城市是區域經濟、政治和文化中心，是現代產業高度集聚的地區和國民濟持續發展的載體，創造和集聚著國家巨大的物質財富，在我國濟社會發展中起著主導和帶動作用。「數字城市」是物質城市以二進位制形式在計算機中的再現和反映，是以資訊科技（尤其是地理資訊科技）為核心、以網路技術為支撐的城市資訊管理與服務體系，「數字城市」的建設任務就是利用現代高科技手段，充分收集、整合、挖掘城市各種資訊資源，建立面向**、企業、社群的資訊平台、應用系統以及政策法規保障體系。本文結合專案實際，**了三維數字城市工程建設中的模型建造的精度和標準問題。
三維城市模型（3dcm）是對真實城市的三維數位化表現，它突破傳統平面地圖的限制，通過對地形、地物的數位化三維模擬，提供給使用者乙個與真實生活環境類似的虛擬城市環境，通過對三維虛擬城市的數位化管理，可為城市規劃、建設與運營提供可持續發展的資訊化服務，從而提高城市空間資訊共享和利用水平，提公升城市整體資訊化管理水平。
當前，三維「數字城市」的研究與實踐已十分廣泛，武漢市三維數字地圖旨在搭建武漢市三維數字模型資料庫，並建立三維資料的更新與維護機制，在此基礎上，建成服務於城市規劃設計與審批、城市建設和運營管理的空間資訊平台。
一、三維城市模型製作精度
三維城市模型是建設三維數字城市的基礎和載體。三維模型的製作精度直接影響視覺化表現效果，模型製作越精細，場景表現效果越逼真。但是，高精度的三維空間資料不僅會嚴重影響系統速度，同時也增加了模型建造成本，延緩了模型生產進度，因此，確定三維模型的製作精度，是專案初期就要考慮的問題。
三維模型的製作精度應滿足軟體系統的功能需求，因此，模型的建造應立足於應用；同時考慮到後期功能擴充和技術發展趨勢，還應留有公升級的餘地。綜合考慮各種因素，武漢市三維數字地圖專案的模型建設確立了以下原則：
1、根據系統需求劃分不同的lod模型
三維城市模型應分為多個級別進行建造，不同級別對應不同的簡化程度和不同的應用領域。一般來說，為保證三維瀏覽效果，通常對重要地物採用較高精度，普通地物則對應簡單模型；同時，由於應用領域的差異，也需要對地物進行不同程度的簡化，如：巨集觀分析與統計（天際線分析）只需要表現地物輪廓和高度，而微觀分析（如：
日照分析）則需要對窗台、陽台進行建模，精度較高。總的來說，三維模型lod的確定應綜合考慮各業務部門的需求，使最終成果能為各個應用領域服務。
武漢市三維數字地圖專案將城市模型參照建築劃分為4個精度級別，即體塊、基礎、標準、精細。4個級別的模型分別對應的主要功能依次為：城市空間形態與分布、虛擬漫遊、輔助規劃設計與審批、建構築物精細管理等。
2、不同區域採用不同的lod模型
由於城市不同區域在功能定位上的差異，不可能採用統一的精度來建造，因此下一步工作是要將各級lod模型分配到城市不同區域。由於實際情況的複雜性，對劃分為同一級別精度的區域，又依據區域條件的差別，在精度上做一些細微的區分。在實際工作中，將基礎模型擴充為基礎模型和高精度基礎模型，將標準模型擴充為標準模型和高精度標準模型。
武漢市三維數字地圖專案對中心城區主要街道和標誌性建築、風景名勝與保護建築採用標準模型和高精度標準模型進行建造，新建小區採用標準模型建造，一般地區採用高精度基礎模型建造，低矮房屋和城中村等採用體塊和基礎模型表示，待建地區則採用體塊模型表示。
3、不同lod模型的三角麵片數應有明顯的區別
