车载式城市信息采集与三维建模系统
收稿日期:2003-04-06
作者简介:卢秀山(1961-),男,江苏徐州人,教授,博士,现主要从事测量数据处理理论及应用、GPS 应用技术的研究
和教学.
基金项目:国家高新技术研究发展计划资助项目(863-103-01).
文章编号:167128844(2003)0320076205
车载式城市信息采集与三维建模系统
卢秀山1,李清泉2,冯文灏2,李成明3,陈 鹰4,李贻斌1,韩晓冬1,靳奉祥1
(1.山东科技大学地球信息科学与工程学院,山东泰安市271019;2.武汉大学,湖北武汉市 430079;
3.中国测绘科学研究院,北京 100039;
4.同济大学测量系,上海 200092)
摘要:空间数据快速采集是数字城市工程的关键技术.研制了具有自主控制和移动地理坐标框架特点的车载式
三维数据采集系统和相应的数据处理软件包.系统集成了多种传感器,实时完成载体的GPS 定位数据、激光扫描数据以及CCD 影像数据的综合采集.自主开发的软件包具有的功能包括:后处理GPS 数据,以提供载体的地理位置、速度和各传感器的坐标和方位;后处理激光扫描数据,以提供建筑物的距离、高度或宽度乃至特征线;后处理CCD 影像数据,提供纠正后的目标纹理;建立目标三维模型,实现目标三维重建.作为空对地观测技术的一种必要技术补充,拟解决城市高层建筑遮挡区、高层建筑物立面、多层建筑物复杂结构的信息获取,以及城市和众多工程建设所需的高速度三维测量问题.
关键词:数字城市;移动地理坐标框架;全球定位系统;数字相机;激光扫描系统;三维建模中图法分类号:TP 391.9 文献标识码:A
V ehicle 2borne urban inform ation acquisition and 3D modeling system
L U Xiu 2shan 1,L I Qing 2quan 2,FEN G Wen 2hao 2,L I Cheng 2ming 3,CHEN Y ing 4,L I Y i 2bin 1,HAN Xiao 2dong 1,J IN Feng 2xiang 1
(1.G eoinformation Science &Engineering College ,Shandong University of Science and Technology ,
Tai ’an ,271019China ;
2.Wuhan University ,Wuhan 430079,China ;
3.Surveying and Mapping Science Research Institute of China ,
Beijing 100039,China ;
4.Surveying and G eo 2Information Department ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )
Abstract :Acquisition of spatial data with high speed is a key technology of digital city engineering.The vehi 2cle 2borne 3D information acquisition system with the characters of self 2controlled and mobile framework of ge 2ographical coordinate is investigated and relative data processing software is developed.The system integrated multi 2sensors which can achieve the collection of multi 2original data on the real 2time including GPS position 2ing ,laser 2scanning distances and CCD images.In the software we developed ,post 2processing of GPS data which provides the geographical position ,speed of vehicle ,the coordinates and attitudes of sensors ,post 2pro 2cessing laser 2scanning data which supply the range ,height ,width of the buildings ,post 2processing the image data of CCD which offers adjusted objects texture ,and reconstruction of 3D model are achieved.The system is a necessary supplement to the technology of airborne earth observation ,in which the information acquisition
第36卷第3期2003年6月武汉大学学报(工学版)
Engineering Journal of Wuhan University Vol.36No.3J une 2003
of shade block and face of high2building and complicated structure of tier building,and the problems of3D speedy surveying of city and quantities of engineering constructing are to be solved.
K ey w ords:digital city;mobile framework of geographical coordinate;global positioning system(GPS); charge coupled device;laser2scanning system;3D modeling
城市空间信息的获取、管理和更新是“数字城市”的基础工程.80%以上的城市信息资源与空间位置相关,城市空间信息是城市信息资源的主体核心.城市空间信息具有位置性、多维性和时序性,它是城市生产生活中连接各种其他信息、形成在空间和时间上连续分布的综合信息的基础,是解决人口、资源、环境和灾害等重大社会持续发展面临的问题的基本信息资源.城市空间信息的位置性、多维性和时序性,决定了城市空间数据应具有一定的位置精度、时间精度以及完整的空间坐标和描述形式.因而,空间数据快速采集是“数字城市”工程的关键技术.
目前,空对地观测已发展有机载和星载的高分辨率、高光谱和雷达观测技术,但仍未解决城市高层建筑遮挡区、高层建筑物立面,以及城市和众多工程建设所需的高速度的三维测量问题.本课题作为空对地观测技术的一种必要技术补充,主要研究新近发展的多种传感器的集成技术,从地面快速采集城市环境及各种工程目标的三维信息,以满足当前“数字城市”和各种工程建设的需要.
本课题将激光扫描仪(Laser Scanner,L S)、差分全球卫星定位系统(Differential G lobal Position2 ing System,D GPS)、CCD相机(Charge Coupled Device,CCD)集成于一体[1\〗,并开发多源信息复合处理的软件,使之构成综合、完善、灵活的工程实用系统,并具备应用需求的多项基本功能.研制了具有自主控制、移动地理坐标框架特点的车载式近景目标三维数据采集系统的实验样机和相应的数据处理软件包.系统集成了新近发展的多种传感器,可以实时地完成载体的GPS定位数据、建筑物的激光扫描数据以及CCD影像数据的采集.相应的数据处理软件包具有如下功能:后处理GPS数据,提供载体的地理位置、速度和传感器的坐标和方位;后处理激光扫描数据,提供建筑物的距离、高度或宽度乃至特征线;后处理CCD影像数据,提供经过纠正的建筑物的立面纹理;建立建筑物的三维模型,实现建筑物的三维重建.1 系统硬件构成
系统硬件主要由D GPS、L S、CCD三种传感器、系统控制器以及汽车构成.其外貌如图1所示,作业示意框图如图
2所示
.
图1 系统组成示意图
图2 系统构成示意图
由3台车载GPS接收机和1台基站接收机构成GPS差分系统,按照一定的采样频率接收信号,以为L S和CCD提供定位和定向数据.L S在垂直于行驶方向作二维扫描,以汽车行驶方向作为运动维,构成三维扫描系统.扫描数据经过后处理,用以提取相对建筑物的摄影距离、高度和宽度乃至特征线.CCD提供数字影像,经纠正后形成建筑物的纹理,并构成建筑物三维模型.而系统控制器则用于设备的接口、同步、控制,数据的采集、记录和传输.
