资源与环境科学

叶现代农业科技曳圆园园9年第22期基金项目北京市教委科技计划面上项目野新农村建设中乡村景观的建设与保护研究冶曰北京农学院基础科学基金项目遥作者简介赵群渊1973-冤袁女袁讲师袁博士遥研究方向院资源与环境遥感遥*通讯作者收稿日期2009-10-15改革开放以来袁随着经济的快速发展袁我国城市化进程取得了前所未有尧举世瞩目的成就遥在城市建设快速发展的同时袁也给城市规划和管理带来了许多新问题袁对城市规划和管理提出了越来越高的要求袁任务越来越繁重袁信息种类多样化尧多变化袁传统的手工处理方法已经不能适应现代化管理的要求袁只有采用新技术尧新方法才能满足现代城市发展日益增长的需要遥而数字城市三维模型和城市空间地理信息是综合利用计算机虚拟现实技术尧仿真技术尧GIS技术和数据库技术袁通过有机的结合实现城市三维再现袁并建立人机实时交互操作的空间信息系统遥因而三维的城市空间地理信息技术将以其鲜明的技术特点和应用前景袁在城市的建设规划管理中发挥巨大的作用遥1三维可视化系统应用现状随着计算机技术的不断发展袁GIS的软件不断升级袁地形的建造从开始的2维或2.5维袁到现在3维模型的实现已经成为可能遥实际上三维模型的建立可以应用在许多方面袁如急救服务渊对服务地点的快速通达冤尧城市规划渊规划对象的选址尧社区规划尧公众参与尧设计评审冤尧无线电通信渊高层建筑对无线通讯的干扰冤尧建筑渊环境被保护与被破坏冤尧市政设施管理渊供水尧排水尧电力袁道路尧轨道交通基础设施冤尧市场与经济开发渊位置选择袁宣传鼓动冤尧地产分析渊楼层空间与土地可用性冤尧旅游与娱乐渊城市景点宣传尧路线尧新到游客印象冤尧电子商务尧环境渊污染影响冤尧军事尧教育与学习等[1-3]遥自20世纪80年代以来袁国外已陆续对三维建模及应用开发加大投入袁军转民的产品也逐渐增多袁为民用开发与应用的产品也越来越广泛和普及遥在纽约基于GIS尧可以获得三维的本城市地理与几何信息的查讯系统纷纷出现遥如城市信息技术与电信渊DOITT冤安装的这类系统袁其应用范围遍及环境保护尧安全和刑事遥实力较强的技术开发公司袁如解析测量技术公司渊AnalyticalSurveysInc.Technology袁ASI冤袁为纽约开发了GIS和正射影像数据袁从GIS中获得建筑物高度数据袁从正射像片上获得地表纹理而建立三维模型遥环境模拟中心渊EnvironmentalSimulationCenter袁ESC冤开发了各种3D模型用于曼哈顿及其他城区袁它们的特点是可标识到各摘要为了全面尧综合地安排城市空间袁合理利用土地袁实现对城市景观的合理规划和管理袁对城市景观三维可视化系统进行了研究遥利用数据三库渊DEM尧DOM尧DLG冤一体化管理的功能袁并基于数字摄影测量工作站(DPW)在VRMAP软件下建立三维城市模型遥利用航空相片袁通过数字摄影测量工作站制作数字地面高程模型渊DEM冤及正射影像渊DOM冤袁两者通过地理坐标叠加套合袁生成地表模型遥然后对模型进行编辑和贴纹理袁建筑物顶面的纹理可以从航空像片及DOM上提取袁侧面的纹理要用数码相机在实地拍摄遥对于独立地物渊如树尧电杆尧花坛等冤可用VRMODEL或3DMAX单独建立袁力求形象逼真遥对于建筑物尧街道渊包括路坎冤尧独立地物渊包括树尧路灯尧花坛等冤尧三维注记等袁将三维模型与地表模型精确套合袁在统一的坐标体系中逼真表现三维景观袁从而为三维空间信息的查询和分析奠定了基础遥对城市实体的数据进行采集与数字建模袁并将三维城市景观模型应用到城市景观设计袁城市景观规划袁城市景观评价袁城市景观设施查询等领域袁建立三维可视化应用系统袁实现对应用系统的三维可视化操作和分析遥结果表明上述方法切实可行袁所形成的城市景观三维系统能够实现对城市景观的规划和管理遥关键词城市景观曰三维模型曰可视化曰数据库曰山东青岛中图分类号TU984文献标识码A文章编号1007-5739渊2009冤22-0254-03StudyonUrbanLandscapeThree-dimensionalVisualizationSystem要要要TakingQingdaoCityasanExampleZHAOQun1MAXiao-yan1*GANYu-liang2HUZhen-biao2渊1BeiJingAgricultureCollegeDepartmentofLandscapeArchitecture袁Beijing102206曰2QingdaoMunicipalInstituteofSurveyingandMappingSurveyinShandongProvince冤AbstractInordertomakeareasonablearrangementofurbanspace袁makerationaluseoflandontheurbanlandscapetoachieveareasonableplanningandmanagement袁theurbanlandscapeofthree-dimensionalvisualizationsystemwasstudied.Inthispaper袁basingonthreelibrarydata渊DEM袁DOM袁DLG冤integrationofmanagementfunction袁anddigitalphotogrammetryworkstation渊DPW冤袁three-dimensionalmodelofthecitywasbuilt.Byusingofairphotographs袁throughdigitalphotogrammetricstationonthegroundelevationmakingmodel渊DEMandDOM冤袁thegeographicalcoordinatesweresuperimposedtogether袁andthesurfacemodelwasgenerated.Andthen袁themodelwaseditedandtexturepasted.TopsurfacetextureofthebuildingswasextractedfromtheairandphotographonDOM.Obliquetexturewasobtainedonthegroundbydigitalcamera.Independentfeatures渊suchastrees袁poles袁flowerbeds袁etc.