三维平台技术方案.doc

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1、第 1 页 共 126 页 目 录 一三维地图平台系统总体设计 6 设计要求 6 设计原则 6 1.成熟性和先进性原则 . 7 2.完备性和适用性原则 . 7 3.开放和标准性原则 . 7 4.一致性原则 . 7 5.可靠性和安全性 . 7 6.现势性 . 8 7.灵活性 . 8 8.可扩充性 . 8 技术路线 8 架构设计 11 1.体系架构 . 11 2.软件架构 . 12 （ 1）地理信息系统软件 13 （ 2）数据库软件系统 13 （ 3）服务器操作系统 14 （ 4）并发数与响应时间 14 3.系统物理架构 . 14 二三维数据建设 16 图形数据采集合成 16 1.数据标准 . 1

2、6 （ 1）精细采集 16 （ 2）简单采集 17 2.流程描述 . 17 3.采集目标 . 18 4.采集范围 . 19 5.采集方式 . 19 （ 1）航测数据采集、高程数据采集 19 （ 2）外业纹理数据采集以及野外调绘记录 20 （ 3）内业三维模型数据的建立 20 （ 4）影像数据的修改和纠正 20 （ 5） DEM 数据的修改 . 21 （ 6）三维场景数据的合成 21 （ 7）属性数据的录入 21 6.采集器材 . 21 三维模型数据建立 22 1.建模标准 . 22 （ 1）数学精度需求 22 （ 2）模型精度需求 23 2.建模工具 . 24 第 2 页 共 126 页 3.

3、模型制作及导出 . 25 （ 1）立体模型的生成 26 （ 2）立体图模型的材质处理及贴图 29 （ 3）立体模型的修改 34 （ 4）立体 模型的导出 37 4.质量控制 . 37 （ 1）质量控制措施及标准 37 （ 2）过程控制流程 37 （ 3）质量检查规范 38 （ 4）模型检查工具 38 5.效果控制 . 38 （ 1）原有效果分析 38 （ 2）外观还原标准 38 （ 3）结构还原标准 38 （ 4）效果 控制措施 39 信息数据采集入库 39 1.采集目标 . 39 2.采集范围 . 39 3.采集流程 . 40 4.数据规范 . 40 （ 1）数据内容 40 （ 2）数据格式

4、 41 5.数据导入 . 41 6.数据匹配生成 . 41 三数据库设计 42 数据库设计原则 42 1.标准化 . 42 2.一致性 . 42 3.范式设计 . 42 4.完整性 . 42 5.有效性 . 43 6.安全性 . 43 7.可扩展性 . 43 8.兼容性 . 43 数据建库 44 1.建库标准 . 44 （ 1）数据标准 44 （ 2）操作标准 44 2.数据库建设方案 . 45 3.数据采集与更新机制 . 46 逻辑结构设计 46 数据管理 47 1.版本控制 . 47 2.多尺度空间数据的统一管理 . 48 第 3 页 共 126 页 3.尺度矢量数据的组织与管理 . 48

5、 4.多尺度栅格数据的组织与管理 . 49 5.分布式数据的联动管理 . 49 数据库设计中的关键技术 50 1.历史数据管理 . 50 2.数据查询速度 . 51 数据库安全管理 51 1.用户管理 . 52 2.日志管理 . 53 3.备份与恢复 . 53 4.存储安全 . 53 接口设计 54 1.接口设计要求 . 54 2.所需开发的接口 . 56 （ 1）应用接口 56 （ 2）通讯接口 57 （ 3）校正接口 57 （ 4）扩展预留接口 57 四三维地图平台设计 58 前台功能设计 58 1. 地图基本操作功能 . 58 2.用户交互功能 . 59 （ 1）地图便签 59 （ 2）

6、地图导航 60 （ 3）二三维地图切换 60 （ 4）测距与测面 61 （ 6）地图标注 62 （ 7）地图图层设置 62 （ 8）地图纠错 63 （ 9）标志性建筑物三维查看功能 63 3.三维地图黄页功能 . 65 （ 1）企事业信息展示 65 （ 2）企事业周边信息查询 66 （ 3）企事业单位入驻 67 4.搜索功能 . 68 （ 1）地图搜索 68 （ 2）快速搜索 69 （ 3）屏内搜索 70 （ 4）周边搜索 70 （ 5）公交搜索 71 （ 6）框选查询 73 5.广告展示功能 . 74 6.VR 全景展示功能 74 7.公共服务指南功能 . 75 第 4 页 共 126 页

