佛山市三维城市展示技术设计书

1 佛山市三维城市展示技术设计书 1 概述 术背景 随着二十一世纪的互联网技术、计算机技术、 3S（ S/术、虚拟现实、航空与航天技术等的飞速发展，给地理信息技术手段带来前所未有的变革，利用高分辨率卫星影像以及航空像片，通过对影像的平面、高程、结构、色彩等的数字化处理，按照统一坐标无缝拼接而成可以迅速建立三维影像数字地图，人们可以直观的从影像上判读处山川、河流、楼宇、道路。借助传统平面地图的概念，叠加空间矢量数据，地物兴趣点数据、以及三维模型数据形成区域或城市可视化三维数字模型。与传统平面地图或平 面数字地图相比，三维影像数字地图突破平面地图对空间描述二维化、三维空间尺度感差、没有要素结构与纹理信息等诸多限制，通过对真实地形、地物的数字化三维模拟和五维表达，提供给使用者一个与真实生活环境一样的虚拟城市环境，通过对三维虚拟城市的数字化管理，为城市规划、建设与运营管理提供可持续发展地信息化服务，减少信息孤岛，大力提高城市空间信息共享和利用水平，提高城市整体信息化管理和经营管理水平。 目 背景 增城市金站城市建设测量队主要定位于满足增城市规划局规划业务和测量队规划测绘业务对空间地理信息的需求，同时着眼于面 向增城市政府，致力于提供一个基于网络的三维地理信息系统集成管理与发布 平台 ，运行在市政府专网上，以实现增城市金站城市建设测量队能够面向市政府提供基础地理信息服务。 目一期目标 项目一期目标要求 基于最新的增城市数码航拍数据（ 数字高程模型数据（ 2 建立增城市域 1615 平方公里的三维影像框架模型，建立鹤州村与坑背村（合计约 1白水寨（合计约 6新塘汽车产业基地（合计约 38增江两岸（合计约 10旅游风景名胜区的三维模型及区域规划三维效果模型，以及 趣点）数据 库，系统要求能运行在增城市政府内网上，面向市政府、三街六镇提供相关空间信息服务，系统维护由增城市金站城市建设测量队来执行。 2 技术路线 利用航空影像 、卫星数据、数字高程模型和其它的 2D 或 3D 信息源，包括 据集层等创建的一个交互式三维地形场景环境，实现基于三维地形场景的交互式鸟瞰、飞行等任意角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览、查询、定位。 首先将已经纠正的航片或卫星影像以及高程数据（ 载在到 ，并对这些数据的格式进行转换，然后进一步生成 式的文件，形成 需要的“数字地球”三维地形场景。接下来在 ，导入三维地形场景，在进行二维、三维信息和地理信息系统数据文件（ 加载，并在 进行编辑操作，形成真实、准确的 3D 地理模型，进而生成真实的三维城市立体景观。 项目投入人员：项目管理人员、相片采集人员、模型制作人员（地形模型、建筑模型）、航测数据制作人员、矢量数据制作人员、软件开发人员。 3 数据提供要求 1） . 航空影像 ：航空影像图 (1:2000 精度 )； 2） . 数字高程模型图： 1： 2000； 3） . 数字化矢量地图： 1： 1 万、 1： 2000、 1： 500； 4） . 规划测绘数据； 5） . 建筑物外表纹理； 6） . 规划设计数据； 7） . 地物编码应尽量与国家地理要素的编码一致，并归类分层。数据编码应按照 其他主流）软件空间数据组织方式，以利于数据交流和共享。 3 4 数据制作 础数据处理 数据：增城数码航片数据、增城 据、地名数据、路网矢量数据、境界、河流、水域、山脉数据、标志性建筑的文字信息、图像信息、视频信息等数据； 标系统、高程系统、数据格式 1) 所有数据 采用 1980 西安坐标系 2) 1985 国家高程基准 3) 卫星影像数据及 据格式为 *) 矢量、文字、标注数据为 *式 5) 三维建筑模型为 *式 6) 所有建筑照片图像格式为 *式 有数据状况分析 1) 影像图数据； 2) 据（局部需根据大比例尺地形图进行更新）； 3) 数字地形图数据； 4) 地名数据。 