城市景观三维建模技术的种类

随着计算机硬件性能的提高、 图像压缩处理技术和三维图形渲染技术的进步， 国内外出现了越来越多的三维可视化和应用环境。 综合分析它们所采用的景观建模方式，主要有以下几种：

1.三维建模工具

即应用某种商用三维建模软件，依据所采集或设计的地物的三维信息， 逐个制作完成后再组合起来形成整体景观。此类软件如3DMAX， 该软件功能强大，操作简单，支持多种模型的转入转出， 应用十分普遍。使用建模工具生成的三维地物模型外观精细， 造型细腻，就美观程度而言远高于其他方式， 非常适合于单栋或少数建筑物的三维重建。 但是在区域范围扩大时，建筑物数量急剧增多， 逐栋建模的工作量将会很大，同时将其定位到地表的难度也会增加。 因此，此方式只适月于小范围区域，尤其多应用在建筑设计中查看效果图。 图1.1为根据照片精细建模的三维建筑物模型。

2.数字地形叠加航空航天遥感影像

这种方法通过将数字高程模型（DEM）和作为纹理的 航空航天影像叠加来生成三维景观。 如LotharKoppers使用VRML语言将空中影像叠加到高程格网上， 实现了可以随意漫游的三维景观；TsuyshiHonjio借助CAD系统， 不仅将影像纹理叠加到DEM上， 而且还添加了植被模型和建筑物模型以及雾化效果， 生成了十分逼真的地形景观模型。 这种方式目前多用于地形显示领域， 用于城市擘维地理信息系统构建时由于纹理分辨率 较低和不够精细而显得缺乏真实感； 所生成的景观模型只是具有浏览的功能， 在模型上不能进行GIS分析；而且也不能对单个的空间对象进行编辑、 查询等操作。图1.2中（a）和（b）分别表示了 在数字高程模型上叠加遥感影像前后的示例。

3.基于二维GIS数据库的三维扩展

经过多年的积累，目前各城市二维GIS的数据相对充分， 在这些数据的基础上进行必要的三维扩展 是建立三维城市景观的一种重要途径。 虽然二维GIS数据库中没有存储建筑物的高程信息， 但在其属性中保存了层数信息，因此可以通过使用假定的层高 （例如住宅楼每层3m、商业楼每层3.5m等） 和模拟的纹理来构建三维建筑物对象， 即在二维GIS基础上另外添加一些信息（如房屋高度、 墙面纹理、规则屋顶等）来构建三维城市景观。 这种方法在利用二维GIS现有数据的同时， 也利用了二维GIS的部分功能（数据管理、查询检索等）， 而且还减少了数据采集的工作量，所建立的模型信息量少， 操作速度快。但是这种方法仅适于表达相对规则的建筑物， 难以重现复杂地物实体，例如底部与顶部形状不同的房屋、 具有特殊形状特征的高楼等；而且由于均为按照统一的层高设置， 精度较低；同时由于缺乏真实纹理和高程数据，景观的真实感不强。

4.真三维空间数据模型

随着三维数据获取技术的发展， 人们能够较容易地实现大面积的精细城市三维信息的获取， 这些信息包括形状、高度、纹理、模型等， 从而也迫切需要一个真三维的空间数据模型来高效的组织管理这些信息。 针对三维空间数据模型，国内外都有专家、 学者进行了大量的研究与探索，取得了一定成果， 从不同的应用和描述角度建立了多种三维空间数据模型。 它们基本可分为三类：基于矢量结构的、 基于栅格结构的和混合结构的， 但是由于现实世界的复杂性决定了用以描述现实世界的 三维空间数据的庞大和复杂，目前仍没有建立一种可以 适用于大多数领域的、并且易于计算机实现的三维空间数据模型。

上述几种方法侧重点各有不同，在数据采集、精细程度、 空间分析等方面也存在差异，可适用于不同应用需求的系统建设。 但从三维GIS发展的角度看，真三维空间数据模型既能满足高精度、 高仿真性的要求，又便于各类专题属性信息的加载， 同时有利于实现多种复杂的查询与分析操作， 将成为今后三维城市景观构建的主要方式。