青岛市城市三维仿真系统建设
时间：2013-08-07浏览： 次责任编辑：四川拓图测绘仪器
1. 项目背景
城市三维仿真是数字化城市建设的高新技术平台，它将整个城市的空间设施通过数字化建模载入计算机，构建出虚拟的城市空间，是现代化城市建设的必备工具。
青岛市城市三维仿真系统是青岛市十一五基础测绘规划项目，规划要求：采集和搭建前海一线及市区主要区域三维仿真数据库，真实记录青岛市的地形地貌、城市空间和主要地段建筑物的三维轮廓，形象直观地反映青岛市的城市发展状况和城市空间；实现在三维可视化环境中的信息查询、统计和分析，为政府决策和城市建设提供基础测绘保障。
青岛市勘察测绘研究院于2010年9月开始城市三维仿真系统的建设，由150人的技术团队历时一年基本完成。
2. 建设内容
建立基于青岛市域范围的城市三维仿真系统平台，利用市内四区已有 “3D”（DEM、DOM、DLG）数字产品成果，建立前海一线（西起团岛，东至麦岛）及市区主要区域（包括市南、市北、四方区、李沧区、崂山区浮山以南海尔路以西）面积约120km2的三维仿真数据库。三维仿真数据库包括空间数据库和属性数据库。空间数据库主要是城市三维景观仿真模型，包括建筑物及附属设施模型、道路及附属设施模型、水系模型、树木模型、路灯模型，用来实现对现实城市的三维描述。属性数据库用来存放模型的属性信息。
开发城市三维仿真系统平台，实现对虚拟空间多种模式的交互浏览、空间与属性双向查询、统计、分析等功能。其中，针对国土局房产交易中心等部门的业务需要，设计了房产交易信息查询功能。
图1. 技术流程图
2.1 三维仿真数据库
2.1.1 建筑模型制作
建筑模型场景制作面积约120km2，根据建筑表现复杂程度不同，建筑模型分为三类：精细模型、普通模型和矢量楼块。有86.3 km2作为主要制作区域，模型制作以精细模型为主和普通模型为辅；其他区域模型以普通模型和矢量楼块为主，地标性建筑用精细模型表示。
图2. 主要制作区域
2.1.2 典型区域制作
为突出三维表现效果，选取了奥帆中心周边地区（SN07区）为试点区域，对该区域内进行精细化建设，制作内容包括：建筑模型、道路及其附属设施、植被和其他模型。其中包括有大量特殊形态的雕塑、不同比例的微缩景观等，其数量大约为100个左右。
图3. 奥帆中心制作区域
2.1.3 交通设施制作
制作内容包括道路路面和道路附属设施。考虑系统平台数据量影响，主干道两侧路灯使用三维符号库中的路灯模型表示，内容与实际一致。其它道路两侧路灯用象征性符号表达。场景中除8条主干道外的其他道路利用高质量地面影像上叠加道路中心线表示，并在中心线上标注路名。
图4. 主要道路及附属设施范围图
2.1.4 三维符号库建设
共收集15类地物，200多种符号模型符号，其中包括：路灯、垃圾箱、行道树、消防设施、通讯交接箱、电力设施、报刊亭、电话亭、公交站亭、交通标志牌、交通信号灯、路名牌、灯箱霓虹、信息亭、售货亭。下图为行道树符号库。
图5. 行道树符号库
2.2 三维仿真系统功能实现
2.2.1 场景可视化漫游功能
DEM、DOM和城市三维景观模型数据能叠加显示，实行漫游操作时，有整体感，即可实现大范围高空的漫游。在漫游过程中可实时改变各种飞行参数包括飞行高度、速度、方位控制等。查询方式手动漫游、自动漫游、跟踪浏览和行走、驾驶等多视角浏览。
2.2.2 场景控制
可灵活设置场景浏览速度和高度，控制场景图层显示，指定飞行路径，对场景进行截图，还可在如顶视图、自动正北、全屏显示和正常显示之间进行切换。
2.2.3 交互查询分析功能
在三维仿真系统中，可以利用SQL语言实现多种方式的信息查询，包括各种基本信息、统计信息的查询；也可以实现距离量测、面积量测、剖面分析等空间分析功能。
属性查询功能
利用该仿真系统，可在三维场景中用鼠标选中某栋建筑，可查询这栋建筑的相关信息，如建筑名称、建筑高度、所属社区等等。
图6. 属性查询
距离、面积、高程量测
点击仿真场景里的任意两点，系统可直接计算出两点间的距离。系统中提供的测量距离、面积和高程的工具使用简单，用户只需要在场景中点击鼠标就能完成量测功能。
快速信息查询
在信息框中输入或选择目标名称，就能够在三维仿真系统中将该目标选中并居中显示。三维仿真系统能够实现对场景中所有数据的正向查询和反向查询，以道路查询为例。
图7. 道路快速查询并定位
统计分析
本系统设置了房屋专题查询统计和高级查询统计两个功能。房屋专题查询统计只针对场景中的建筑模型，包含了自定义属性查询，按建筑层数、高度、材质快速查询，按楼层、高度、材质快速统计。高级查询统计分析可以针对场景中所有数据层根据SQL语言进行查询统计。
图8. 房屋专题查询统计并生成报表（按房屋层数）
图9. 自定义属性查询并生成统计图（湛山社区房屋层数统计）
图10. 高级查询统计（POI查询）
空间分析
包含剖面分析和通视分析。在场景地面上点击两点，可以查询两点间的地形剖面图，了解地形走势。用户在场景中设置观察点和目标点后，利用通视分析功能可分析两点间是否可以通视。
图11. 剖面分析
图12. 通视分析
信息标题：青岛市城市三维仿真系统建设
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