如图1示,系统以汽车为运载平台,车内紧靠驾驶室设有较宽敞的工作台,其上安置有以工控机为主的控制系统.车顶安装有坚固座架1,特制的集成传感器的安装平台安装在座架1上.CCD、L S、D GPS安置在安装平台的相应位置.安装平台
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第3期卢秀山等:车载式城市信息采集与三维建模系统
由下支架2和上支架3两部分组成.各支架均使用φ83的钢管.下支架2与座架1固连,其上装有3个D GPS 接收天线4,上支架相对下支架有360°旋转自由度,以适应不同方位目标的CCD 摄像与L S 的扫描.上支架3的中部装有激光扫描仪L S 及其防护罩5,上支架两侧分别设有托板,每个托板上装有2台CCD 数码相机箱体6,上箱体上还装有摄像机7.上箱体相对下箱体有50°旋转仰俯角,以对高层建筑物上部摄像.所有控制线路密封地与车内工控机相联接.1.1 D GPS 接收机
汽车顶部3台D GPS 接收机的平面布置如图
3所示
,用以实时测定激光扫描仪系统L S 和数码相机CCD 的空间位置.使用专门建立的室外试验场(或室内试验场),预先精密地测定了D GPS 、L S 和CCD 的相对三维位置.
本系统选用NovAtel DL 242L1/L2型GPS 接收机,其后处理动态精度10mm ±0.002mm ,原始数据输出频率和位置输出频率为20Hz ,信号重捕获时间为0.5s (L1)、6s (L2),差分速度精度为±0.03m/s ,时间精度为±102ns.选用的GPS 2600型
天线具有零相位中心及抗电磁波干扰及多路径误
差的特性.使用自行开发的软件,实现单历元相对定位,以获得平台上各传感器的实时三维空间位置.
图3 传感器布置平面示意图
1.2 激光扫描仪
选购的奥地利RIEG L 公司的LMS 2Q140i 280型扫描仪,是一种二维激光扫描仪,在本系统上竖直安装,进行“铅垂面”扫描.主要用以在动态状况下测定被摄物体的高度.该扫描仪的主要性能包括:安全级别属A 级;扫描角度为±40°内;扫描距
离为最小2m ,最大350～700m ;标称精度为±(2.
5～5)cm ;采样频率为28kHz ;最大扫描速度为40
线/s.
1.3 CCD 相机
本系统的CCD 数码相机,用以获取被摄物体的纹理.其基本作业原理是:依据动态GPS 所实时测定的摄站坐标,使用被摄建筑物上二组或三组平行线组,直接获取被摄物的相似的“水平影像”,使用L S 所测得的建筑物高度确定影像放大倍数,按“水平影像”的摄影方向,将建筑物的纹理置于应有的地理位置.位于同一“铅垂线”上的上下两台CCD 相机,用以获取建筑物的特高层部分和建筑
物的一般高度部分.位于同一“水平线”的两台
CCD 相机,可用于特近距离目标物的近景摄影测量,如车祸现场记录等.
基于多片空间后方交会的CCD 数码相机的精确检校[2～5],是建立本系统的重要技术组成.据多次试验,主距与主点坐标的检测中误差均小于1个像素,光学主畸变系数K 1检测中误差小于10-11.
本系统选用日本尼康公司的Nikon D1x 型数码相机,其主要性能指标是:变焦主距为17～25mm 和28～70mm ;芯片像幅为23.7mm ×15.6mm ;芯片分辨率为3008×1960像素.1.4 控制器
本系统控制器为一个集成化的操作平台,安置在汽车驾驶员后.主要功能是:对各传感器进行参数设置、启动和关闭操作,以及对传感器采集的数据实施传输和记录.所采集的数据包括数码相机的影像数据、激光扫描仪的线阵数据以及GPS 定位的伪距观测量和导航电文.
数据采集电控系统硬件设计、研制和优化,包括工控机系统的组成,单片机系统的设计,系统与传感器接口及信号连接的设计和实现.工控机系统是采集软件的硬件平台和传感器接口的硬件平台;单片机系统用于实现CCD 相机的手动和自动拍摄以及GPS 同步信号的发送.
1.5 控制软件功能
本软件的主要功能是配合硬件采集系统,完成以下操作:
(1)全球卫星定位系统GPS 的实时数据采集;(2)激光扫描仪LMS 的实时数据采集;
(3)数码相机的拍摄控制与采集图像的存取和传输;
(4)GPS 数据与LMS 和CCD 数据的“同步”.
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该软件系统在Win98/2000的抢先式多任务操作系统下开发,运用较先进的多线程技术解决了海量数据采集过程的实时、同步和可靠性问题;主要应用Win32下的重叠I/O串行通信和并行通信技术.
1.6 多线程实现
在数据采集系统的设计中,充分利用Windows 提供的抢先式多任务功能,特别是多线程技术和串行通信技术,以实现城市空间信息数据的实时和可靠采集.
在程序的开始,创建了5个串行通信线程,其中3个用于接收GPS的导航电文数据,1个用于设置激光扫描仪的扫描参数,1个用于控制Nikon数码相机.而激光扫描仪的数据采集是通过在程序执行中打开一个线程,通过ECP并行通信得到的. 1.7 串行通信数据采集实现
串口通信Serial Port类产生的对象产生辅线程串口监视线程(Comm Thread),一直在监视着串口事件,相应地调用串口读和写函数.当完成串口通信操作,发送相应的消息通知主线程进行数据处理.主线程除完成串口通信资源的打开、参数配置以及关闭的工作外,还要完成读/写线程的创建及关闭、多线程的协调、数据的中间处理与前端的人机交互等工作.
2 数据处理与三维建模
在多种传感器集成的本车载移动测量系统中, GPS实时提供平台的运动轨迹与方位参数,数码相机CCD以人工设置的各种参数连续进行摄像,扫描仪L S按其自有的频率实施扫描,以获得目标与扫描仪的相对关系.由于多种传感器安置在车上的不同位置,参考坐标系统不同,各传感器采集的数据描述复杂,数据的采样间隔也不一样,因此对各种数据进行了匹配与整合.