7、8.企业信息展示功能 . 76 9.定制专题地图功能 . 77 后台功能设计 78 1.实体管理 . 78 2.定义热区 . 79 3.单位管理 . 82 4.未分析单位 . 84 5.已分析单位 . 84 API 接口功能设计 84 五项目管理 86 项目管理 86 1.管理总则 . 86 2.管理目标 . 86 3.实施机构设置 . 86 （ 1）项目领导 小组 87 （ 2）项目实施小组 88 （ 3）项目需求分析组 88 （ 4）地理数据采集组 88 （ 5）模型规划构建组 89 （ 6）模型导入优化组 89 （ 7）系统平台技术开发组 90 （ 8）项目协调组 90 （ 9）项目质量

8、监控组 90 （ 10）项目验收小组 91 4.项目人员保证 . 91 5.项目阶段划分 . 93 6.项目过程控制 . 95 （ 1）项目过程控制的主要环节 95 （ 2）有关开发规范 95 （ 3）开发过程控制 96 （ 4）各阶段的质量控制文档 97 （ 5）开发过程中的版本控制 98 7.配置管理 . 99 （ 1）文档分类 99 （ 2）与业主方（或客户方）协调的文档 99 8.验收管理 . 101 (1)系统初验 101 (2)整 体系统验收 103 9.协调配合工作 . 103 系统安装与测试 104 1.系统安装 . 104 （ 1）安装介质 104 （ 2）软件与硬件交付 1

9、04 （ 3）文档交付 104 第 5 页 共 126 页 2.现场安装调试 . 104 3.软件测试 . 105 （ 1）软件测试类型 105 （ 2）测试 的方法 106 （ 4）内部测试 107 （ 5）整体测试 108 4.系统测试 . 110 （ 1）数据和数据库完整性测试 110 （ 2）接口测试 111 （ 3）集成测试 111 （ 4）功能测试 112 （ 5）用户界面测试 112 （ 6）性能评测 112 （ 7）负 载测试 113 （ 8）强度测试 113 （ 9）容量测试 114 （ 10）安全性和访问控制测试 115 （ 11）故障转移和恢复测试 115 （ 12）配置

10、测试 116 （ 13）安装测试 116 六项目实施计划 117 实施方案 117 项目进度计划表 117 七培训计划 119 培训方针 119 培训目标 119 1.培训人员要求 . 119 2.培训内容 . 119 3.培训目标 . 120 培训计划 120 培训教材 120 八售后服务 121 售后服务目标 121 售后服务方针 121 售后服务团队 121 售后服务联系方式 121 售后服务流程 121 1.诊断故障并提交故障诊断报告 . 121 2.制定系统维护和故障恢复的实施计划 . 121 3.管理、监督维护计划的实施 . 122 4.确认维护工作完成并提交维护报告 . 122

11、5.提交成果 . 122 6.验收 . 122 系 统维护服务承诺 123 第 6 页 共 126 页 一 三维 地图 平台 系统总体设计 设计要求 1、建立一个 7 24 小时不间断、无故障运转安全稳固的 三维地图系统 平台。实现互联网服务平台三维展示查询功能，方便 业务系统整合 。 2、建立一个集成的数据服务中心。将三维地图数据和相关业务信息集中存储在数据库服务器中，并可以共享给任何有权限的访问者，同时解决并发访问问题。 3、在提供强大功能的基础上使操作简单化。工作人员只需经过简单培训在浏览器上操作就能实现丰富的功能。 4、系统要提供强 大的空间数据处理和分析功能。 5、建立一个结构可伸缩

12、 并 可灵活扩展的平台。数据库可以是集中统一的，也可以是分布式的，用户的功能和数量可以方便扩展。 6、开发方便，可以根据业务需要开发出符合工作流程的系统。系统要符合IT 业的开放标准，可以与其他系统进行无缝集成。 设计原则 为了实现以上 设计 ，在本 项目 的建设中要坚持高起点高要求。因此，在软件、数据、系统响应的时间特性、 三维地图 人机 操作 界面、主机系统、网络系统等方面提出各自的性能目标。要达到较高的 成熟性和先进性、完备性和适用性、开放性和标准型、一致性、可靠性和安全 性、现势性、灵活性、可扩充性。 第 7 页 共 126 页 1.成熟性和先进性原则 平台建设要采用成熟、合理先进的技

13、术路线和体系结构。确保系统成熟、可靠和先进，使系统能够适应未来技术发展和需求的变化，具有较强的生命力，符合未来发展的趋势。 2.完备性和适用性原则 充分保证 三维公共服务平台 运行的 完备性和适用性 ， 平台 的功能体系和数据结构均应满足网络工作的要求，同时满足对信息的查询检索、统计、制图和数据共享方面的需求 。 要求平台在充分考虑公众计算机水平和操作习惯基础上开 发的各项服务和管理功能易于操作和使用，结构简洁、清晰，界面友好。 3.开放 和标准性原则 在平台开发过程中必须坚持标准化原则，遵循国家标准、行业标准及本局相应的接口标准，保证软件平台能跨平台部署和运行，可以运行在各种操作系统和网络浏

