三维地理信息系统在数字城市建设中的应用研究
摘要：本文首先对数字城市构建的基本框架和3D-GIS 进行诠释，并提出三维地理信息系统在数字城市建设中的应用的主要创新点，系统的分析出三维数字城市的基本模型和相关技术。
关键词：三维地理信息系统 数字城市 建设 应用研究
一、数字城市和3D-GIS 的含义
（一）数字城市构建的基本框架
数字城市的构建主要涉及到信息支撑技术、城市建设的基础内容和服务对象等三个方面。其中信息支撑技术是数字城市构建的技术基础，主要包括的技术有地理信息系统技术，GPS系统技术、数字城市管理信息技术、数据库建设技术等等，这些信息支撑技术是可以有效的为数字城市提高全方位的城市空间的数据信息，为城市规范提供有利依据。数字城市建设的基础内容包括建设城市空间基础信息平台、城市综合信息平台和城市电信基础平台，使该平台能够更好分发挥出数字城市的作用，通过网络进行数据信息的共享和支持，同时政府的法律规范也是对数字城市建设的重要法律保障。对于数字城市的构建中的服务对象有政府、企业、社会和公众。
（二）3D-GIS含义
3D GIS 是一种将3D空间实体对象进行的几何建模，其表达的数学公式为F=f （ x，y，z），可以对空间对象进行全方位的表达，实景3D GIS是客观世界的最直观和最真实的写照，对地理空间的展现也是非常真实的。
（三）三维地理信息系统在数字城市建设中的应用的主要创新点
三维地理信息系统在数字城市建设中的应用具有其创新之处，主要体现在：
1、 真实性。它可以有效的打造出实际景观效果的数字城市环境，可以将复杂的城市环境呈现在数字空间中。
2、参考依据。三维地理信息系统展现出的城市规划数据还可以为城管、公安、交通、招商引资等部门提供更有利的决策参考依据。
3、应急预案。不用考虑时间、空间的限制影响，城市安全应急部门就可以利用三维地理信息系统的远环境，进行远程决策指挥。
4、资源共享性。三维地理信息系统打造出的实景城市环境信息可以为城市发展提供更加有价值的资源信息，便于统一建设、维护和管理，更有利于对城市
实施科学的、人文的、生态的规划。
二、三维数字城市的基本模型
（一）模型的基本构成
三维地理信息系统在数字城市建设中主要由基础数据、三维模型、运行环境组成，其中数字线划数据、影像与纹理数据、数字地面模型和对象属性数据为基础数据；三维模型中有地形、花草树木、特效方面的建模；运行环境主要有软、硬件方面的环境。
（二）模型的总体框架
三维“数字城市”主要通过Web服务器完成终端与数据发布服务器对数字城市中的三维城市环境信息进行整合，从而为使用用户提供浏览和查询的服务。三维地理信息系统主要有数据层，就是利用数据流的方式将地形数据里的遥感影像数据和高程数据融合成3维的场景进行提供；功能展示层，能够提高三维地理信息的查询、浏览、分析、展示的功能；应用服务层，有利于对三维地理信息的城市数据进行资源共享，更好的满足各行各业的发展所需。
三、模型建设关键技术
（一）三维场景几何模型快速生成技术
三维数字城市中的建筑物、河流、居民等实物进行三维建模时，为了能够提高建模的效率性，可以采用已有二维GIS数据和遥感影响数据的建模方法，这样通过3DMAX、CAD、MultiGen等商业软件就可以对城市进行数字建模。
（二）可见性预计技术
在对城市实物场景进行整合时，往往由于视线的角度问题、方向问题会造成对场景描述的缺失，同时一个实物对另一个实物的遮挡也会造成场景建模的局限。为此，在三维数字城市建模时必须要有一定的可见性判断，主要采用的是包围盒技术和八叉树技术，这样可以打造实体空间的连贯性，使三维城市数字空间的设计更为真实。
（三）多分辨率层次细节模型技术（LOD）
LOD主要是根据城市三维模型的不规则性进行处理的不同技术方法，多分辨率层次模型主要有连续和离散LOD两种类型，通常当网络数字高程模型采用的是ROAM算法时，要采用连续LOD技术绘制，这样可以避免驱动分裂的现象出现，便于连续网格的融合操作；当数字城市中的建筑物呈现出不规则的几何形体或者其表面的纹路图像比较简化可以采用离散LOD技术绘制，这样可以使建筑物的模型更为清晰圆滑。
结语：通过以上对三维地理信息系统在数字城市建设中的应用进行的研究分析，可见在未来数字城市构建的过程中，三维地理信息系统将会成为其研究的重要课题。三维地理信息系统将会更加真实的再现出物质城市中的各个方面，有效的整合空间地理信息、政务信息、通讯基础设施等，使城市建模能够更加全面，更好的便于规划管理城市发展，提高人们的生活水平。
参考文献：
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