础地形模型的建立（ 需数据整理） 1) 航片数据与矢量数据对比； 2) 据与影像的对比； 3) 据与矢量数据对比。 趣点）数据库的建立 1) 要求甲方提供 趣点数据。 2) 该数据可以从地名数据库 来提取。 首先数据进行整理和分层标准设计，然后进行数据库设计，最后根据数据库设计要求录入数据库并检查。 4 据整理要求 A. 矢量数据分类 矢量数据格式均为 性中必须包含 段，采用数据库管理还必须包括X、 Y 字段； 矢量数据要求与实际地貌匹配，信息完整。 B. 面状、线状要素分类： 水系、国道、省道、县道、乡道、专用公路、境界、山脉等 C. 其它 视频及影音采用 式； 图片采用 式； 网页提供网址即可。 片采集 片采集工作流程 1) 组长与项目负责人划分区块，并制订拍照计划。 2) 接受任务：组员到负责人取区 块图，并进行登记。 3) 确认拍摄方位和路名：将区块图与地图核对，确认拍摄区域方位和路名及查看公交。 4) 检查拍摄备品：区块图、拍摄单是否够用、黑笔。 5) 外出素材拍摄：拍照、绘制平面图、填写素材记录单； 6) 拍摄资料整理： 7) 重新绘制平面图；要标注每个建筑的拍照方向。 (当时记录清楚不用再整理 )。 8) 整理素材记录单；（当时记录清楚，字迹工整清楚的不用再整理。） 9) 整理照片：每个实对应一个目录，目录名称与实体名称和素材记录单里的实体名称对应。 10) 整理平面图：将导入的平面图标注清楚。 11) 提交照片、素材记录单和平面图。 12) 资料备份：用数码相机 将所整理好的资料：素材记录单，然后将照片传到拍摄区块照片所在目录的根目录下；所做区块有拍摄到平面图或俯视图的也复制照片放在根目录下。 5 13) 拍摄资料装订：用订书器按平面图、素材记录单的顺序进行装订。 14) 拍摄资料递交：递交装订好的资料给组长，并告知拍摄照片所在电脑及路径。 15) 每一区块完成后，组长负责检查照片质量并将无问题的资料整理到专用机器。 片采集标准 1) 所有照片应实地拍摄，分辨率： 1600 1200上； 2) 建筑物拍摄需进行多角度实地拍摄，需对建筑物每一侧面进行整体和局部的分别拍摄，拍摄照片应清晰表现建筑 物结构特点和门窗结构。先拍整体，再拍局部。建筑物的每个面都要求尽量正面拍摄，这样处理图片的时候比较方便，当不能进行正面拍摄时，可在两个面的交接处角度进行拍摄。有些需要局部拍摄（如门、建筑物上的特殊标志和图案等）。拍摄的每个建筑物图片要尽量让别人能够看懂。各个面都要拍摄，不要漏拍。不得出现抖动或模糊情况。另外，拍摄相片中不能出现手或其它异物遮挡镜头的情况，尽量使照片中建筑物占满整体布局，最好不要出现行人过多影响拍照质量等情况。如果拍摄距离允许要尽可能做到一张照片拍摄建筑的一个面，这样便于建模人员理解和处理照片 。拍摄时应注意照片的连续性，所以常应用顺时针、或逆时针的拍摄顺序，不能出现跳跃性的拍照。拍照时相机设置中将日期显示全部关闭 3) 高大建筑角度不够，需在远处对建筑进行拍照，在近处照片需要有重叠部分进行首尾相连，以便表现出建筑的风格。 4) 尽量将相机视线垂直于要拍摄的面。注意相机视角与拍摄面的夹角不能小于50 度。 5) 对建筑实体进行拍摄的时候，必须反应出建筑的整体结构，不能出现部分建筑结构漏拍。对于杂乱无章及无法进入内部的建筑，尽量获取其顶视照片（找一个相对高一点的建筑进行拍照），并且要沿四周进行整体拍照。 