14、览器上，如 Windows、 UNIX、 LINUX 操作系统， IE、 Tencent Traveler、MyIE、 Firefox 等浏览器。在软件平台开发过程中，数据规范、编码规范及文档规范都必须遵循国标或相应的规范要求。要具备国际化标准的网络协议、软件体系结构，便于系统扩展和升级。 4.一致性原则 作为一项系统工程，在充分考虑系统阶段性建设的同时，必须保持整个 平 台的一致性，遵循国家和应用行业制定的有关标准与规范，以便与其它系统进行连接。 5.可靠性和安全性 应建立一套完整的安全体系，包括安全管理、安全机制、安全系统及安全检查等多方面内容，来保证系统稳定和数据安全。 第 8 页 共

15、126 页 对于一个实用的 平台 来说，安全至关重要，特别是综合数据库系统，数据安全必须得到保证。为此，系统应设置有效、可靠的安全机制，确保数据与应用的安全，免遭各种破坏和非法使用。必须建立起数据备份及数据访问的安全机制。备份是系统发生非人为因素时产生的对数据的破坏，而数据访问的安全机制保证数据不会被非法用户的有意数据 破坏，系统建库时需要统筹规划。 6.现势性 所提供的地理空间信息要体现 最新的现势性，包括最新的道路、桥梁、河流、建筑物等所要求的基础信息。 7.灵活性 系统业务流程按业务的自身固有规律设计与制定流程，减少重复和交叉，以提高工作效率。在流程的设定上，要有灵活性和跳转性。 在系统

16、设计时，运用工作流 和页面流 技术，进行深入的业务数据流的跟踪与分析，坚持高弹性、高灵活性、个性化的原则，对业务模型结构进行科学可靠的设计，实现业务内容增减变动的自动控制与定制。 8.可扩充性 在业务处理功能上要具备组件化，采用多层结构体系相 结合的方式提高软件适应变化的 扩充 能力，以及软件的自动重组能力。 在系统设计时从体系结构等方面充分考虑系统的可扩充性 性，减少 后期扩充系统模块 的工作难度和工作量。系统设计应尽可能的具备系统自动化操作能力。系统 利用 O/R Mapping（如Hibernate）提供的技术，抽象分离业务逻辑与数据库数据的耦合， 这样在系统升级或迁移 数据库 时可以

17、无需要修改代码即可方便切换 。 技术路线 本 项目 方案 设计 根据 该 建设项目提出的总体要求， 结合我们 设计思想和设计原则 ，形成了一个完整的方案描述框架，以确保采用先进和成熟的技术来满足用第 9 页 共 126 页 户的 需求。本方案采用 B/S 架构，采用 最先进的 基于 J2EE 的 WEB 应用 Spring MVC、 Spring、 Hibernate 框架 开发技术，对软件开发平台的选择充分考虑了先进性和稳定性等因素，中间件平台、开发工具、 GIS 服务器和数据库均采用业界主流产品，以 JAVA 技术为基础，遵循 J2EE 标准。 采用 Browser/Server 结构 、

18、 智能客户端 (Smart Client)技术 考虑到本项目终端用户的特点，系统采用 B/S 架构，用户只需使用浏览器即可使用系统。平台的 业务逻辑集中在以 Web 为基础的服务器上实现，并且集中处理 。 Web 服务器或者应用服务器控制着事务处理的整个过程。 通过智能客户端技术系统可以实现自动升级，维护十分方便。 采用 SOA 面向服务的体系架构 面向服务的体系架构 (service Oriented Architecture, SOA)就是在分布式的环境中，将各种功能都以服务的形式提供给最终用户或者其他服务。采用面向服务的体系架构可满足企业灵活多变，可重用性高的需求，可降低应用系统和 IT

19、 环境的复杂性，该体系结构可轻松地集成和重用，以创建真正灵活和适应性强的 IT架构。 采用先进的基于 J2EE 的 Spring Webflow、 Spring MVC、 SpringHibernate 开发框架 Spring 开发技术是目前比较先进 J2EE 应用 开发框架。它是 轻量级容器的杰出代表 ，具有很多满足现代编程技术要求的技术优点： 松耦合 Spring 框架的核心思想就是 “解耦 “。应用程序的各个部分之间（包括代码内部和代码与平台之间）通过一种称为控制反转（ IOC）的技术来实现形成一种松耦合的结构，使得应用程序有更多的灵活性。 展示 层与业务逻辑分离 随着应用复杂度的逐渐上

