三维城市模型的数据生产工艺

在上一篇文章中，我介绍了三维城市模型的数据内容与细节程度，这里介绍的是三维城市模型的数据生产工艺。

1、三维城市模型的数据生产流程

2、三维城市模型数据生产计划

• 确定数据内容及其细节程度

通过集体研究，确定对总的目标真正最重要的有限事物，进而对需要三维建模的地物进行分类并设计每类地物应具有的属性数据项内容和结构；

• 任务分解

对工作区进行分区，并对分区进行命名和编号，便于全面准确把握、管理整个工作任务。

3、多种细节层次的三维几何模型数据生产

• 细节程度最低的模型是常规的二维数字地图、数字正射影像及数字高程模型数据的符合，可宏观表达一个城市在平面上或在地形表面上的基本景观特征，但没有全面直观的三维表示；
• 基于图像绘制的全景影像模型由于没有真正的几何数据不能提供更多视点的观察与分析而多用于特殊场景的视觉表达，或作为附加的多媒体属性数据存在于数据库中；
• 平顶盒状模型由于可快速从二维GIS数据自动生成，被广泛用于现有二维GIS三维表达的主要形式，并能满足大多数环境分析应用的需要；
• 在平顶盒状模型的基础上增加表面纹理特别是侧面纹理，可大大增强其在三维城市环境中的导航应用价值；
• 现代数字摄影测量技术已能重构具有详细建筑细节和顶部结构的模型，但对于一些丰富的建筑细节仍要在此基础上进行大量人工交互建模才能完成；
• 真三维CAD模型也是在摄影测量成果或者地面测量数据基础上完成的，生产成本高，很难覆盖整个城市，多用于特殊的个别重要建筑物或场景的完整表示。

三维符号模型分为三类：

• 具有几何形态的不变性和表面材质纹理的相似性，具有重要的形状和位置特征，可重复使用，如电杆、路灯模型等；
• 具有几何形态的随机性和表面材质纹理的相似性，具有重要的大小和位置特征，通过纹理图像表示，如树木等；
• 具有几何形态与表面材质纹理表示的随机性，通过特定的随机函数模拟，如喷泉等。

摄影测量数据自动建立的三维几何模型存在各种观测误差，需要人机交互式编辑和整饰工作。基本过程的步骤：

（1）完整性编辑；

（2）拓扑结构编辑，包括目视检查、特征码与用户码编辑、冗余面编辑、冗余模型编辑、拆分体相邻边的缝隙编辑、建筑物顶部三角网的编辑；

（3）建筑物顶部同高编辑；

（4）建筑物边缘垂直与平行编辑；

（5）建筑物共面编辑。

4、逼真表面纹理图像数据生产

生产地物表面逼真纹理的方法：

• 简单的纹理图像可利用相似的颜色或材质等由计算机进行模拟，或直接从建筑设计大量采用的纹理材质数据库中选用；
• 从高分辨率遥感影像获取；
• 进行实地拍摄。

纹理数据产品的制作过程需满足以下条件：

• 确保主要的正面纹理完整真实，特别是地物临大街或道路的主要侧面；
• 影像在裁剪过程中应保持清晰，减少产生影像模糊的操作；
• 保持侧面纹理在水平视线上的正射状态，尽量减少影像的扭曲变形；
• 影像大小一般控制在512*512范围内，且像素数在长宽方向上尽量为2的幂；
• 地物侧面纹理图像中其他地物的遮挡需要消除；
• 保持工作区内所有纹理影像色调的均衡；
• 纹理文件名称在整个数据采集区域内必须保持唯一，工作区名称+地物编号+地物侧面编号；
• 确保纹理数据与几何面对应关系的正确性；
• 如果不同表面的纹理影像接近，则尽量使用相同的纹理数据

5、地物类创建与多媒体属性数据生产

经上述过程所生产的逼真三维几何模型不是真正意义上的地物实体对象，还没有特定的地物类名称和相应的属性信息，需要进一步根据实地调绘资料确定各个几何对象之间的关系，将属于一个特定实体对象的所有几何对象组合成一个特征地物。一般地物直接根据实际情况进行组合即可，对一些不需要严格区分的地物，可将多个明显不同的几何对象组合成一个特征地物，其整体属性以适当信息说明。