6) 对于小区同一类 型风格、高矮相同、颜色相同的建筑，只需拍摄一幢即可，不过至少要有一张能体现多幢建筑样式风格相同的照片；有门面的建筑就算是建筑风格样式完全和内部或连近的建筑一样，也一定要单独做为一个实体进行拍摄，重点表现门面，同时标注与那个楼结构一样。 7) 拍摄门店时范围要完整，不要过小。门店必须拍摄清晰，门店的相片尽量不要有人、车等太多的杂物。 8) 桥梁采集标准 :拍摄天桥时，能反应出天桥的各个面，并记录天桥的名称 ,拍摄 6 过河的桥梁时，要能反应出桥梁的宽度、幅度等情况，并记录桥梁的名称 ,拍摄立交桥时，要能反应立交桥的分布状况，并记录桥 梁的名称 ,拍摄高架桥时，能反应高架桥的侧面的状况、宽度、高架桥与地面之间的关联关系，还需要对高架桥的进出口进行拍摄和标注位置。 遮挡时拍照要求 拍照距离应距离建筑物 30之间，如建筑物间距离过近或出现大面积遮挡情况（如树木、围栏或其它建筑物遮挡等）可自行调近拍照距离选取局部或建筑物侧面整体照，也可选用仰角拍照，但仰角拍照不能角度过大，否则相片不满足要求。 照时取景要求 拍摄建筑物时每张照片应有其侧重点和表现对象，不能出现相片表现对象不明或多种表现对象同时出现但无任何对象表现完整清晰的情况。 拍照取 景时需表现建筑物各面靠近地面处和顶部纹理特征，对于建筑物单元门应予以表示，单元门应完整表示至与地面接触处。取景时还应对局部细节进行拍照，拍摄完整组窗户和墙面纹理 拍照时对光线要求均匀，不能出现同张相片内光线明暗变化过大或者光线过强过暗引起的建筑物拍照不清晰情况。此外，对于建筑物门窗的拍照选择上，要尽量选择没有围栏且关闭、干净的窗户采集，以方便内业选择。拍摄建筑物时必须拍摄建筑物整体照片以表现建筑物整体结构，对于结构复杂的建筑物需拍摄多张建筑物整体照片使内业人员可以清晰看清建筑物结构，方便作业。 拍照单位时尽 量将单位名称拍摄完全，遇遮挡或距离影响无法在一张相片内表现完全单位名称时可以对单位名称进行平移拍照 照后照片分组要求 每天的照片拍摄后数据集中汇总，进行分组，按照拍摄记录表的照片编号对所有照片分组。对于相同楼型或者相同侧面的建筑物可以对其中一座建筑物进行拍照后用于其余所有和此座建筑物相同的房屋和拍照面。 组检查 对于每天分组的相片数据按照以上作业标准进行检查，其中每座建筑物的拍照相片必须可以清晰表现此座建筑物所有特征，如果出现所拍照片无法看清晰表示此座建筑物特征 7 的将由负责此座建筑物采集的小组进行重新拍照 。 状精细模型制作 鹤州村与坑背村（合计约 1要以反映新农村建设的效果，主要以民居为主以及相关新农村建设相关设施。 白水寨（合计约 6要是要体现旅游区特色，主要以旅游景点建筑、酒店、温泉度假村及相关设施，普通民居不予以表现。 新塘汽车产业基地（合计约 38要是要体现产业园区的规划建设，重点体现已建成厂区，以及结合规划模型制作表现园区整体效果，附近普通民居不予以表现。 增江两岸（合计约 10要是要体现旅游区特色，主要以两岸城市重点设施、旅游观光、休闲娱乐场所及相关设施，普通民 居不予以表现。 根据模型制作的技术流程，将模型制作分为数据准备、纹理采集、模型制作三个部分， 据资料准备 数据：建模范围内的卫星影像图，建筑物的矢量图（大比例尺地形图， 据分类提取 根据大比例尺地形图，对所需建模要素进行分类提取，主要有： 1) 建筑物及附属设施（围墙、栅栏、门墩、台阶等）； 2) 城市主干道（含立交、地下轨道、轻轨）、支路和居住区级路（车行道、人行道）、桥梁、人行天桥、隔离带、花坛等； 3) 树木、景观设施、绿化设施、路灯、路牌、广告牌、电线杆、主要公交站点、的士停靠站等。 