2.1 GPS数据处理
基线解算采用加拿大GrafMov6.03软件,该软件具有移动基线单历元解法,可动态初始化.单历元解算过程中的关键问题是快速解算整周模糊度.数据处理中,将三个接收机间的固定基线长度作为约束条件,约束整周模糊度的搜索空间,以提高解算速度和可靠性.基线解算具有正算和逆算两种方法,以尽量减少因失锁而引起的数据丢失[6].
将解算的基线向量作为观测值,用已知的基线长度作为约束,用附有条件的间接平差单历元解算天线坐标.根据天线与其他传感器间的固定关系解算各传感器中心的坐标.
2.2 扫描数据处理[7～8]
激光扫描数据的处理过程可细分为数据的滤波、纠正、分类和特征提取与建模.采用的处理流程是:(1)从数据库中调入原始数据,根据已知参考信息对原始观测值进行概算,将地形数据与地物数据分离;(2)对地物数据进行滤波,去除噪声和遮挡物(如树木等)的影响,得到建筑物数据;(3)根据建筑物特征,对连续扫描的激光测量断面进行整体匹配纠正,得到建筑物特征;(4)根据纠正信息对原始测量数据进行重新计算,得到反映建筑物表面几何特征的三维扫描坐标;(5)提取建筑物的高度以至特征线.
2.3 影像数据处理
研制了被摄目标表面正射投影方向纹理的纠正软件,以及支持Open G L映射纹理的相应结构的纹理的重构软件.
该模块基于视差理论的机器立体视觉,运用车载动态摄像机对同一景物从不同位置成像获得立体像对、辅以GPS定位与激光扫描提取框架模型坐标,通过各种算法匹配出相应像点,从而计算出视差,然后采用基于数字近景摄影测量的方法恢复深度(距离)信息,以提取空间模型的三维坐标.在恢复空间模型的同时,直接进行三维空间信息纹理纠正,并获得纹理信息.最后,建立基于地面三维测量数据的城市环境与工程建筑物的虚拟现实表示的数字近景目标三维城市景观系统.
2.4 三维表达
为适应不同环境的需要,在三维表达方面实现有两种建模系统,即基于地面CCD影像的建模系统和基于地面与空中影像相结合的建模系统.
依据三维空间建模的方法不同,本系统软件具有以下三个功能:
(1)在不具备定位控制基准信息的前提下,仅利用CCD相机获取的影像,利用立体像对的空间关系,并通过相对控制条件的引入,实施光束法平差,建立空间三维模型.
(2)在引入GPS空间定位数据、激光扫描数据和CCD相机影像数据基础上,利用空间的起算基准数据,解算基于此起算标准的空间三维模型坐标,再建立真实三维模型.
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第3期卢秀山等:车载式城市信息采集与三维建模系统
(3)利用空地一体,即基于空中遥感影像与地
面控制点,解算和提取模型框架的空间三维坐标,并辅与地面侧面的纹理影像,建立可视化、可量测化真三维模型.
使用本系统所制作的山东科技大学青岛校区可视化三维模型,如图4所示,其中图(a )为低俯角图,图(b )为高俯角图
.
图4 山东科技大学青岛校区可视化三维模型
3 结束语
(1)集成多台全球定位系统GPS 接收机、二
维激光扫描系统L S 及多台CCD 相机,构建了一
种新颖的车载式城市信息快速获取系统.
(2)本系统联同空对地观测手段,特别是低空倾斜影像航空摄影测量手段,构成了数字城市真三维建模的完整技术,以较高的作业效率为特点.
(3)本系统在多传感器的集成、车内实时控制器硬软件的设计与制作以及基于建筑物平行线组的单片摄像建模的理论与实现等方面的研究工作,对数字城市的实现有明显的作用.
致谢:参加本系统研究工作的还有武汉大学的李必军、李建松、李欣,山东科技大学的宋锐、王健、张纯连、王冬、田茂义、文学东,同济大学的贾盛举,在此一并致谢.本文由卢秀山执笔,冯文灏整理.参考文献:
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08武汉大学学报(工学版)2003
数字城市三维景观模型的建模技术_杨建思
收稿日期:2003-03-12 作者简介:杨建思(1963-),女,江西于都人,副教授,从事计算机应用的研究.基金项目:国家自然科学基金重点项目资助(编号:50238010). 文章编号:1671-8844(2003)03-0037-04 数字城市三维景观模型的建模技术 杨建思,杜志强,彭正洪,黄经南,陈永喜 (武汉大学城市建设学院,湖北武汉 430072) 摘要:在城市规划、 建筑设计中,迫切需要采用现代计算机技术进行辅助规划和设计,而进行计算机辅助规划和设计的基础是先建立已建城市的三维数字景观模型,把城市的地形地貌和各种人工构筑物包括道路、房屋、花园等进行数字化,并以三维虚拟形式进行表现.首先讨论了三维数码城市信息系统的基本概念与要素,然后详细介绍和讨论各种地形地物要素建模技术与方法,最后以深圳为例介绍通过建模方法所建立的城市三维景观模型. 关键词:数字城市;数字景观模型;建模;虚拟现实中图法分类号:T P 391.9 文献标识码:A Modeling technology for 3D landscape models of cybercity YANG Jian -si,DU Zh-i qiang ,PENG Zheng -hong ,HUANG Jing -nan,CHEN Yong -x i (School of U rban Studies,Wuhan U niv ersity,Wuhan 430072,China) Abstract:There is an urgent need to use modern computer technology for aided planning and design in city planning and architecture design.However,the basis for computer aided planning and desig n is establishing the 3D digital landscape model of the built -up area of the city.To accomplish that,w e need to dig itize the city landforms and every kind of artificial architectures including roads,houses,g ardens,and so on,then repre -sent them in the form of 3D virtual reality.First the basic principles of the 3D cyber city information system are discussed.Then,the modeling technology and methodology for various landforms and features are intro -duced and discussed.Finally,Shenzhen City is used as an example to introduce the established 3D landscape model. Key words:digital city;dig ital landscape model;modeling ;virtual reality. 近年来,我国城市的迅猛发展.使许多城市的规划和建设未能有充分的时间和技术手段进行充分的论证,建设项目出现了许多不尽人意的地方.今后若干年,我国的城市化建设将进一步加快,因而迫切需要进一步提高城市规划和设计的效率和水平,而要提高效率和水平,就必须使用计算机辅助规划与设计技术. 多年来,我国的城市规划与建筑设计部门己开始引入辅助规划与设计的软件与技术,例如引用地理信息系统和CAD 技术进行城市规划方案设计, 应用CAD 技术进行建筑设计.但是以前这些技术或者说采用的基础数据都是基于二维的,城市规划部门一般采用二维GIS 进行方案设计,城建设计部门一般在二维电子地图基础上设计三维建筑模型,这种三维模型只是新设计建筑体本身是三维的,周围的其他数据包括已有的建筑物都是二维的,或者按一定规则在二维基础上构造的,它不是实际的三维模型.这样所作的规划方案或设计的建筑在二维上看是协调的或者说单个建筑物是宏伟壮观的,但放到整个城市景观模型上看是不协调 第36卷第3期2003年6月武汉大学学报(工学版) Eng ineering Journal of W uhan U niversity Vo l.36N o.3June 2003