20、升和对应用灵活性要求的提高， IT 逻辑和业务逻辑尽量分离的呼声也越来越高。 AOP 技术作为实现这种分离的一种比较好的途径而越来越受到大家的重视。 Spring 框架 就 是面向切面的编程（ AOP）的支持。 Spring内置的 AOP 支持是一种锦上添花的功能。它使得一些本来必须由容器支持的功第 10 页 共 126 页 能，比如事务控制可以脱离开容器运行，从而达到 “瘦身 “的目的。这也是为什么Spring 框架常被人成为轻量级容器的一个原因。 Spring 框架在 展示层尽可能少的包含业务逻辑处理。除了直接支持 JSP 之外，它还支持基于 FreeMarker 模板，基于 Veloci

21、ty 模板或其它文档类型的界面等的表现层实现。业务层一般包含主要 的业务逻辑，尤其是与用例相对应的那些业务逻辑。另外，这一层也适合包含事务管理和安全控制方面的逻辑。良好的业务层设计可以使得展示层可以采用不同的技术而不影响业务层。业务层的功能上可以类比于 J2EE 技术中的无状态会话 BEAN 层次。 数据访问可以与底层持久化层的具体实现相分离 DAO 实际上就是数据接口层，在应用中 可以 通过 XML 标准的文件 接口来体现。 DAO 的存在使得数据访问可以与底层持久化层的具体实现相分离。一般在DAO 接口中主要就是实现数据对象的查询、存储、删除等操作。从理论上讲，DAO 层与底层数据的存储方

22、式是独 立的，也就是说并不一定要求是关系型数据库。 Spring 框架在设计的时候也考虑到了其它非关系型数据库数据源的情况。 持久业务对象 持久业务对象是问题域中业务对象的持久化表示，比如一个用户对象，一个帐户等。通过某种 O/R 映射技术来实现这些业务对象的持久化。持久业务对象是可以包含业务逻辑的，与业务层所包含的业务逻辑不同的地方是持久业务对象所包含的是与具体业务对象直接相关且更为通用的业务逻辑。 采用符合 J2EE 标准的组件开发技术 通过用户管理组件、安全控制组件、 GIS 通用组件、多源数据接口组件、增值服务应用组件、模 版管理组件、数据处理组件、信息发布组件、数据交换组件等提供对外

23、服务和对内管理的支撑； 组件 可以跨平台进行部署。业务系统中的应用服务及应用支撑软件需要满足各种工业标准（如 TCP/IP、 HTML、 XML、 J2EE、 CORBA、 SOAP、 WDSL）。系统中的各个组成部分通过这些标准可实现互连。 平台的系统设计采用国际先进的多层结构 N-tier architecture 功能解藕：每层都有其各自功能，底层为高层提供服务，服务接口固定，保证层与层之间互不耦合，层与层的开发相互独立。功能解藕是扩展性的基础。 第 11 页 共 126 页 扩展性：功 能解藕和组件技术使本系统很容易扩展新功能 分布性： J2EE, Cookie， REST 设计模式等

24、技术的使用功能，自然支持系统的分布式部署 灵活性：组件技术， XML， WebService 等技术，使平台可灵活配置参数，可灵活组装 /拆卸功能模块，以灵活适应运营商的要求。 架构 设计 1.体系架构 如图所示，系统采用多层体系架构，多层结构在本系统中具体体现分为三个层次，即应用接入层、业务逻辑层、数据核心层，其中数据核心层又包括数据层与数据访问层，它们主要功能和作用如下： 应用接入层：提供地图浏览，信息浏览、信 息搜索、数据接入，它是系统管理员、管理人员和客户获得系统资源或进行系统操作的界面，系统的用户界面层第 12 页 共 126 页 是基于 WEB，这样既提供了操作的方便性和灵活性，也

25、降低了系统的维护成本；通过用户界面操作可以直接操作和管理整个系统，可以完成管理平台的各项功能。 业务逻辑层：它是本系统的核心，负责完成对系统操作的处理和业务逻辑的处理；实现业务逻辑处理、业务流程控制、消息通讯、智能采集处理、业务管理等功能。 数据访问层：它的主要功能是完成数据处理和设备及服务管理的逻辑封装 , 将各种设备、服务和数据库的异样性屏蔽起来 , 以统一 /规 范的接口形式为业务逻辑层、表示层提供访问和操作数据服务；对于业务逻辑处理层、应用接入层来说，它是虚拟的设备、服务和数据库，使系统在性能和功能方面都具有很好的扩充性。 数据层：这是用户所拥有的具体的信息资源的存储介质，通过数据访问

