當(dāng)前我國正處于城市化階段，但是由于規(guī)劃水平和短視病的影響，出現(xiàn)了百城一面的現(xiàn)象，隨著人們認(rèn)識(shí)欣賞水平的提高，不少原有建筑，包括被規(guī)劃批準(zhǔn)的項(xiàng)目已顯得與整體不協(xié)調(diào)，功能不適應(yīng)， 因此出現(xiàn)炸大樓的現(xiàn)象，造成極大的浪費(fèi)。

    另外，在老城區(qū)的改造中，新建筑、新景觀的建設(shè)也有單體很美，放入原有的大環(huán)境中則不協(xié)調(diào)造成永久遺憾的現(xiàn)象。

    因此，“未建先看，不留遺憾”成為人們對(duì)城市建設(shè)的迫切需求。當(dāng)前，“數(shù)字城市”成為城市信息建設(shè)的熱點(diǎn)，它是綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感、遙測(cè)、網(wǎng)絡(luò)、及虛擬仿真等技術(shù)，為城市的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機(jī)制的信息自動(dòng)采集、動(dòng)態(tài)檢測(cè)管理和輔助決策服務(wù)，從而為城市科學(xué)管理提供全新的模式。而三維可視化技術(shù)是“數(shù)字城市”的核心技術(shù)之一。

只有為用戶創(chuàng)建一個(gè)身臨其境和沉浸其中的環(huán)境，在三維數(shù)字景觀模型中進(jìn)行三維城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)才能較好地處理整體與局部的協(xié)調(diào)關(guān)系，并深度開發(fā)和整合應(yīng)用各種與地理分布有關(guān)的信息資源，為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理等工作提供全新的技術(shù)支持與服務(wù)手段。

    城市三維景觀系統(tǒng)將在三維空間中對(duì)城市地形表面以及地表以上的各種自然與人工地物進(jìn)行三維模擬表現(xiàn)，以使人產(chǎn)生與在真實(shí)場(chǎng)景中相同的體驗(yàn)、刺激、感知與印象的數(shù)字景觀。其中景觀模型的快速構(gòu)建技術(shù)是城市三維景觀系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，城市建筑密度大，加上地形地勢(shì)復(fù)雜，獲取城市三維空間信息的任務(wù)非常艱巨。如果完全沿用傳統(tǒng)的手工建模方式很難在較短的時(shí)間內(nèi)完成大范圍三維模型的建設(shè)，因此提高建模方式的自動(dòng)化水平是建設(shè)城市三維景觀的關(guān)鍵。本文采用三維激光掃描測(cè)量技術(shù)進(jìn)行城市空間實(shí)體的信息采集，并討論基于點(diǎn)云快速建模的技術(shù)與方法。

一、數(shù)據(jù)獲取

    三維空間信息采集技術(shù)的發(fā)展非常迅速，城市空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要有四種：一是傳統(tǒng)的測(cè)角量邊的測(cè)量方法，也就是采用地形測(cè)量的方法獲得建筑物的位置與形狀；二是采用攝影測(cè)量的方法，就是通過攝影測(cè)量的圖像處理獲得建筑物的位置與形狀；三是目前研究較多但還不成熟的車載或機(jī)載的移動(dòng)測(cè)量方法，是通過 GPS 定位，INS 或 GPS 定姿，CCD 或激光測(cè)距測(cè)量的集成系統(tǒng)；四是最新研究的三維激光掃描空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

二、云數(shù)據(jù)處理

    三維激光掃描系統(tǒng)是一種非接觸式主動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，可進(jìn)行大面積高密度空間三維數(shù)據(jù)的采集，具有點(diǎn)位測(cè)量精度高、采集空間點(diǎn)的密度大、速度快、不需要建立控制點(diǎn)等特點(diǎn)，且融合了激光反射強(qiáng)度和物體色彩等三維激光影像數(shù)據(jù)。由于受到設(shè)備測(cè)量范圍和測(cè)量方位的限制，往往不能在一個(gè)視角中完成所有表面的數(shù)字化，需要在多個(gè)視角多次定位測(cè)量。