数字城市之三维建模的内容及方法
万方数据
万方数据
数字城市之三维建模的内容及方法 作者：田庆， 李芬， 祈晴晴 作者单位：田庆,李芬(有色金属矿产地质调查中心北京测绘院,北京100012 河北中色测绘有限公司,河北廊坊065201)，祈晴晴(河北中色测绘有限公司,河北廊坊,065201) 刊名： 中国科技纵横 英文刊名： 年，卷(期)：2011(16) 参考文献(4条) 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 2004 2.胡鹏.黄杏元花一新地理信息系统教程 2007 3.穆利娜三维GIS浅析[期刊论文]-测绘标准化 2008 4.韩东数字城市中三维建模的内容与方式探[期刊论文]-科技资讯 2010(34) 本文读者也读过(8条) 1.罗增智数字城市地理空间框架体系构建[期刊论文]-河南科技：上半月2011(9) 2.董明洲.Dong Mingzhou"数字城市"建设初探[期刊论文]-哈尔滨师范大学自然科学学报2000,16(3) 3.王映辉.周明全.Feng Demin.冯德民数字城市"关键技术及模型研究[期刊论文]-计算机工程与应用2001,27(1) 4.赵琪华城市通--数字城市[会议论文]-2000 5.承继成信息化城市与智能化城镇——数字城市[期刊论文]-地球信息科学2000,2(3) 6.丁恺.Ding Kai"数字城市"框架结构建设的初探[期刊论文]-价值工程2011,30(20) 7.刘祖文数字城市及其在城市建设中的应用与展望[期刊论文]-武汉城市建设学院学报2000,17(3) 8.段学军.顾朝林.甄峰.于涛方"数字城市"的概念、框架与应用[期刊论文]-现代城市研究2001(3) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/934367841.html,/Periodical_zgkjzh201116101.aspx
三维物体建模系统
摘要 机器人模拟系统在飞速发展的同时，对现实世界的外界环境问题进行分析的能力上的不足成为遏制其继续发展的瓶颈之一。近年来，人工智能领域取得的研究成果为这一问题的解决找到了出路。环境建模技术是自主式移动机器人导航研究中的一个重要环节。 在分析当前普遍采用的一些环境建模方法的基础上，本文尝试着介绍了一种新的环境建模方法—“二维半”描述，即使用二维信息量予以至两个关键参数进行建模。本文旨在介绍通过应用人工智能技术、三维建模技术、OpenGL图库、计算机图形学及“二维半”方法，描述如何构建一个三维建模系统，基本实现标准体、复杂物体等三维物体的建模，完成图形建立、修改、删除，模型的平移、旋转、颜色填充等功能，为机器人环境建模奠定了基础。本建模系统在物体真实感方面有待增强，对三维物体的二维半描述仍需进一步深入研究。 利用特征、二维半、动力学模型和知识，对空间三维物体进行建模，可在某种程度上弥补现实环境信息提取和知识搜索上的不足，不但有望最大限度地减缩冗余数据，而且保证了原有信息不过分丢失。同时还很好地解决了描述细腻与数据量、复杂度、广阔性以及高效率等矛盾间的对立程度，并可应用到物体建模系统的空间分析功能的可行性。三维物体建模是机器人高效完成担负使命的基本条件，同时也是地理信息、智能楼宇管理和野战场景虚拟构建的前提性基础，在众多科技领域中都有着重要的应用。 关键词：人工智能；三维物体建模；二维半 I
Abstract With the rapid development of Robots simulation system, the ability which to analyze the external environment problem of the real world become insufficient, and this problem become one of the bottlenecks that curb its continued development. In recent years, the results in the field of artificial intelligence research have found a way to solve this problem. Environmental Modeling technology is an important element in autonomous mobile robots navigation study. Base on analyze the environmental Modeling which current widespread use, this article attempts to introduce a new modeling method –‘2.5D’ description, which use the information of two-dimensional and one-two key parameters modeling. The article aims to describe how to construct a three-dimensional modeling system through the application of artificial intelligence technology, 3D modeling, OpenGL library, Computer graphics and ‘2.5D’method, then implements the standard body, complex objects, such as 3D modeling, and completes functions include graphics creation, modification, deletion, model translation, rotation, color filling and so on, lay the foundation of robots environment modeling. In the modeling system, photorealistic of objects need to be enhanced, and a further study need to be done in the 2.5D semi-described of 3D objects. To some extent using features, 2.5D, dynamic model and knowledge of space objects 3D modeling can make up the inadequate study on the reality of environmental information extraction and knowledge search, and that not only is expected to reduce to the maximum data redundancy, but also ensure the original information minutes lost. On the same time as a good solution to the contradictions between delicate description and data volume, complexity, broadness and the high efficiency of the antagonism, then apply to the space of object modeling system to analyze the feasibility. 