26、层实现与应用接入层、业务逻辑层的数据交换。在本系统中 ,数据层存储了系统的地图数据等。 2.软件架构 本系统的系统架构如下图所示： 系统架构说明： 第 13 页 共 126 页 本系统采用先进的 三 层体系，包括：表现层、业务逻辑层、 数据核心层（包括： 数据连接层和数据层 ） 用户端采用零客户端方式，通过 WEB 浏览器进 行访问； 本系统采用 J2EE 技术，实现高性能、高扩展性、跨平台。 本系统采用开放式、跨平台技术，支持多种操作系统，例如WINDOWS/LINUX/UNIX 等 GIS 图层展现及功能采用百纳九洲公司独立自主研发 BNGIS 系统引擎进行图形及功能支撑。 应用服务器 采

27、用 Apache + Tomcat； Apache 与 Tomcat 是业界推荐的使用搭配，具有高性能、稳定性高等特点。 应用服务管理使用 Spring 容器，作为 IOC 和 AOP 实现，具有灵活性强，扩展性高， Spring 也是 J2EE 各种流行框架的适配器（ Adapter） 。 本系统 使用 Hibernate 作为 OR/M 实现，故可以 支持多种关系型数据库 。 （ 1） 地理信息系统 软件 地理信息系统软件 采用 百纳九洲公司独立自主研发 BNGIS2.0。 BNGIS 是一个基于 Internet 的 WebGIS，它允许用户集中建立大范围的 GIS 地图、数据和应用并将

28、这些结果提供给 内部网络 的或 Internet 上的广大用户。 BNGIS 为交换在 Web上能发布的空间数据和服务建立了一个公共的平台。在本项目中， BNGIS 主要应用于系统的 GIS 电子地图 部分的 显示、数据查询、 业务应用 及部分的编辑功能。 （ 2） 数据 库软件系统 根据项目要求， 在本项目使用 Oracle 10g 数据库，是目前业内伸缩性最好、功能最齐全的数据库，是业界第一个完整、简单的用于互联网的新一代智能化的、协作各种应用的软件基础架构，无论是用于驱动网站、打包应用程序或者是事务应用程序。 第 14 页 共 126 页 （ 3） 服务器操作系统 本项目部署上在设计上是

29、支持跨平台的，故可以支持多种操作系统，如Linux、 Unix、 Solaris 和 Windows，考虑到 本项目 后期的扩展性及安全性，我们选用了 扩展性、互操作性和可管理性很高的 Linux 系统 。 （ 4） 并发数与响应时间 1）支持并发数 从服务器分布式部署角度看， 如采用四层交换机实现负载均衡技术，无限级增加 PC Server 方式， 系统可以支持无数用户访问。 据测试，单台 性能较好的 PC 服务器，系统可以支持支持用户并发数可以达到 400500 （即系统支持 4 百至 5 百个用户同时在线并发操作）。 2）响应时间 系统在允许并发用户范围内访问，一般的系统操作响应时间不超

30、过 3 秒，对于地图加载、统计功能操作的响应时间不超过 5 秒（系统响应时间：指从用户发出访问请求到浏览器下载完页面的时间）。 3.系统物理架构 地图 系统的物理部署结构如下图所示： 结构描述： 整个系统将搭建在 机房内 。 第 15 页 共 126 页 客户端支持 PC 和 3G 手机； PC 用户采用 WEB 浏览器（ IE5.0 以上）即可访问本系统，不需要安装客户端软件 ； 3G 手机用户通过浏览器直接访问系统。 本系统由数据库服务器 地图应用服务器 组成。 第 16 页 共 126 页 二 三维数据建设 图形 数据采集合成 1.数据标准 （ 1）精细采集 精细采集 要求 拍摄 （含建

31、筑、道路和高架桥等）结构准确，特有结构不能省略，细节表达准确，当建筑物表面凹凸的尺寸大于 0.5 米时，在 照片中就应表现出来。 精细 采集 应具有较 高精细度，最大程度的接近真实，具有丰富的细节，能够表现建筑的特点，要求贴逼真纹理。对于城市主干道及其两侧建筑物、重要的标志性建筑和公共设施、高标准成片开发住宅区、工业园区等，要采取精细 拍摄的方法，保证模型的精细度、真实度和美观度。 第 17 页 共 126 页 （ 2）简单采集 简单 采集 要求 拍摄 （含建筑、道路和高架桥等）结构基本正确，表现出基本形状，能够通过该特征明显辨认 。 简单 采集 应具有普通精细度，模型比较接近真实，具有最典型

32、的特征细节，如屋顶形式、女儿墙、裙楼等，能够通过典型特征辨认出是真实的哪一栋建筑；简单 采集 纹理应基本真实。对 于城市次干道及其两侧建筑物、一般公共设施、完善的成片开发住宅区、工业园区等，要采取简单 拍摄 的方法，在保证模型的真实程度上提高模型的美观程度。 2.流程描述 从数据 建设 的流程上看， 三维公共服务平台 的三维图形数据建设 主要包括前期数据准备、中期数据采集、后期数据处理三大部分。其数据流程示意图如 下： 第 18 页 共 126 页 通过前期准备的数字影像和数字高程数据，利用软件建立起生产区域的三维场景。对场景中所有需要建立的建筑物和景观进行分类，利用中期野外采集的纹理数据和三

