数字延吉三维虚拟系统的建立与规划审批应用

　　【摘要】数字延吉三维虚拟系统在高科技的三维虚拟地理信息系统迅速成长的时代背景下应运而生的，应用于城乡规划、建设和管理的海量信息数据系统，突破了原有地理信息服务体系，改变了以往只依据二维平面的狭隘工作模式添补了三维可视化地理信息服务应用技术，适应了现代城市发展的需要，使之成为行之有效，高速、快捷、准确的立体服务体系。

　　【关键字】三维虚拟系统，数据，服务

　　数字延吉三维虚拟城市系统

　　以延吉市为例，延吉市是一个朝鲜族聚居地具有独特的民族民俗的边陲城市，近年来随着城市化进程的不断扩大，城市建设也已经不再满足于单纯的项目开发而是有目的、有秩序地朝着建设具有地方特色、民族特色的方向发展，数字延吉三维虚拟城市的建立在近几年的城市规划应用与实践当中起到了积极的作用，系统是通过三维手段，依据城市基础数据对城市地理信息特征运用电脑技术建模，运用vrmap三维数字城市管理系统对城市数据进行数字化处理完成具有海量数据的、可视化空间的地理信息服务平台，它是对广泛意义上的“数字城市”的一种形象的表现模式，是利用三维数字化技术完成的直观化、科学化、人性化的综合性地理信息服务平台。

　　二、数字延吉三维虚拟城市系统的建设

　　2.1地形制作

　　第一，通过立体相对(DEM)自动生成数字高程模型，数字高程模型(DigitalElevationModel，缩写DEM)是一定范围内规则格网点的平面坐标(X，Y)及其高程(Z)的数据集，它主要描述区域地貌形态的空间分布，DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，它与卫星影像数据叠加，形成虚拟仿真地貌特征。数字延吉三维虚拟城市系统主城区(DEM)采用的是1：500(DEM)对地形结构进行高精度的描述，市区以外部分利用DEM拼接工具叠加的分别是1：10000和1：50000精度的(DEM)地形共6500多平方公里，分级叠加地形数据大大降低了三维虚拟城市的系统资源占有，保障了系统在电脑上的正常运行，保障了地理信息服务的覆盖规模。

　　第二，数字化(DOM)卫星影像数据，大面积的卫星影像数据庞大，应用到三维虚拟系统中必须进行数字化处理转化成为tab文件，使用三维虚拟系统编译导入工具形成真实虚拟城市地面纹理。

　　第三，通过人工采集数据的方式制作地面构筑物，例如：道路、河流、桥梁、公园、广场等，制作构筑物的模型是建立地形的补充，是对虚拟城市实时浏览的真实感和动态浏览效果的修饰。它的制作是利用数码近距摄影收集图像数据，通过photoshop平面编辑软件处理，利用三维软件工具建模贴图模拟的真实现状，并通过模型匹配工具结合数值高程值匹配出地面构筑物各个顶点的高程，导入vrmap三维虚拟系统。

　　2.2建筑物模型制作

　　建筑物模型是数字城市三维虚拟系统的重要组成部分，也是占据系统数据的主要角色，在制作三维虚拟模型时的原则上应遵循计算机的软件、硬件基本配置要求把这些模型分为三个等级即：精细模型、一般模型、简模等三种体块表现模式来保障系统正常运行，而数字延吉三维虚拟城市系统采取的是全部精细建模，特色是突出重点建筑，表现全部场景真实，对于标志性建筑精细度达到了0.3~0.5米，对于其他居民区等非重点建筑精细程度可以达到1.2米左右，城区内共有建筑物5000栋左右。模型具体制作流程大体分三步：

　　第一，近距数码摄影采集，是利用数码相机拍摄建筑物各立面影像，这是呈现虚拟城市的第一步，高质量的数据影像采集成果是虚拟城市场景美观、准确的前提，所以数据采集工作应做到有规范、有秩序、有类别的拍摄，要反映出建筑的各个立面及整体效果，在拍摄时应避免树木、车辆、行人的遮挡，要有利于建模时能够准确的把握建筑的具体结构。