3D modeling is one of the basic conditions of robot undertake and efficient complete mission, as well as premise and foundation of geographic II
常用三维移动扫描车型号及参数(精)
常用三维移动扫描车型号及参数 三维移动扫描车型号1：拓普康IP-S2移动测量系统 仪器介绍： 拓普康IP-S2移动测量系统成功解决了多维空间信息采集的瓶颈，采用卫星定位、惯导测量等融合定位方式，利用集成的360°相机和多重激光扫描设备，可以快速地提供精确的多元数据流，并且可在线进行数据更新，节省了大量的人力物力。 目前，在全球已有近千套IP-S2移动测量系统成功服务于城市景观漫游（如三维数字街景数据采集）、道路及管线设施普查、公众安全等领域。 产品特点： ● 精确记录具有空间参照信息和时标信息的RGB点云及视频影像 ● 高精度GPS+GLONASS信号跟踪 ● 惯性测量单元辅助导航定位 ● 获取道路及周边地物的3D特征 ● 获取道路沿线360°全景影像 ● 快速、简易的安装和拆卸 特性说明：
可同时获取具有空间和时标信息的RGB点云及360°影像双频GPS+GLONASS 定位IP-S2主控单元使用多传感器实时获取精确的车辆位置和姿态。由于双频GNSS接收机能同时跟踪GPS和GLONASS信号，从而使IP-S2应用范围更广，尤其在有遮挡的城市区域。内置IMU连续不间断的监控车辆的运动和姿态，即使行驶在有障碍物、隧道等没有GNSS信号的情况下，IP-S2系统也能跟踪定位车辆的位置。 车轮编码器 车轮编码器提高了定位精度和可靠性。安装在后轮的车轴上，编码器可以检测每个轮子的转动。车辆姿态是通过比较两轮之间的转动速度而精确计算得到。 激光扫描仪（可选） 三个2D激光扫描仪能够获取道路路面及两侧的高分辨率3D点云，并且不受光线条件的影响。IP-S2系统利用高精度的点云数据和GPS时间能够定期进行道路形状、位置和属性等的检测。 360°全景相机（可选） 360°全景相机连续捕获球面影像。影像与点云的完美结合大大提高了三维分析功能。高度集成的安装支架，易于快速安装和拆卸IP-S2的安装支架将所有的传感器集成到一块，易于快速、简易安装和拆卸。运输箱能够装入整个安装支架，为IP-S2系统提供了保护和安全运输。 一台笔记本即可完成任意工作，高集成度系统的配置仅需要车里放置一台笔记本。从数据采集到处理再到分析都可以使用同一台笔记本完成。 技术指标：
三维数字城市建模技术
三维数字城市建模技术 发表时间：2017-10-16T16:33:38.407Z 来源：《基层建设》2017年第18期作者：梁莉 [导读] 摘要：数字理念应用于城市规划，工程检测，交通服务，政策决定等方面，并在应用中进一步推广了数字应用的纵深发展。 天水三和数码测绘院甘肃省 741000 摘要：数字理念应用于城市规划，工程检测，交通服务，政策决定等方面，并在应用中进一步推广了数字应用的纵深发展。使用较为先进的信息化手段，能够为城市的规划、建设、管理、运营以及一些应急措施的应用发挥良好作用。三维数字城市的建模，能够在很大程度上有效提高政府的实际服务和管理水平，从而有效增强城市的管理效率，为有效节约城市资源发挥重要的作用。 关键词：三维数字；城市建模；建模技术 1引言 城市三维空间信息则具有直观性强、信息量大、内容丰富等优点。三维GIS作为一种能够综合地处理各种空间和属性信息的工具在城市规划、国土监测、交通管理、辅助决策等方面都有广泛的应用，随着人们对三维GIS的认识的不断深入，对城市三维信息需求的不断增加进而提出了三维城市模型的概念。通过对三维GIS中三维城市模型理论及相关的技术方法的探讨，对今后三维城市模型的研究有更为深刻的认识，为今后的工作提供指导。 1.1数字城市概述 随着信息技术的高速发展，美国率先提出了国家信息基础设施和全球信息基础设施计划，随之越来越多的国家加入到全球信息化的行列，从而演变出了数字城市的基本概念。数字城市主要是通过对空间信息的应用，构筑一个虚拟的平台，其中，关于一些社会资源、基础设施、自然资源、人文以及经济方面的信息和内容，能够通过数字形式进行有效获取，从而为社会和政府提供众多的服务。通过数字城市的建设，能够为实现城市信息的综合应用，提供良好的效果。可持续发展是当前社会的重要发展原则之一，对于社会生产生活具有重要影响。建设数字化的城市，能够有效促进可持续发展，增强城市的发展效力。 1.2数字城市是数字地球建设中的重要节点，在实现数字地球计划中占有举足轻重的地位。数字城市建设随着计算机水平的提高，目前正向三维数字城市方向快速发展。自“数字地球”的概念提出以来，在国际国内已引起广泛的关注。数字城市作为数字地球的一个节点，是数字地球中一个不可缺少的重要组成部分。数字城市的建设不仅仅是城市地图的数字化和大比例尺地图测绘、计算机化，它有自身的技术体系。因此，进行相关技术的研究和理论的探讨对数字城市的建设不仅是必要的，而且是必须的。数字城市的建成将为城市各行各业提供权威的、唯一的、通用的空间信息平台，有力促进各部门地理信息资源共享与应用，充分发挥地理信息在政府宏观决策、应急管理、社会公益服务、人民生活改善等方面的作用。 2三维技术构建及建模方法 数字城市需要一个逼真的模拟，实时动态的环境中，考虑到硬件限制和虚拟现实系统。数字城市建模和模拟的动画要求建模方法有一个显着不同的数字城市建模模型分割和纹理映射技术。目前众多世界城市虚拟场景结构在以下方面：基于模型和BR这两种方法可以实现在3DSMAX中验证。多边形模式是第一次使用的建模技术，用一个小平面来模拟表面，从而形成各种形状的三维对象的一个小的平面可以是三角形，矩形或其它多边形，但在实践中更多的使用三角形或矩形。多边形建模的，直接创建基本几何体，根据要求修改调整对象的形状，或使用放样面片建模，组合对象创建的虚拟现实工程，多边形建模的主要优点是简单、方便、快捷，但它产生一个光滑的表面，因此适于构建规则形状的对象，如大多数的人造物体的多边形建模技术是困难的，同时可根据要求，只可通过调整的参数建立的虚拟现实系统该模型可以得到不同的分辨率的模型的虚拟场景的实时显示的需要和适应。 目前实现三维建模的方法大致有以下几种：一是直接利用三维建模软件，如计算机辅助设计软件（AutoCAD）、三维动画渲染和制作软件（3DStudioMax）等工具人机交互式三维建模；二是直接利用GIS的二维数据和高度信息建立三维模型，但这种方法只局限于规则对象的建模；三是基于数字摄影测量原理对物体快速建模。随着数据采集技术的不断发展和自动化，根据三维激光点云数据自动构建三维模型正成为研究的热点。 3三维数字城市建模技术 3.1数字摄影测量技术 数字摄影测量技术的飞速发展与高分辨率卫星影像的出现，使三维数据大批量地快速获取已成为可能。