3.1 規(guī)則建筑物建模
    在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域中，物體模型大多采用多邊形網(wǎng)格( 通常是三角形網(wǎng)格) 來描述。描述場(chǎng)景中的多邊形數(shù)目越多，所繪制的圖像質(zhì)量就越高，但是繪制速度也就越慢，從而形成了真實(shí)感和實(shí)時(shí)性不能兼顧的矛盾。建模工作量大且煩瑣，所以快速建模技術(shù)的運(yùn)用將是影響整個(gè)進(jìn)度的關(guān)鍵。物體的許多細(xì)節(jié)通過造型的方法來實(shí)現(xiàn)，就使得模型的數(shù)據(jù)量大大增加，而且也不見得有很好的真實(shí)感。
    對(duì)于辦公樓這種比較規(guī)則的建筑物來講，沒有必要如此精細(xì)的建模，過多的模型細(xì)節(jié)會(huì)嚴(yán)重降低模擬的效率，在建模過程中，往往要在模型的細(xì)節(jié)和復(fù)雜性之間尋求平衡，必要時(shí)用紋理代替模型細(xì)節(jié)。3DsMax提供的表面貼圖方式是增加模型的真實(shí)感，并減少數(shù)據(jù)量的有效途徑。為了保證模型應(yīng)用的靈活性，根據(jù)最終的目標(biāo)要求，對(duì)建筑物模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵建筑物可能按照樓層、房間等分別建模管理，而不是僅僅將一棟建筑物當(dāng)作一個(gè)不可拆分的模型看待。因此我們根據(jù)實(shí)際需要對(duì)于大場(chǎng)景的三維景觀系統(tǒng)中的模型進(jìn)行分塊，一方面可以減小建模的難度，另一方面在顯示過程中可以通過分塊顯示提高仿真效率。然后根據(jù)獲取的地形數(shù)據(jù)、建筑物高度信息、建筑物立面和頂部紋理，利用 3DsMAX 軟件實(shí)現(xiàn)多邊形的處理、貼圖、光照以及投影等一系列的建模過程，建立起建筑物模型，導(dǎo)入到已建好的三維場(chǎng)景中即可。

3.2 特殊地物建模
    城市中存在大量的復(fù)雜地物，如立交橋、古建筑、雕塑等，多為不規(guī)則形體，如何對(duì)這些不規(guī)則物體建立三維模型成為近年來研究的熱點(diǎn)問題。文物保護(hù)工作中最重要的是記錄文物原始的三維信息和紋理信息，獲取真三維真紋理的數(shù)字模型，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)三維表達(dá)和展示，而且為今后的文物修繕和恢復(fù)提供重要的數(shù)據(jù)和模型支持。但是，此類復(fù)雜地物使用傳統(tǒng)測(cè)量方法難以建立起三維數(shù)字模型。

四、結(jié)語
    在當(dāng)前流行的三維景觀系統(tǒng)中，功能更多地側(cè)重于模型精度以及景觀可視化速度與顯示效果，因此這些給人們的印象好像僅僅是三維模型瀏覽器，但其實(shí)還可以作為空間對(duì)象來承載更多屬性信息，可實(shí)現(xiàn)精確的空間查詢、空間量測(cè)、空間分析和應(yīng)急指揮等功能，可將大比例尺地形圖套合在數(shù)字正射影像圖上對(duì)其進(jìn)行處理，以精確的標(biāo)出建筑物、道路等的邊界。然后，將生成的常規(guī)建筑物模型，按其地理位置準(zhǔn)確地集成到三維場(chǎng)景模型中；將復(fù)雜及標(biāo)志性地物按其地理位置及正確的比例集成到三維場(chǎng)景模型中。接下來將基于三維數(shù)字景觀平臺(tái)，把三維景觀模型與空間屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)三維景觀與已經(jīng)建成的各類地理信息系統(tǒng)的有機(jī)融合，搭建以實(shí)際應(yīng)用為需求驅(qū)動(dòng)的城市三維景觀系統(tǒng)，為城市規(guī)劃、城市管理等工作提供整合的數(shù)字化平臺(tái)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。