33、维场景的建筑物顶部纹理数据以及已有比例尺 CAD 地形图数据和高程 数据对建筑物和景观分别进行后期三维模型的建立，最后利用软件将三维场景和三维模型进行集成，并建立三维实体的属性库。 根据基础数据进一步采集整合成为能够提供给三维制作人员的图片及数据信息并以表格的形式形成规范化的数据。 航片 图编号 : 采集员编号 : 页 3.采集目标 采集 面积 区域内的建筑、道路、河流、湖泊等信息。 第 19 页 共 126 页 4.采集范围 采集 区域 范围 的建筑实体、风景点、道路、桥梁 、山地、湖泊、河流、公交站台的 外观形态。采集城市中的绿化、垃圾箱等城市公用设施的数量和外观形态。并拍摄照片作为制作三

34、维的参照图片。 5.采集方式 我们将根据实际情况和不同的采集标准来制定相应的采集方式以满足三维模型对于制作精度及制作素材的要求。 （ 1） 航测数据采集、高程数据采集 划分航拍区域，对高层建筑 ,我们通过航测数据的采集相关的数据。设计多条航线，使用 特制航摄相机一部，焦焦 152mm，柯达 244 真彩色航空胶片。航摄采用航摄飞机。航线按常规设计，航向重叠为 56%，旁向重叠为 25%一 35%，其它符合国家标准 地形航摄规范要求。 也可以在 航摄区域内布置了 多 个平高控制点， 以及相关的 检查点。同时对立交桥也进行了间隔 20m 的高程测量。 航拍数据 第 20 页 共 126 页 （ 2

35、） 外业纹理数据采集以及野外调绘记录 纹理数据影响了三维场景中的所有地物，决定了场景的整体效果与纹理细节，并最终决定实际场景的逼真程度。 需要完成整个 区域 重点 建筑物以及 公共设施、成片开发住宅区、工业园区 广场、河流、立交桥的拍摄及纹理采集工作。 外业拍摄的照片、纹理按照分区及建筑物编号进行整理分类，并对复杂建筑加以拍摄 说明，方便后期建模。 与野外调绘、纹理数据采集工作同时进行的是测区内各种地物的野外调绘记录。野外调绘记录 ,一方面是建立三维景观的重要依据，另一方面也是成果递交的重要原始资料。野外调绘记录以野外拍摄的纹理相片为基础，需要记录拍摄相片与实际地物对应、相关地物的类型、特性、

36、相互关系等内容。 （ 3） 内业三维模型数据的建立 区域 内所有模型分精密建模模型、一般 简单模型 两 类。重点建筑和典型景点模型全部采用 3DMax 建模，精密建模的模型导出成 x、 3DS 和 OBJ 格式的模型文件，通过 TeraExplorer 导人，实现模型与场景 的融合。其余通过 Skyline 的TeraExplorer 直接建模。纹理采用外业拍摄的照片，用 PhotoshoP 进行处理而成。为了更真实地反映现实模型，房顶采用影像上的建筑物房顶处理而成。模型高度的确定由外业采集的高程数据得到。最后对三维环境下的全部建筑物的高程进行量测，获得了比较精准的建筑物高度，与测量值进行比较

37、，误差控制在 0.5m之内。 （ 4） 影像数据的修改和纠正 通过影像合并出现影像过渡色调差异较大情况，我们进行了优化使之更美观。因为河流上的桥需要通过模型来体现，所以对影像上的桥进行了处理，用河水的颜 色覆盖桥的影像。这样整体效果就更加美观。 作正射影像前首先对原始影像进行颜色预处理，使各影像色调尽量一致 ;做好正射影像后再逐一细调，让各个影像间色调尽量一致，色差均匀，明亮度一致。第 21 页 共 126 页 对水域部分圈出统一进行色彩处理，使水域颜色一致。对处理后的影像进行最后的匀色批处理 ;对最后的影像进行逐一检查，并进行部分修改。 （ 5） DEM 数据的修改 区域内地形 起伏不大，除