这种建模方法主要的原理是基于遥感影像数据，根据遥感影像之间的相互关系，利用数字摄影测量的基本原理，建立相应的交会模型，进而得到实际地物点的三维坐标，并且建立数字地表模型，再通过相应的纹理映射关系，实现三维景观模型的建立。该技术能够帮助设计人员进行目标建筑物的几何空间与高程数据的快速构建，并且精度高、快速成像。因此，数字摄影测量技术在三维建模中具有十分重要的作用。 3.2航空摄影测量技术 在三维建模领域，航空摄影测量技术的应用较早，在多年来的发展中，已经非常成熟。使用该技术，能够创建立体环境，实现三维模型数据的位置、高度、形状信息的快速与准确获取。然后结合外业纹理采集与正射影响屋顶信息能够进行精细三维模型的构建。然而该技术对建筑物纹理进行提取的过程中，侧面纹理无法被有效获取，因此，同新时期我国的精细化城市三维建模的要求不符。 3.3机载/车载激光扫描技术 在对该技术进行应用的过程中，所构建而成的模型在细节方面可以被充分的表现出来，因此能够形成较高的精度，不需要进行大量的外业就能够完成建模。然而，在应用该技术提取数据的过程中，需要经历复杂的算法过程，可供操作的软硬件短缺，在构建三维模型的时候，应对大量的数据进行应用，如果三维场景模型范围较大，那么在后期传输、存储数据以及浏览的时候，难度较高。 3.4倾斜摄影测量技术 在对近景测量技术和航空摄影技术进行综合应用的过程中，就产生了倾斜摄影测量技术。使用倾斜摄影技术时，能够有效及时地获取到较为丰富的空间影像情况，还能够将其分级别地进行应用，这对于三维建模工作的有效进行，具有较为明显突出的作用。倾斜摄影技术主要是通过倾斜的角度进行成像的，因而，相较于传统的直观角度，这种技术能够让用户们从多个角度进行观察，对于形象、直观地展示地理实际形态具有重要作用，有效改善了正射影像的不足之处。该技术可以从多个层面对建筑物进行观察，同时也能够对贴图纹理进行批量提取，拥有较快的建模速度，也能够更加真实的对地物周边环境进行反映，同时仅需要应用少量的数据就能够完成建模。该技术已经成
数字城市建模标准
三维数字xx建模标准 3D-City Model database standard 三维数字xx建模标准 3D-City Model database standard _______________________________________1范围 本标准规定了三维数字城市建筑物模型、景观模型产品的质量特性及其应达到的要求，包括三维数字城市建模的软件环境、几何特征、命名规则、建筑物、场景制作要求、纹理烘培要求、数据格式、成果验收等。 本标准适用于三维数字城市模型制作、检查验收与质量评定。 2术语 精度accuracy 建筑物模型building model 景观模型landscape model 渲染render 纹理texture 材质material 3总则 （1）为了统一鄂尔多斯市东胜城区三维数字城市建设的技术要求，及时、准确地为鄂尔多斯市东胜城区三维数字城市建设提供正确的基础数据，适应鄂尔多斯市东胜城区三维数字城市建设发展的需要，制定本规范。 （2）本规范适用于鄂尔多斯市东胜城区三维数字城市建设。 （3）统一采用3DMAX
8.0建模，在MAX软件中单位设置为Meter。 （4）正式作业前，应了解委托方对鄂尔多斯市东胜城区三维数字城市建设的技术要求，搜集、分析、利用现有资料，对与实际不符的资料及时提出。作业收尾，做好资料整理、工作总结工作。 （5）具体制作过程中，除应按本规范执行外，尚应符合行业内虚拟现实有关标准的规定。 4模型制作质量要求 模型制作的质量要求通过对模型的数学基础、建模范围、模型面、模型精度、层级结构、技术要求等质量特性来描述。 4.1数学基础 4.1.1精度 （1）建筑物基座平面精度： ≤30cm （2）建筑物基顶部高差精度： ≤30cm （3）建筑物其它特征平面精度： ≤50cm且小于量测对象间距尺寸的10% （4）建筑物特征内部精度： ≤30cm且小于量测对象间距尺寸的10% （5）建筑物任意特征间点、线、面量测间距精度： ≤50cm且小于量测对象间距尺寸的10% （6）景观地形直线部分与CAD误差小于4CM，曲线部分与CAD误差小于8CM
三维建模软件概述
三维建模软件概述 三维建模软件概述 一、市面上软件概览（一）国外软件1.CATIA CATIA是英文Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM一体化软件。在70年代Dassault Aviation 成为了第一个用户，CATIA 也应运而生。从1982年到1988年，CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的CATIA 软件分为V4版本和V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX 平台，V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台。V5版本的开发开始于1994年。为了使软件能够易学易用，Dassault System 于94年开始重新开发全新的CATIA V5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。法国Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企业。其产品以幻影2000和阵风战斗机最为著名。CATIA的产品开发商Dassault System 成立于1981年。而如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认。其销售利润从最开始的一百万美圆增长到现在的近二十亿美圆。雇员人数由20人发展到2，000多人。CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位。CATIA V5版本是IBM和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。CATIA V5版本具有：1.重新构造的新一代体系结构为确保CATIA产品系列的发展，CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。2.支持不同应用层次的可扩充性CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。3.与NT和UNIX硬件平台的独立性CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。4.专用知识的捕捉和重复使用CATIA V5结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。5.给现存客户平稳升级CATIA V4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4用户，V5年引领他们迈向NT
第1章 了解三维建模