　　第二，数码影像加工处理。首先应当对数据影像成果进行分类统计，在地形图上标记出每组照片所对应的位置关系。利用photoshop平面编辑软件矫正立面，对于重复建筑结构应截取其中一组或一部分，如一个单元的窗子和门、一个楼层的窗子等可以重复使用的，作为贴图矫正。调整其亮度、对比度、饱和度等并以2的幂次方储存为jpg格式。

　　第三，建模贴图。利用三维软件(3dmax)导入二维平面数据，结合数码照片分析每栋建筑的结构特点抓住其主要特征，用线描出建筑平面轮廓，挤出建筑物高度去除底面，然后进行细部处理建模，模型要求精而简，取舍得当，分离出相同材质的面附上贴图并调整贴图大小、位置、UV值，选择整体建筑塌陷命名，输出3ds格式文件，对于临街建筑应适当考虑临街面建筑结构、典型广告牌匾、凸出门斗等。

　　3. 矢量数据叠加

　　矢量数据的叠加使得数字城市三维虚拟系统在广泛应用上提供了精确地二维理论依据，丰富了虚拟城市的数据内涵，提高了它的实用性价值。目前，大多数城市数据使用的都是dwg格式文件，矢量叠加需要把dwg文件转化为shp格式文件，利用三维虚拟软件编译工具导入，如：道路红线、道路中心线、绿线、控制详细规划、高压走廊、市政管线数据等并添加注记等属性信息。

　　三、数字延吉三维虚拟城市系统的应用

　　1、数字延吉三维虚拟城市系统

　　数字延吉三维虚拟城市是利用三维虚拟城市对城市的规划、建设和管理所进行的辅助决策平台，利用虚拟技术的仿真视觉效果的感观认识和虚拟技术的真实数据的理性思维从辅助城市规划设计到决策管理部门的直观、准确、充分的数据服务平台，它为城市建设和发展倡议的制定提供了丰富的有力证据。

　　相关应用技术特点：

　　1.1紧密结合延吉市规划审批业务，利用三维虚拟场景，根据规划方案数据建设三维地理信息(用地界线、规划方案三维模型)虚拟场景，实现现状与方案、方案与方案间的对比分析，综合周围环境基础设施特点决策规划方案的可取性;实现规划指标分析，每个方案在规划审批过程中都可以查询到用地面积、建筑面积、容积率、绿化率、停车泊位等指标供规划审批部门参考;规划审批档案管理，包括已通过的审批方案模型、审批项目会议纪要、规划法律法规等。

　　1.2从GIS和测绘角度保证了数据的精确性。数字延吉三维虚拟城市是采用高精度的城市基础数据完成的，为系统应用和规划分析提供准确数据信息服务。

　　1.3提供C/S、B/S两种操作模式。局域网必须用户安装客户端通过C/S模式任意浏览操作、查询和分析;政府专网用户通过网络B/S浏览的模式在专网发布的虚拟城市网络中为延吉市开展远程规划，地理信息共享等多项选择。

　　数字延吉三维虚拟城市是利用高科技手段完成地理信息化建设，承载着政府决策对城市发展定位的重要使命，它为政府实施倡议性规划建设提供了重要的地理信息资源保障，城市无论是项目的选址还是项目的审议都是通过数字延吉虚拟场景进行专家论证综合分析，对预建项目的周边经济发展、人文地貌、地形结构、交通组织、市政建设情况再结合三维场景中的二维矢量数据如道路红线、绿线、控制性详细规划等海量数据信息，结合延吉市“一山两河”或“延龙图经济一体化”等长期规划发展倡议，根据数字延吉的调查统计信息支持由规划审批部门对城市进行科学性、前瞻性、全局性的规划决策规划审批。

　　数字延吉三维虚拟城市正积极的努力开发利用其海量城市信息资源服务体系，建立更多领域的服务机制，完成一系列政府部门业务空间应用系统，形成城市空间地理信息资源深度开发和综合利用的体系框架。

　　参考文献

　　[1]徐晓林，数字城市的概念http://www.sinoth.com

　　[2]杨开忠、沈体雁.浅析数字城市.北京规划建设2001

　　[3]刘晓艳，林珲，张宏等.虚拟城市建设原理与方法.北京：科学出版社，2003