细模 型纹理采集与处理 范围：需精细建模的建筑，其余设施适当取样（例如： 路灯、树木、路面、人行道等 ） 细模型制作 采用 3件来进行精细模型制作，首先根据系统需要选择和确定需要精细建模的建筑物、构筑物以及相关需要建模的要素，然后在 3建立模型，并进行纹理贴 8 敷，格式为 3后利用其扩展模块转换成 格式。注意的是在 3建模要求构面尽可能的简化，纹理尽量数据小，单张纹理要求不多于 1024K。 域规划模型制作 范围：主要是汽车产业基地的区域规划已经完成部分。 技术路线等同于现状精细模型制 作。 景模型制作 场景模型制作包括地形模型制作、矢量数据集成、现状精细模型数据集成、区域规划模型数据集成四个部分。 形模型制作 内容：将已经处理好的 据加载到 ，并对这些数据的格式进行转换，然后生成 式的地形模型文件。 9 三维地形场景图 主要事项： 1) 坐标信息设置； 2) 围设置，必须包括在 ； 3) 解析率设置； 量数据集成 内容：利用 件打开场景文件，然后在 加载矢量数据形成真实、准确的 3D 场景文件； 技术要求：建立矢量要素表现形式数据字典，严格按照代码进行匹配表现形式，统一效果。 状精细模型数据集成 内容：利用 件打开场景文件，然后在 逐个加载现状精细模型，形成真实、准确的 3D 场景文件； 技术要求：按照建模要求，逐个模型植入，保证定位、方向正确。 域规划模型数据集成 内容：利用 件打开场景文件，然后在 加载区域规划模型数据形成真实 、准确的 3D 场景文件。 10 5 程序开发 主要任务：通过程序编写和美工设计，定制增城市三维实景浏览系统专有界面（ B/S）。 发环境及工具 应用层及客户端开发： 008、 三维 次开发平台： 列产品。 项目及代码版本管理： 辅助工具： 。 形发布平台采用： 维浏览漫游功能 灵活的运动控制模式 ，可 以 提供鼠标、键盘或游戏杆控制，用户可以在三维场景中前进、后退，改变行走方向，升高、降低视点。 多种浏览方式。提供行走、驾驶等浏览模式。 可设定游览路径。提供多条游览路径，用户可以沿固定路径交互式浏览 飞行 。 大场景的无缝浏览。采用先进的 图像压缩和调入 技术，实现地形调度时真正的无缝连接。 电子地图跟踪指引。用户在三维场景中漫游时，二维电子地图可以实时指示用户的位置和行走方向（即视点和视角）。 快速空间定位功能 ，既 在二维电子地图中点击任意点，三维场景可迅速切换到此处。 可基于系统提供的搜索查 询功能，输入感兴趣的地物名，系统可快速实现搜索匹配，选择搜索到的对象，实现快速定位。 间量测功能 面积测量： 提供面积测算工具，可以对系统指定的三点或者多点围成的面积大小进行计 11 算和显示。 距离测算： 提供距离测算工具，可以对系统的指定的两点或者多点之间的距离进行计算和显示，同时计算高差和坡度。 高度测量： 提供高度测算工具，可以对系统的指定的两点之间的高度进行计算和显示。 层控制功能 利用图层控制功能，可以实现分类显示。在城市规划中经常把建筑和用地等分成不同的类型，例如将用地分成居住用地、商业用地、绿地等多种 类型。利用分类显示功能，可以在场景中给不同类型的建筑或用地用不同的颜色加以区分。用户可以自定义分类条件和用于渲染的颜色，也可以增加新的分类类型。利用去除贴图工具则可以控制显示的效果。 用户通过图层控制设置，自定义显示或者隐藏的图层信息。 自定义添加、删除图层名称，并能添加多级图层。 可灵活的导入、导出图层内的模型属性信息。 可以在三维场景中展示典型建筑物、基础设施等物体的三维设计模型文件，并可在该场景中从多角度、多方式对其进行观察。 维搜索查询功能 网络客户端可基于系统提供的搜索查询功能 ，输入感兴趣的地物名，系统可快速实现搜索匹配，选择搜索到的对象，实现快速定位。 