38、伏延山外基本为平地。为了能更细致的表达出地形的高低起伏， DEM 制作精度达到 0.3m。 （ 6） 三维场景数据的合成 影像及 DEM 调整完毕后需要合成场景。使用 专业 软 件进行合成。 （ 7） 属性数据的录入 根据外业拍摄时的记录和现有资料的参考，我们对项目范围内重点建筑物赋予名称及信息提示等属性，方便系统进行检索和查询。 6.采集器材 在保证高精度拍摄建筑基本特征而尽可能 降低影像透视造成的畸变 的前提下 , 采用专业级的 数码单镜反光相机 以及特制镜头。 使用器材如下： （ 1） 数码单镜反光相机 尼康 D700 尼康 D700 采用尺寸为 36.023.9mm 的 CMOS 影像

39、感应器，提供 1,210 万有效像素，更大的像素尺寸确保了相机具有更高的信噪比和更宽的动态范围。标准设置下的感光度范围可达 ISO 200 6400，更可扩展至 HI 2（相当于 ISO 25600）和 Lo 1（相当于 ISO 100）。内置的优化校准系统除了标准、自然、鲜艳和单色4 种基本设置，还可以帮助摄影者通过简单的选择和调整，对影像参数（锐度、色调补偿、亮度和饱和度等）实现个性化设 置。动态 D-Lighting 利用局部色调控制技术来确保画面具有合适的对比度，尽可能同时减少高光和阴影部位的细节损失。 （ 2） PC-E 微距尼克尔 45mm F/2.8D ED 镜头 第 22 页

40、共 126 页 移轴镜头在过去也被称为 TS 镜头，即英文 TILT 和 SHIFT（倾斜和移动）的缩写。这种镜头能够让主光轴进行平移倾斜或者旋转，达到调整影像透视和焦平面的变化以求画面全区域清晰。 移轴镜头一般多应用在建筑摄影上，通过平移光轴纠正画面的透视线条汇聚问题，使得拍摄的建筑物没有常见的下大上下的透视感，而是建筑直立面在画面中始终保持垂直。另外，这 种镜头也应用以产品照片为主的商业摄影中，通过旋转焦平面，使得被拍摄物体无论前后远近部位都能处于同一焦平面上，这样画面就能实现全区域聚焦的效果。 三维模型数据建立 1.建模标准 需 达到 1:350 的大比例尺建模使现实中的很多细节能够完美

41、的表现。 （ 1） 数学精度需求 1）采集所有单体占地面积大于 3 3 米的非临时建筑物（包括在建的但已完成所有外墙装饰的建筑）的外围轮廓，当轮廓线凹凸小于 0.5 米、且长度小于 5米时可进行综合。 2）建模完成的所有三维模型的数学精度应完全基于科学、合理的方法获得，应保证其整体误差控制在 1 米之内。 3）所有模型坐标要求建立在 84 坐标系之中，建筑物的高程必须与实际的地形高程相符合（误差控制在 1 米之内）。 4）建筑物顶面的纹理从高分辨率数字正射影像图上采集，建筑物侧面的纹理需在实地用数码相机或数码摄像机获取。建筑物的纹理数据，特别是侧面纹理，均需经过调色、去杂色等编辑处理，以恢复建

42、筑物新建时的色调为准，分辨率不低于 300DPI。 5）道路模型必须与其他各区已有道路模型无缝对接。 第 23 页 共 126 页 （ 2） 模型精度需求 采用企业级三维建模软件（如 3DS MAX 等），按照建筑物的真实尺寸和形状，在保证建筑基本特征的前提 下，以尽可能少的三角形面片数量构造建筑物的三维模型，并粘贴编辑好的纹理贴面。 要求采用三级混合精度建模，即精细模型、简单模型和概略模型。 1）精细模型 精细模型要求模型（含建筑、道路和高架桥等）结构准确，特有结构不能省略，细节表达准确，当建筑物表面凹凸的尺寸大于 0.5 米时，在模型中就应表示，三角形面数多数在 1500 以内。 精细模型

43、应具有较高精细度，最大程度的接近真实，具有丰富的细节，能够表现建筑的特点，要求贴逼真纹理。 对于城市主干道及其两侧建筑物、重要的标志性建筑和公共设施、高标准成片开发住宅区、工业园区 等，要采取精细建模的方法，保证模型的精细度、真实度和美观度。 精细模型纹理分辨率要求为 2048*2048。 2）简单模型 简单模型要求模型（含建筑、道路和高架桥等）结构基本正确，表现出基本形状，能够通过该特征明显辨认，三角形面数多数在 500 以内。 简单模型应具有普通精细度，模型比较接近真实，具有最典型的特征细节，如屋顶形式、女儿墙、裙楼等，能够通过典型特征辨认出是真实的哪一栋建筑；简单模型纹理应基本真实。 对