第1章了解三维建模 人们生活在三维世界中，采用二维图纸来表达几何形体显得不够形象、逼真。三维建模技术的发展和成熟应用改变了这种现状，使得产品设计实现了从二维到三维的飞跃，且必将越来越多地替代二维图纸，最终成为工程领域的通用语言。因此三维建模技术也成为工程技术人员所必须具备的基本技能之一。 本章学习目标 了解三维建模技术的基本概貌； 了解三维建模取代二维制图设计的必然性； 了解三维建模技术的发展历程、价值和种类； 了解三维建模技术及其与CAD、CAE、CAM等计算机辅助设计技术之间的关系； 掌握三维建模的方法。 1.1设计的飞跃——从二维到三维 目前我们能够看到的几乎所有印刷资料，包括各种图书、图片、图纸，都是平面的，是二维的。而现实世界是一个三维的世界，任何物体都具有三个维度，要完整地表述现实世界的物体，需要用X、Y、Z三个量来度量。所以这些二维资料只能反映三维世界的部分信息，必须通过抽象思维才能在人脑中形成三维映像。 工程界也是如此。多年来，二维的工程图纸一直作为工程界的通用语言，在设计、加工等所有相关人员之间传递产品的信息。由于单个平面图形不能完全反映产品的三维信息，人们就约定一些制图规则，如将三维产品向不同方向投影、剖切等，形成若干由二维视图组成的图纸，从而表达完整的产品信息，如图1-1所示。图中是用四个视图来表达产品的。 图纸上的所有视图，包括反映产品三维形状的轴测图（正等轴测图、斜二测视图或者其他视角形成的轴测图），都是以二维平面图的形式展现从某个视点、方向投影过去的物体的情况。根据这些视图以及既定的制图规则，借助人类的抽象思维，就可以在人脑中重构物体的三维空间几何结构。因此，不掌握工程制图规则，就无法制图、读图，也就无法进行产品的设计、制造，从而无法与其他技术人员沟通。 毋庸置疑，二维工程图在人们进行技术交流等方面起到了重要的作用。但用二维工程图形来表达三维世界中的物体，需要把三维物体按制图规则绘制成二维图形（即制图过程），其他技术人员再根据这些二维图形和制图规则，借助抽象思维在人脑中重构三维模型（即读图过程），这一过程复杂且易出错。因此以二维图纸作为传递信息的媒介，实属不得已而为之。
信息采集系统解决方案
信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础，为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环，对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据，包括流量、速度、密度等，目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集，各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据，包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等，主要是通过和公安相关的数据库进行对接，此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求，需要建设一套统一的，具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面，本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入，另一方面，当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时，可以使用该接口进行数据接入，不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后，根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点，开发相应的交通信息数据对接程序，逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。
2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样，开发语言和系统运行的环境均存在差异，不具备统一的技术特性；另一方面，考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源，应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状，选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势，可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析，以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术，必要时可以两种方式并举，提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性，避免恶意攻击访问，避免恶意数据窃取，可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行：
三维建模要求规范-基本知识
实用标准文档三维建模规
城市三维建模是为城市规划、建设、运营、管理和数字城市建设提供技术服务的基础，是城市经济建设和社会发展信息化的基础性工作。城市三维模型数据是城市规划、建设与管理的重要基础资料。为了建设市三维地理信息系统，规市三维建筑模型的制作，统一三维模型制作的技术要求，及时、准确地为城市规划、建设、运营、管理和数字城市建设提供城市建筑三维模型数据，推进城市三维数据的共享，特制定本规。项目软件及数据格式 1、项目中使用的软件统一标准如下： 模型制作软件：3DMAX9 贴图处理软件：Photoshop 平台加载软件：TerraExplorer v6 普通贴图格式：jpg 透明贴图格式：tga 模型格式：MAX、X、XPL2 加载文件格式：shp 平台文件格式：fly 2、模型容及分类 城市建模主要包括建筑物模型和场景模型。 2.1、建筑物模型的容及分类
建筑物模型应包括下列建模容： 各类地上建筑物，包括：建筑主体及其附属设施。含围墙、台阶、门房、牌坊、外墙广告、电梯井、水箱以及踢脚、散水等。 各类地下建筑物，包括：地下室、地下人防工程等。 其他建（构）筑物，包括：纪念碑、塔、亭、交通站厅、特殊公益建（构）筑物以及水利、电力设施等。 全市建筑物模型分为精细模型（精模），中等复杂模型（中模），体块模型（白模）。市全市围主要大街、名胜古迹、标志性建筑等用精模表示，一般建筑物用中模表示，城中村、棚户区等用白模表示。 2.1.1、精细复杂度模型（精模） 2.1.1.1、定义：精细模型为，能准确表现建筑物的几何实体结构，能表现建筑物的诸多细节，对部分重要建筑景观进行重点准确制作表现的模型制作方式。 2.1.1.2、一般制作围：城市中主干道两旁的主要建筑物、主干路十字路口的主要建筑，电信、移动、金融中心大楼，火车站，重点政治、经济、文化、体育中心区建筑，包括标志性建筑物，城市中知名度高的名胜古迹、地标性建筑（如大雁塔、钟楼等）。 2.1.1.3、制作方式：精细制作，不仅能反映实际建筑的大小，整体结构，而且能反映建筑物的细节结构。贴图效果好，带光影效果。用户看上去感觉就是实际的建筑、真实度高。 2.1.2、中等复杂度模型（中模） 2.1.2.1、定义：为了保证大规模数字城市在平台上流畅运行，并能准确表现建筑物的几何实体结构，在不影响建筑物真实性几何结构的基础上，可以忽略部分实体结构，对部分建筑景观进行简单制作表现的模型制作方式。 2.1.2.2、一般制作围：城市中非主干道两旁的主要建筑物、城市临街小区居民楼和其
三维建模方案