劃分不同的lod級別，不僅是系統功能實現的需要，而且對系統效率的提公升，有著較大的幫助。大規模高精度三維場景的實時瀏覽是三維系統的瓶頸之一，為達到動幀的重新整理率，常用的方法是對複雜模型建造多級lod模型，由軟體系統在執行時根據當前視點實時載入。因此，不同的lod模型在資料量上應有明顯的差異，以使lod的切換能顯著提高系統速度。
武漢市三維數字地圖專案中，精度最高的建築有6級lod，相鄰lod資料量基本保持在3～4倍，圖1是不同lod模型序列的示意。
4、紋理畫素與模型的幾何面尺寸匹配
三維模型包括幾何和紋理兩部分，應使各級lod的紋理畫素大小與幾何面相匹配，高精度模型需要更多紋理進行表示,模型越精細，單張紋理畫素越小。目前，關於紋理畫素的選擇還沒有相關規範，多由建模人員根據經驗判斷。
5、能夠進行後期的擴充公升級
模型的建造應在滿足現有系統功能需求的同時，充分考慮到系統在各部門應用時可能產生的新的需求，在後期公升級過程中，盡量利用成果，在加快模型建設的同時節省製作費用。
二、維城市模型製作標準
過多年的研究，地學、資訊科技和法律專家形成了「資訊標準是前提、資訊共享是目的、資訊共享立法是保證」的共識。要滿足地理資訊共享的需要，使地理資訊共享在實踐上具有可操作性，必須構建三大體系：技術支撐體系、標準支撐體系、政策支撐體系。
其中，標準支撐體系主要由5個部分組成：資料採集標準、資料處理與製作標準、資料管理與維護標準、資料分發標準、資料服務及應用標準。
1、模型建造單元分割槽
數字城市的建設是乙個長期的過程，要有步驟、有重點、分區域地展開，在模型建設前，應根據城市現狀，對建模區域進行分割槽，作為模型建造的基本單元；在建設過程中，先對典型區域進行試點，然後逐步鋪開。
武漢市三維數字地圖專案模型的建造以規劃編制單元的劃分為依據，結合現有路網狀況，將全市域劃分為519個區域，其中主城區194個分割槽，如圖2所示。
2、資料採集標準
武漢市三維數字地圖專案的始資料報括：dem、dom（衛星影像、航空影像）、dlg（1:2000、1:
500地形圖）、雷射測量與掃瞄資料、建築物底部輪廓資料、規劃圖紙，以及通過實地採集的**、錄影等，這些資料是製作三維模型的基礎，要保證模型建造的正確性，必須從源頭保證資料的規範性，因此，需要有相關標準。基礎地理資料應滿足以下標準：
所有的地理資料採用相同的座標系，並且能夠準確匹配；
相鄰的dem和dom圖幅之間沒有裂縫；
dem接邊區域的同名網格點高程應一致；
dom影像包含座標定位資訊；
建築物底部輪廓應封閉，且包含相關屬性（建築名稱、樓層數、層高、用途等）。
對於外業紋理拍攝工作，應在模型建造單元分割槽的基礎上進一步細分，乙個紋理資料採集分割槽的房屋數量一般控制在20～30幢之間。由於紋理往往決定了場景的整體效果與逼真程度，因此對紋理的獲取也應制定相關規範，其主要內容包括：拍攝日期、天氣及時點的要求；各類地物的攝影技巧（建築、橋梁、綠化、城市公共設施等）；相片解析度及清晰度；相片的命名規則等。
3、資料處理與製作標準
三維模型資料處理包括圖形資料處理與影像處理兩部分，其中，圖形資料處理分為二維向量圖形處理和三維模型製作，柵格處理分為影像處理和相片糾正。
當前，gis領域已有完善的dlg、dom處理工具和流程，並形成相關標準和規範，這裡不再贅述。下面主要討論三維模型的製作。三維模型製作標準主要包括以下9個方面：
（1）模型座標系
具有統一的三維地理座標是建造大規模三維場景和應用系統的基礎。武漢市三維數字地圖系統建設以國家1:2000和1:
500地形圖為基礎，以使該系統能與其他gis和測量系統相容。為使三維模型能夠順利、正確地匯入資料庫，所有座標都應基於統一的座標系。
