王雅冬

(长春市测绘院，吉林长春 130021)

三维数字城市也称为虚拟城市，是利用计算机虚拟技术，把现实世界中的人、事、物的信息一一映射在计算机中，是现实城市的等比模型。三维数字城市不仅是我们看到的虚拟模型，或者说它的核心不是模型本身，而是存放在其中的城市信息。三维数字城市通过空间维度和时间维度持续不断地记录着城市的发展和变迁，能够预演未来城市的形态,动态分析城市现状,重现城市的历史走向。

1 长春市三维数字城市建设概况

长春市三维数字城市建设始于2009年，以雕塑公园和新民大街为试点，开启长春雕塑三维管理的新模式。经过2012年和2015年两次跨越性发展，目前长春市已经形成了较为完善的三维数字城市体系，如图1所示。

长春三维数字城市建设按照统筹规划、需求导向的原则，建立了1000余平方公里地上、地下一体化全要

素三维信息数据库，内容涵盖城市的各类建(构)筑物、道路、水系、绿地、城市部件、地下管线、地铁、人防设施等内容(图2)，覆盖范围以长春市中心城区为主，兼顾长德、空港、北湖、南部新城等城市重点建设区域。建立了开放共享的三维平台，实现跨地区、跨部门空间信息资源的互联互通和集成应用，为城市的智能化管理提供了全新的技术和手段。

2 技术流程

长春市三维数字城市建设采用了多项高新技术手段，包括机制激光雷达点云技术、倾斜摄影测量技术和高分辨率影像采集技术等。机载激光雷达技术是主动对地观测技术,具有全天候、作业周期短、精度高、费用低等优点，近年来被广泛应用于测绘地理信息行业[1]。

通过ADS80航飞采集长春市地形地貌数据，机载激光雷达扫描地表物体的高度信息，基于1∶500地形图，使用3Dmax软件构建高精度的建筑体框模型，技术流程如图3所示，结合外业实地采集的照片，赋予建筑真实纹理。地面及场景模型是基于DEM和DOM手工建模。模型较为美观，结构精细，可以任意比例尺对模型应用，所有模型均为独立对象，可点击查询搜索。

3 长春市三维数字城市特点

3.1 高精度还原，场景真实美观

对长春市的每一栋建筑的所有立面逐一拍照，不留任何死角，经过建模师清除照片中电线、人、车、树木等遮挡，还原在模型表面，虚拟的建筑就呈现在眼前，建筑色彩、结构、纹理、牌匾等信息与现实几乎一样。

3.2 高标准严要求，保证三维信息准确

三维数字城市的建立，离不开城市要素位置信息的采集。三维长春采用目前世界上最先进的信息采集技术，机载激光雷达扫描和倾斜摄影建模，经过严格的质量控制，保证了三维模型的尺寸、位置与现实位置偏差都不超过0.5米，包括每栋建筑的窗口位置、每条道路的边线、每条管线的位置埋深都是准确的，为城市精细化管理的实现提供可能。

3.3 建立动态更新机制

城市每天都在变化，大到建筑的更迭，小到牌匾的更换，三维长春随着城市的变化而不断的更新。分别从竣工测量、旧城改造、城市重点建设区等方面，有准备有计划地更新城市三维模型数据，以满足各行业对三维长春的使用需求。同时建立历史模型数据库，记录长春的发展变化。

3.4 高效的数据共享交换机制

为了高效便捷的共享三维长春，选取通用的*.max和*.OSGB格式作为三维数字城市的交换数据，可以兼容目前国际上主流的三维引擎。另外基于目前城市管理工作的需要，开发了单机和网络的PC端三维平台及支持手机、平板的移动端三维平台。有了这些设计，即可通过不同的渠道、采用多种方式非常便捷地使用三维长春，体验三维长春带来的“便捷”。

4 三维数字城市辅助城市规划设计

三维仿真虚拟现实技术在城市规划建设中已得到广泛应用。如2000年悉尼奥运会的场馆，其在设计过程中大规模地应用了虚拟现实技术，悉尼市建立了全市三维仿真平台用于信息服务、交通分析、智慧城市建设管理等方面，取得巨大的成功[2]。

三维长春不仅仅是具有海量的信息承载力和可视化的城市外观，还包括强大的空间运算能力和数据分析能力，并且做出一些辅助决策，供使用者参考。三维长春具有全面的三维空间分析能力，能够完成点、线、面、体的交、差、并运算，如图4、图5所示。

三维规划平台可以提供一个逼真的三维城市景观模型，规划师无需面对抽象的、杂乱的各种图纸，不停地分析还原城市现状情况，而是可以通过“第三者”的视角，宏观地观察城市，看到一切细节。规划师还可以任意地塑造城市，三维平台能够把改造后的城市指标反馈给规划师，提供科学依据，从而显著提高规划工作效率、促进规划工作的科学性和透明性。

将设计师的设计方案通过虚拟现实的手段直观地展现在平台中，如图6所示，通过间距分析、日照模拟、控高分析、通视分析、视域分析、立面分析等功能，从定性和定量的角度来动态论证方案的优劣，通过虚拟现实及三维可视化技术进行分析计算，并将得到的数据可视化处理，将分析结果以形象的图形表达出来，使分析结果更易让人(尤其是非本专业人士)理解[3]，为领导决策提供更为科学的辅助手段。

5 结语

三维长春绝不是脱离城市而独立运行的体系，它通过动态感知城市的实时信息，运用各种模型分析城市的状态，将辅助决策信息源源不断地反馈给城市管理者和建设者。“三维+”的发展模式，将促进三维长春落地生根，用于城市规划，可以使用城市大数据论证规划方案，使城市规划更具前瞻性；用于城市管理，实现城市各类信息的可视化查询，为政府对城市的管理和服务提供决策工具；用于城市生态建设，可以将大量的统计数据转换成容易理解的图像，表现人类活动对环境事件的压力，预测人类活动条件下的环境效应等。随着三维数字城市技术的日益成熟，相信不久的将来，三维长春有望成为城市规划、建设和维管的入口，为全面实现智慧长春奠定坚实的基础。