CAD 三维建模技术的发展 摘要：随着现代先进机械设计方法的快速发展，受CIMS 计算机集成制造系统、并行工程(Concurrent Engineering,CE)、敏捷制造(Agile Manufacturing,AE)的影响，对CAD 三维建模方法提出了新的要求，文章着重介绍了三维设计的优点及其发展历程。 关键词：CAD;三维建模方法；发展趋势 1 CAD 技术的概念 CAD(Computer Aided Design)是利用计算机 强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程 技术人员完成工程或产品的设计和分析的一种技 术。自1950 年诞生以来，已广泛应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等相关 领域。随着产品设计效率的飞速提高，现已将计 算机辅助制造技术(Computer Aided Manufacturing ，CAM) 和产品数据管理技术(Product Data Management，PDM)、计算机集成制 造系统(Computer Itegrated manufacturing system，CIMS) 及计算机辅助测试(Computer Aided Testing，CAT)融于一体。文为开始，CAD 三维建模技术至今已经历了线框模型、表面模型、实体模型方法，以及正在发展中的特征建模、行为建模方法。 2.1线框模型(wire-frame model) 线框模型是指用多边形线框来描述三维形体的轮廓得到的模型；采用数据结构：顶点表＋边表；其优点在于简单，仅需要端点信息；缺点：信息不完整，有二义性，不能用于NC 加工等。 2.2表面模型(surface model) 表面模型是指用有序连接的棱边围成的有限区域来定义立体的表面，再由表面的集合来定义立体所得到的三维模型。 表面造型是在线框造型的基础上发展起来的,它的产生应归因于航空业与汽车业的迅猛发展。由于飞机及汽车制造中遇到的大量自由曲面问题,在当时只能用多截面视图和特征纬线的方法来表达,在制造上依赖于用油泥模型来近似模拟曲面,因而人们开始研究新的更先进的描述手段——光滑曲面,由于表面造型比线框造型增加了有关 面边(环边)信息以及表面特征、棱边的连接方向等内容,从而可以满足曲面求交、线面消隐、明暗色彩图、数控加工等应用,使在CAD 阶段建立的模型数据在CAM 阶段可用。表面造型在工程中得到广泛的应用，但曲面模型只能表达形体的表面信息,对有限元及零件的物性计算等方面无从 开展,满足不了工程优化设计的需求。 2.3实体模型(solid model) 2 CAD 三维建模方法的发展 自上世纪70 年由MIT 林肯实验室的 I.E.Sutherland 发表的人机通信的图形系统博士论实体模型：随着技术的进步,计算机辅助工程
基于航测的数字城市三维建模技术
基于航测的数字城市三维建模技术 [摘要]本文概述了数字城市的研究背景及意义，详述了数字城市三维模型的建设方法，重点讲解基于航测的数字城市三维建模技术的步骤，最后概述数字城市的未来发展状况及存在问题。 [关键词]数字城市数字城市三维模型基于航测的三维建模方法 0引言 数字城市的概念来源于数字地球，是数字地球的重要组成部分。同时数字城市也是信息技术发展的必然趋势，城市景观重建是数字城市的首要步骤和重要内容。随着城市化进程的进一步深入，城市建设和管理所需要解决的问题的复杂性和需要处理信息的广义性，都是前所未有的。在城市信息化建设过程中，二维空间数据一直作为空间信息基础设施框架重要的数据内容，其在城市规划、交通、市政等各领域应用广泛，但传统的二维数据很难表现城市三维空间形态的多样性和复杂性以及相互之间的关系。城市三维空间信息则具有直观性强、信息量大、内容丰富等优点。随着人们对三维GIS的认识的不断深入，对城市三维信息需求的不断增加进而提出了数字城市三维模型的概念。 1概述 数字城市三维模型由于其在城市规划、地籍管理、旅游、交通及环境仿真等领域显示出了巨大的潜力，已成为众多领域研究的热点。三维模型是以三维的手法进行建模，模拟出一个三维的建筑场景效果。规划者可以模拟在数字场景中任意游走驰骋、飞行缩放，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。对规划及参观者来说是一种全新的体验，并能产生强烈的共鸣。 2数字城市三维模型的建设方法 数字城市三维模型数据生产是建设城市三维地理信息系统的核心。三维模型的精度和建模效率直接影响着三维GIS系统的实用性和建设周期，同时也是城市规划、建设与管理部门进行空间分析并做出正确决策的保障。在三维模型中除了建筑物的基本平面位置及高度信息外，还需要表达建筑物的色彩纹理与几何外形特征，这些色彩纹理与几何外形特征往往体现三维对象特别是建筑物对象的独特风格。现将比较有代表性的几种建模方式列出： （1）使用航空影像以及地面摄影对建筑物特征线进行自动提取。这种方法获取速度最快，成熟的DEM数据及DOM数据生产技术路线能快速重建三维场景中的地形数据，同时在立体环境下，能快速准确获取建筑物等三维模型数据的位置，形状及高度信息，真实展现城市风貌。但获取几何信息不够完整，需要外业采集建筑物侧面纹理。
三维建模软件概述与分析
三维建模软件概述 近年来，各种三维建模软件在国内得到广泛应用，国内在三维软件方面的研发也日益成熟，下面我就根据网上查到的内容进行综合整理，分成三部分进行阐述，一是综述，二是国外三维建模软件，三是国内建模软件，四是应用评论优劣。 三维设计软件现在有很多，目前用的最多的有SolidWorks软件。SolidWorks的设计思路十分清晰，设计理念容易理解，模型采用参数化驱动，用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程，生成三维零件和装配体模型；再根据工程实际需要做出不同的二维视图和各种标注，完成零件工程图和装配工程图。从几何体模型直至工程图的全部设计环节，实现全方位的实时编辑修改，能够应对频繁的设计变更。另外还有UG，PROE等，UG属于高端三维软件，PE属于中端三维软件，所以就功能来讲显而易见，当然学习起来UG肯定要比PE 难点，PE比较容易上手一些，UG可以集设计、加工、编程及分析与一体化，尤其在模具及加工编程方面比较突出，PE在外形设计方面比较方便些，PE的设计过程为全参设计，UG设计为全参+半参设计，各有优缺点，就目前来讲，PE的使用率还是占据多数份额，但近来UG有赶超的发展趋势，毕竟是高端软件的一体化发挥作用的结果。下面我就网上查到的资料将常用及不常用的三维建模软件予以详细说明。 国外软件 一CATIA CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM一体化软件。在70年代Dassault Aviation 成为了第一个用户，CATIA 也应运而生。从1982年到1988年，CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的CATIA 软件分为V4版本和 V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX 平台，V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台。V5版本的开发开始于1994年。为了使软件能够易学易用，Dassault System 于94年开始重新开发全新的CATIA V5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。 法国 Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企业。其产品以幻影2000和阵风战斗机最为著名。CATIA的产品开发商Dassault System 成立于1981年。而如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认。其销售利润从最开始的一百万美圆增长到现在的近二十亿美圆。雇员人数由20人发展到2，000多人。 CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界 CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事