信息技术 数字城市三维建模不同软件应用研究 杜金莉 安徽省第一测绘院 安徽合肥 ２３００３ １ 摘要：本文结合三维数字城市发展现状，介绍了几款不同的三维建模软件，分析比较不同软件建模的技术方法，详列了各自的优缺 最。以供选择项目合适的技术方案。 关键词：数字城市；三维模型；基础地理信息数据库 三维模型数据，是指按照城市的大比例尺地形图、高分辨率卫 星图或航拍图，通过数据采集人员野外进行实地建筑外观及构造资 料，并结合建筑高度，利用三维建模软件真实地建设城市三维建筑 模型。模型数据在尺寸、材质上都严格按照地形图及实际采集资料 进行制作，所制作完成的模型数据与现实的物体几乎一致，逼真度 达到９５％以上。 １三维数字城市发展现状 随着ＧＩＳ技术的飞速发展和“数字城市”建设的推进，在数字城 市建设的过程中，很多城市都建立了三维数字城市。三维模型数据 能够直观地、全方位地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场 景信息，让人有身临其境的感觉。不同于传统的地形图和沙盘，三维 数字城市的模型可以随时修改，而且可以提供城市信息的查询与分 析功能。 目前比较常用的三维建模软件有：ＥＳＲＩ公司的ＡｒｃＧｌｏｂｅ、 Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的３Ｄ Ｍａｘ软件，Ｃｏｏｇｌｅ公司的Ｇｏｏｇｌｅ Ｓｋｅｔｃｈ Ｕｐ软 件，街景工厂Ｓｔｒｅｅｔ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｍａｒｔ ３Ｄ等等。这些软件基本实现了对 三维对象的显示、查询、漫游、空间分析等功能，它们在技术水平、性 价比、效率上各有千秋。下面介绍几款在数字城市三维建模中常用 的软件，通过对比分析，列出各自的特点，以供使用者制定合适的技 术方案。 ２不同三维建模软件的技术研究 ２．．３Ｄ ＭＡＸ ３Ｄ ＭＡＸ是基于Ｐｃ系统的三维动画渲染和制作软件。广泛应 用于工业设计、建筑设计、多媒作、辅助教学以及工程可视化等 领域。３Ｄ ＭＡＸ很容易上手，界面简单，操作便捷，软件价格低廉，性 价比很高，很多公司都运用这款软件进行三维建模。但是利用这款 软件进行三维建模自动化程度低，大量的建筑物纹理，需要通过人 工用相机或其他手段采集，然后结合Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ人工贴图，这需要大 量的人力、物力和时间，给项目工期和大范围的三维建模带来一定 的障碍。 ２．２街景工厂Ｓｔｒｅｅｔ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｓｔｒｅｅｔ Ｆａｃｔｏｒｙ系统是Ａｓｔｒｉｕｍ公司推出的全自动三维模型处理 系统，它能够快速、全自动地处理倾斜影像，在极少人工干预的情况 下提取高精度的真实三维模型，是目前市场上相对先进的三维建模 技术。它通过全自动地对倾斜影像成果进行空三加密、几何处理、多 视匹配、三角网构建，提取出典型地物的纹理特征，并对该纹理进行 可视化处理，最终得到具有量测意义的真实三维模型。同时，也将建 模时间从传统方式的以周计算提升到现在的以小时计算，大幅提升 了三维模型的生产力。它具有高精度传感器模型和基于ＧＰＵ的并行 处理能力，能够自动地处理各种平台和任何相机的大量影像，并快 速完成处理，提供经过完全纠正的、没有变形的分幅影像和高精度 三维纹理数据库。它可以制作出逼真的建模场景，构建不同层次细 节度下的三角网模型，在精度、自动化、开放性等方面都体现出卓越 的优势。 ・２０９・ 利用街景工厂制作三维模型条件很多。首先，街景工厂软 件要几百万一套，一般没有实力的单位承担不起；其次，要通过倾斜 摄影进行航飞获取数据源，并进行野外控制测量，这些都要付出昂 贵的经济成本。它的优点是自动化程度高，只需少量的人工干预对 于高层建筑或建筑物密集地区，倾斜摄影时影像被遮挡的地方，通 过外业相机拍摄相片来弥补。可以节省时间成本，大大提高了效率。 ２．３ Ｓｍａｒｔ ３Ｄ Ｓｍａｒｔ ３Ｄ是一套基于图形运算单元ＧＰＵ的快速三维场景运算 软件，它是基于简单连续的二维影像，生成最逼真的实景真三维场 景模型，无须依赖激光点云扫描系统或ＰＯＳ定位系统。这套软件能 接受各种硬件采集的各种原始数据，包括大型固定翼飞机，大中小 型无人机，街景车，手持式数码相机甚至手机等，并直接把这些数据 还原成连续真实的三维模型。它对于照片拍摄要求不高，并且数据 处理的过程效率很高，整个处理过程不需要或只需少量人工干预， 通常可以在数小时内完成数据处理。可基于真实影像运算生成超高 密度点云，并以此生成基于真实影像纹理的高分辨率实景真三维模 型，对真实场景在原始影像分辨率下的全要素级别的还原达到了很 高的级别。对于大型海量城市级数据及高精度的精细到毫米级的模 型，能够体现它的优势。另外，它的兼容性很好，能够输出包括０ｂｊ， ｏｓｇ（ｏｓｇｂ），ｄａｅ等通用格式，能够方便地导人各种主流ＧＩＳ应用平台， 而且它能生成超过２Ｏ级金字塔级别的模型精度等级，能够流畅应 对本地访问或是基于互联网的远程访问浏览。 ３数字城市三维建模的选择 各地在数字城市建设中都生产了基础地理信息数据库，包括 数字线划图数据、数字正射影像图数据、数字高程模型数据等。在 建设三维模型时可以充分利用这些数据。利用数字正射影像图 （ＤＯＭ）、数字高程模型（ＤＥＭ）叠加文理数据建模，并通过车载激光 雷达、野外数据拍照采集等方法解决三维纹理数据获取，利用这种 组合用３Ｄ Ｍａｘ进行三维建模是比较好的方法。这是目前建设三维 数字城市最常用的软件及方法。３Ｄ Ｍａｘ不太适合大范围的三维建 模，因为３Ｄ Ｍａｘ人工干预的工作量大，速度慢，人工成本和时间成 本都会很高。 对于大范围的三维建模，比较适宜使用街景工厂或Ｓｍａｒｔ ３Ｄ自 动化程度高的软件建模。利用倾斜摄影后自动制作三维模型，再加 少量的人工干预，可以达到快速成图，而且效果完美。通过实验，利 用街景工厂或Ｓｍａｒｔ ３Ｄ制作２０平方公里三维模型，只需一个作业 员３０天的工作量，这个效率是其他软件难以媲美的。 综上所述，要根据提供的数据源和需要达到的三维效果，综合 考虑时间成本、经济成本来选择使用哪款软件，从而制定适宜的技 术方案。 参考文献： ［ＩＩ李成名，王继周，马照亭．数字城市三维地理空间框架原理与方法 【Ｍ】．北京：科学出版社，２００８．