（2）模型的基本單位
城市大比例尺地形圖通常採用採用平面座標系，以公尺為單位，因此模型建造也應以公尺為基本單位，按實際地物的實際尺寸建模，尺寸精度根據該模型所處的lod級別而定。
（3）模型的製作
三維數字地圖主要用於表現城市外觀風貌，考慮到資料量的問題，應只對室外可見部分建模，在製作過程中，應在保持地物基本形狀和特徵的基礎上，儘量減少麵片數量。對這部分的內容，應有詳細的規範，並提供驗指標（如圓柱的邊數、球的段數設定等）。
（4）模型定位參考點
每個模型必須有用於定位的參考點。定位參考點是模型的區域性座標系的點，用於精確定位模型的空間位置，這對於引用三維場景中相同或類似的地物非常有用（如：電桿、路燈、交通燈等）。
武漢市三維數字地圖建模規定：模型的定位點為地形圖上該地物外接矩形的中心，縱向為模型最低點。
（5）模型的高度
模型的高度，尤其是建築物高度，根據不同細節程度模型的表現需要，可採用以下三種方式確定：體塊模型、基礎模型的建立，可根據現有二維gis資料（如：樓層數）確定建築物及其他要素的高度；質量要求較高的模型，可採用航片立體相對、雷射測高儀或lidar確定建築物及其分段部位的高度；精細模型從建築設計圖或施工圖獲得。
（6）樣條曲線∕面的使用
樣條曲線∕面能用較少的引數細膩地表現連續表面，但轉化為通用格式（如3ds）後會帶來巨大的資料量，因此模型的製作盡量不採用樣條曲線∕面，或者在使用後將其轉化為折線，而後進行曲線∕面優化。
（7）相片處理
對於實地拍攝的相片，必須先進行透視矯正，然後進行色調的調整，對於標準級別以上的模型，還需要清楚遮擋物，以獲得良好的視覺效果，最後根據地物所在的分割槽編號、建築編號規範紋理名稱。
（8）紋理對映
紋理對映只採用散射貼圖（diffuse）和透明貼圖（opacity）。三維建模軟體通常都支援豐富的紋理對映方式，但通用交換檔案格式通常只支援有限的幾種，因此，紋理對映應只採取最常用的貼圖方式。
（9）模型的製作工具與成果提交形式
採用建模工具製作的模型以兩種方式提交：一種為建模工具預設的格式（如：max檔案），一種為轉換的3ds檔案，並以資料夾的形式提供紋理，模型檔名、資料夾的名字應相同。
三、結語
三維「數字城市」建設是一項龐大的的系統工程，在設計時就要依據專案應用需求和資訊共享需要，確定好三維模型的精度和製作技術標準，保證成果滿足設計要求和應用要求。應該看到，目前三維「數字城市」建設還沒有乙個針對城市多尺度複雜三維物件的統一的三維數學模型，對三維真實物件的模擬還依賴人的驗和技巧；同時，幾何lod模型還不能利用體塊模型和精細模型自動離散生成中間層次模型，需要手工製作離散的多級模型，影響了模型生產效率，也是影響模型通用性的乙個主要方面，尚有許多任務作需要進一步深化研究。
三維建模課程標準
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pro e考試第三期三維數字建模師評分標準
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課程標準 武漢市黃陂區職業技術學校 2014年3月 一 課程性質與任務 課程性質 三維動畫設計與製作 是中等職業學校 計算機及應用 專業動漫設計與製作方向的一門專業核心課程。培養具有良好的三維動畫繪製基本知識與創作技巧，從事三維動畫製作 設計 創意 編輯等工作的中等專業人員。本課程建議安排在二年級完...