搜索定位功能：在搜索对话框中输入所要搜索的地名，系统将快速的搜索到该地名，并可执行飞往或跳往到该地物，并显示该地物。 属性查询功能 ： 通过选择属性查询键，就是在图中拾取所要查询的地物，就能快速查询到该地物的属性内容。同时在 信息框中输入或选择目标名称，三维场景中此目标被选中，并高亮显示，同时列出此目标的属性信息 。 12 维效果输出功能 视频输出：将事先录制的飞行路径输出为视频文件，如 一系列帧文件； 3出功能； 图像截屏输出、打印：提供方便的三维场景截图工具，并可保存成 常见图像格式，也可对实现对当前场景的打印输出功能。 级链接查询功能 在 3D 模型的特定区域建立指向网页、应用程序和数据库的超级链接。 6 项目组织实施 目组织架构 对整个项目采用项目责任制管理模式。 项目负责人负总责，主要负责项目协调、甲方沟通、进度控制等管理性工作；项目技术负责人，主要负责项目技术相关，对技术路线、方法等负责；质检部门，主要负责在项目的实施过程中，对项目中间过程中产生的数据及最终成果进行质量检查与监控。各作业小组根据项目负责人的具体分工进行作业。 项目负责人 项目技术负责人 项目领导小组 测区负责人 技术管理员 质检部门 技术人员 小组 广州市汇志测绘技术公司 小组 小组 13 目分工 目负责人 主要职责：负责沟通加强双方联系，促进项目顺利进行，并积极解决项目实施中所遇到的问题。协调项目各作业人员的工作安排，对项目组作业进度、作业质量全面负责。 础数据整理人员 主要职责：负责项目所需卫星影像数据、各类地名数据、规划路网数据等矢量数据得整理、格式转换、属性添加工作。 景数据处理人员 主要职责：负责在项目场景的基础上，结合完成的基础数据及建筑模型，进行建筑模型场景制作及整体效果设计工作，配合软件开发人员进行数据整理、分类工作。 片 外业采集组长 主要职责：负责项目作业区内的外业相片采集工作。负责划分各作业区，人员分组，人员技术指导，工作分工，制定工作计划、资料汇总整理以及与内业建模组沟通工作。 片外业采集人员 主要职责：接受外业采集组长的领导，服从组长的工作安排，接受组长的技术指导，完成相片外业采集工作。 业建模组长 主要职责：负责项目作业区内的内业建模工作。负责建模人员的分组，技术指导，工作分工，制定工作计划、资料汇总整理以及与外业采集组的沟通工作。 业建模人员 主要职责：接受内业建模组长的领导，服从组长的工作安排，接受组长的 技术指导，完成相片外业采集工作。 检员 主要职责：接受项目负责人得领导。负责整个项目各阶段成果及最终成果的质量监督、检查。及时收集各小组的质量问题，及时提交质量问题报告。 14 件开发人员 主要职责：主要负责项目最终应用程序得界面定制和开发。 7 实施进度计划 本项目分为基础数据制作、现状精细模型制作、区域规划模型制作、场景模型制作、软件开发五个部分。由于五部分间的相对关联性和相对独立性，根据项目的具体情况，总体计划安排如下： 项目阶段任务名称 2 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 下 上 中 下 上 上 中 下 中 下 上 中 下 上 中 下 1 基础数据制作处理 2 模型纹理采集 3 现状精细模型制作 4 规划模型制作 5 场景模型制作 6 软件开发 7 项目质检 预计最新的 2009 年 5 月 31 日前可提供。 8 项目质量控制 量控制机制 项目组所 有小组负责人每周周五下班前向项目经理提交周报； 项目领导小组定期于每周的周一上午召开项目例会，各小组负责人参加，探讨项目进展和项目中相关问题；其它不定期会议根据实际安排； 项目组每两周向双方的高层领导提交项目完成报告，汇报项目进展情况； 项目的所有文件、报告、数据