冤couldbeusedtoestablishseparateVRMODELor3DMAXforseekingrealisticimage.Inordertoreviewtherealperformanceofthree-dimensionallandscapeintheunifiedsystemofcoordinates袁inbuildings袁streets渊includingHomRoad冤袁independentfeatures渊includingtrees袁streetlamps袁parterre袁etc.冤袁three-dimensionalnotes袁andsoon袁three-dimensionalmodelandsurfacemodelwerenestedprecisely.Thismethodmadethefoundationforthree-dimensionalspaceofinformationinquiryandanalysis.Applyingittotheurbanlandscapedesign袁landscapeplanning袁urbanplanning袁evaluationoftheurbanlandscape袁andlandscapelandscapefacilitiesinquiry袁three-dimensionalvisualizationapplicationsystemwassetup袁andtheapplicationsystemforvisualizationandanalysisoperationswasrealized.Theresultsshowedthattheabovepracticalmethodwaspracticable袁andtheurbanlandscapeofthree-dimensionalsystemcouldberealizedinplanningandmanagementofurbanlandscape.Keywordsurbanlandscape曰three-dimensionalmodel曰visualization曰database曰QingdaoShandong城市景观三维可视化系统的应用研究要要要以青岛市为例赵群1马晓燕1*甘宇亮2胡振彪2渊1北京农学院园林系袁北京102206曰2山东省青岛市勘察测绘研究院曰冤资源与环境科学254叶现代农业科技曳圆园园9年第22期三维地形库相关数据统计信息现存的各种数据库数据的获取和预处理野外调查其他图形处理纹理配准高程数据匹配数字化和数据的输入GIS库的建立渊GIS三维地形库,属性库,空间数据库袁图库冤数据的管理查询袁检索袁更新数据的处理尧分析和应用城市景观开发与评价城市景观三维显示城市景观管理城市景观规划图1城市景观三维可视化系统框架商用楼层空间袁为进一步换算到具体单元的需要成为可能遥在加拿大最大的城市多伦多袁城市规划局建立了该城市的数字三维模型来支持规划管理工作已有10多年历史遥瑞士苏黎世理工大学的Gruen教授有一个研究项目是为西欧各国的典型欧式风格的城市建立三维模型袁目前已有苏黎世尧汉堡尧伯尔尼等遥20世纪90年代中期袁由英国公司生产出具有高质量摄影真实感的建筑视图遥他们为了在伦敦全城各部分进行不同精度的测量袁采用1颐100比例尺详细地测量了门窗尧立面尧屋面形态[4]遥2城市景观三维可视化系统框架城市景观三维可视化系统框架见图1遥航片或卫片主要用于在三维地表上生成相应的基本纹理曰文化特征数渊GIS冤是一些测绘得到的矢量数据袁拥有精确的地理坐标和各种特征编码袁用于描述各种人文景观象和自然景观袁如建筑尧道路尧电力电话线和杆尧塔桥梁等各种森林尧河流等袁在三维地形数据库在三维地形数据库中这些特征数据是要借助于与特定三维模型和特定理纹来表达遥当对这些数据整理编辑校准和组织以后袁通过特定的软件功能很强的工具对其进行集成袁然后可以通过一些预览工具做少量调整袁最后即可以建造生成出所需要的三维实时可视化地形遥3城市景观三维可视化系统关键技术3.1三维景观模型的建立3.1.1DEM数据遥DEM数据使用了国标格式袁处理方法是先使用Microstation软件把DEM数据展绘到通用的dgn格式的文件中袁再使用ARCGIS软件的三维分析模块袁把dgn文件转换成栅格数据grd格式袁然后利用ARCTOOLS中的数据转换工具把grd格式数据转换成需要的usgs格式遥利用航空相片袁通过数字测量工作站制作数字地面高程模型渊DEM冤及正射影像渊DOM冤袁两者通过地理坐标叠加套合袁生成地表模型遥此外DEM也可采用地形图上的等高线生成遥3.1.2由全数字摄影测量工作站采集三维的二进制模型数据遥利用航空相片袁通过数字测量工作站制作数字地面高程模型渊DEM冤及正射影像渊DOM冤袁两者通过地理坐标叠加套合袁生成地表模型遥此外DEM也可采用地形图上的等高线生成曰需要用Photoshop软件把tif格式的文件转换成bmp文件才能使用遥3.1.3导入模型数据袁生成初级三维景观模型袁然后对模型进行编辑和贴纹理袁建筑物顶面的纹理可以从航空像片及DOM上提取袁侧面的纹理要用数码相机在实地拍摄遥对于独立地物渊如树尧电杆尧花坛等冤可用VRMODEL或3DMAX单独建立袁力求形象逼真遥3.1.4对三维模型按地物类分类遥大致可分为建筑物尧街道渊包括路坎冤尧独立地物渊包括树尧路灯尧花坛等冤尧三维注记等曰将三维模型与地表模型精确套合袁在统一的坐标体系中逼真表现三维景观袁从而为三维空间信息的查询和分析奠定了基础[5-