[27].Jurgen Dollner, Klaus Hinrichs, An object-oriented approach for integrating 3D visualization systems and GIS[J], Computers Geosciences, 2000
[2]．邬伦，刘瑜等，《地理信息系统原理—方法和应用》[M] ，科学出版社，2001
[3]．承继成，周成虎等，《数字地球导论》[M] ，科学出版社，2000
[4]．徐青，《地形三维可视化技术》[M] ，测绘出版社，2000
[5]．李志林，朱庆等，《数字高成模型》[M] ，武汉大学出版社，2001，7
[6]．刘晓艳，林晖，《虚拟城市建设原理与方法》[M] ，科学出版社，2003
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[16]．殷畅，《GIS中的地形三维可视化》[D] ，解放军信息工程大学测绘学
院硕士论文，2001
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[24]．戴晨光，《基于多元遥感数据的多要素三维景观虚拟现实技术研究》[D] ，解放军测绘学院硕士论文，1999
[25]．朱英浩，张祖勋，张剑清，《顾及地形的城市三维可视化方法研究》[J] ，武汉测绘科技大学学报，1998，3
[26]．徐青，吴寿虎等，《近代摄影测量》[M] ，解放军出版社，1999
[27].Jurgen Dollner, Klaus Hinrichs, An object-oriented approach for integrating 3D visualization systems and GIS[J], Computers Geosciences, 2000