44、于城市次干道及其两侧建筑物、一般公共设施、完善的成片开发住宅区、工业园区等，要采取简单建模的方法，在 保证模型的真实程度上提高模型的美观程度。 简单模型纹理分辨率要求为 1024*1024。 第 24 页 共 126 页 2.建模工具 运用 Autodesk 的子公司 Discrret 公司 提供的 的 3D MAX 软件建模 ， 作为三维设计软件，可以在虚拟的三维场景中创建出精美的模型，并输出图象和视频动画文件。 3D MAX 软件 目前是 全球用户最多的三维软件。 3D MAX 高级的建模技术，丰富的材质类型，精确的灯光模拟，复杂的角色动画控制，高级的全局光渲染等多方面的功能，都不亚于其他

45、专业软件。这也是很多人梦寐以求的功能，通过这些功能，足以制作出激动人心的 画面。 通过 3D MAX 在实际的建模过程中，主要使用软件到以下 工具： Geometry(几何体 )-Box（立方体） -Plane（平面） Geometry(几何体 )-Compound Objects(复合物体 )-Boolean(布尔物体 ) Shapes(二维地图 )-Rectangle(矩形 )-Line(曲线 )-Arc(圆弧 ) Modifiers(修改器 )-Extrude(挤压 )-Edit Mash(编辑网格 )-Bevel Profile(轮廓倒角 )-Bevel(倒角 )-Lattice(框架

46、 )-UVW Mapping(贴图坐标 ) Lights(光源 )-Target Direct(目标平行光 )-Omni(泛光灯 ) Camera(摄像机 )-Target(目标摄像机 ) Standard(标准材质 )-Opacity(不透明贴图通道 )-Tiles(瓦 ) Render(渲染 )-Crop(切割区域 )-Resource Collector(资源收集器 ) 通过以上方式的组合，可以构建真实的建筑模型。 第 25 页 共 126 页 3.模型制作及导出 模型制作流程如图： 三维模型数据的制作，是 3DMax 根据 GIS 校正过的卫星地图 再结合现场建筑实拍相片制作而成。 我

47、们在制作模型时，注重各建筑的点、线、面、光阴暗面及周边环境结合的制作以及准确体现地形地貌，体现模型逼真的结构和纹理，具备真实感。 第 26 页 共 126 页 （ 1） 立体模型的生成 利用 3DSMAX软件作图第 1步 ,也是最重要的一步就是建模 ,即生成房屋的立体模型 。 通常有多边形 、 面片及 NURBS建模 3种建模方法 ,处理时使用 3种不同的技术 ,会得到不同的结果 。 采用多边形建模方法建立建筑物模型最简便快捷 。 在 AUTOCAD底图中各建筑物的几何多边形已形成 ,所要做的只是将 2维底图上的建筑物拉伸成具有一定高度的实体模 型 ,即房屋的立体生成 。 按一定的比例尺进行拉

48、伸 。 面片 ,即 BEZIER(贝塞尔 )面片 ,不是通过面构造 ,而是利用边界定义的 。 这意味着边界的位置及它们的方向决定着面片的内部形式 。 面片技术能使面内部的区域变得光滑 ,形状与轮廓更相符 ,它的不足是有些局限性 。 根据航拍图进行坐标定位 第 27 页 共 126 页 建筑模型初步定位与角度矫正 建筑模型初始构建 第 28 页 共 126 页 建筑模型细节构建 建筑模型基本生成 第 29 页 共 126 页 （ 2） 立体图模型的材质处理及贴图 建立模型之后的工作就是给模型赋予材质和贴图 。 在 3DSMAX中基本材质赋予对象一种单一的颜色 ,基本材 质和贴图与复合材质是不同的

49、 。 在虚拟 3维空间中 ,材质是用于模拟表面的反射特性 ,与真实生活中对象反射光线的特性是有区别的 。 基本材质使用 3种颜色构成对象表面 。 AmbientColor(环境光颜色 )。 对象阴影处的颜色 ,它是环境光比直射光强时对象反射的颜色 。 DiffuseColor(漫反射颜色 )。 光照条件较好 ,比如在太阳光和人工光直射情况下 ,对象反射的颜色 。 又被称作对象的固有色 。 SpecularColor(高光颜色 )。 反光亮点的颜色 。 高光颜色看起来比较亮 ,而且高光区的形状和尺寸可以控制 。 根据不同质地的对象来确定 高光区范围的大小以及形状 。 使用 3种颜色及对高光区的控制 ,可以创建出大部分基本反射材质 。 这种材质相当简单 ,但能生成有效的渲染效果 。 同时基本材质同样可以模拟发光对象以及透明或半透明对象 。 这 3种颜色在边界的地方相互融合 。 在环境光颜色与漫反射颜色之间 ,融合根据标准的着色模型进行计算 ;高光和环境光颜色之间 ,可使用材质编辑器来控制融合数量 。 被赋予同种基本材质的不同造型的对象边界融合程度不同 。 对材质基本参数的设置主要通过 BasicParameters