王曌龙 侯振华

摘要：本文旨在通过对城市三维地理信息系统（3DGIS）的建立、维护和更新过程及相关的技术特点进行系统研究，以期为相关技术人员的实践活动提供理论借鉴。

关键词：城市三维地理信息系统;建立与维护;更新

在现代经济社会发展过程中，城市无论是在人口资源还是各类管理问题上都发挥着越来越重要的协调和沟通作用。面对着城市社会管理的逐渐复杂化，在城市信息建设和维护的过程中就需要越来越完善的信息处理系统来进行系统支持。在这种隋况下，三维地理信息处理系统就应运而生，它的系统开发对解决城市建设和管理问题、提升决策效率具有关键意义，在很大程度上对城市空间信息科学发展产生不可小觑的推动作用。

1城市三维地理信息系统的研究现状

就目前城市三维地理信息系统的发展现状来看，3DGIS的发展方向和领域主要在三维模型数据管理应用的可视化发展、相关空间模型和数据的规范化进程等方面。Google earth、skyline等模型系统是当前世界范围内三维模型体系建设的主要代表，国内的相关科技研究也初步建设了相关地理信息系统的模型，比如灵图公司、文澜公司等。但是从地理信息系统的成熟度来看，目前国内外还不存在一个相对系统的3DGIS，大部分的系统仍然集中在可视化领域。

2城市三维地理信息系统的建立和维护

2.1建立一套完善的三维空间标准化数据

三维空间数据的标准化和规范化对于整体地理信息处理系统的发展具有十分关键的作用，主要内容体现在：

（1）三维空间数据的尺度和产品形式在世界范围内进行统一

（2）三维空间数据的内容和分类标准不断完善

（3）相关的空间数据采集以及质量检验标准更加严格

（4）三维空间数据的可视化标准逐渐完善

（5）空间数据的安全和共享标准提升

（6）三维空间数据的服务标准上升到一定层次

2.2三维空间数据信息的采集和建模过程

首先我们要知道三维空间数据是城市地理信息系统的首要和核心要素，因此要想不断推动地理信息系统的进步就要加强数据的采集和建模效率。一般来说三维空间数据可以分为数字线划数据、影像数据、地面模型以及对象属性数据等。

（1）数字线划数据

数字线划数据在大方面来说指的是现实城市的建筑物数据，其中又可以分为平面和高度两个纬度，在当今城市三维地理信息系统的数据采集过程中，对线划数据的采集主要采取的方法包括二维数据方法、全数字摄影测量方法和激光雷达等测量方法。

首先我们来看当前以各类数字线划图和众多二维数据信息为基础进行三维建筑数据模型开发的方法。这种方法利用楼层估算或者数字摄影测量的手段，对相关的城市建筑物高度进行有效观测。这种方法的优点在于数据获取方式迅速、并且有利于二维和三维数据信息建立合理的联系，从而为后续的信息更新和交换提供便利。但是也存在着使用范围受限的缺陷，对复杂建筑的形状不能进行良好的反映。

关于全数字摄影测量方法，它主要是利用数字航空摄影系统进行三维信息的采集和处理，以此为基础现代社会“4D”产品生产已经逐渐成为国内相关基础数据获取的主要方式。在充分考虑到数据获取成本和应用的关系基础之上对建筑物进行系统建模，也成为相关学者研究的重点。

接下来是关于激光雷达等技术的应用，它是伴随着GPS和相关惯性导航系统技术的成熟而逐渐受到大规模的欢迎，可以对相关的建筑物平面和高度数据进行准确的获取和应用。合成孔径雷达和Lidar等技术是其中的核心，这项技术对建筑物高度采集精确度较高，并且可以迅速获取离散的三维空间信息。在国内外三维地理信息系统的发展过程中，利用雷达等技术条件对建筑物表面重构现象以及变化数据进行获取已经成为研究的方向和趋势。该方法可以最大程度上提升数据获取效率，并且精确表达复杂形状的建筑物三维体系，但是一般情况下来说该方法和技术需要大量的前期投入。

（2）数字地面模型

DEM（数字地面模型）的常用采集方法包括利用矢量数据构建、激光扫描SAR获取、全数字摄影测量方法生产等。在当今城市化建设飞速发展的情况下，数字地面模型的成本和应用市场变化，都使其逐渐适应获取大量建筑空间信息的应用趋势，数字地面模型也必然成为三维空间数据获取的重要手段。

（3）影像和纹理数据

该项数据对于提升城市景观的真实性具有重要作用，主要的采集方法包括模拟法，也就是通过相关技术对建筑物纹理和顶面进行模拟处理的方法，可以实现相关技术水平下对真实性要求不高的建筑复原。

其次可以结合空中和地面摄影相配合的方法对建筑纹理进行获取，充分利用近年来兴起的无人机技术来对一些地面机械难以测控的信息数据进行采集。顶部纹理可以同步雷达技术，从而实现相关数据的准确性。而侧面纹理的获取则需要较高的技术含量，主要方法是倾斜摄影，在這一过程中可以通过低空驾驶飞行器来进行测量和采集。通过作者多年的工作经验可以得知，这种方法可以保证更大程度上的数据获取的逼真性，对于提升整体的匹配性能具有关键意义。

2.3三维空间数据的更新和维护过程

城市地理信息系统对空间数据的现势性要求比较高，只有基础数据的准确才能保证后续工序的有效完成。因此这就要求强大的数据的更新手段和效果，如何建立有效的动态更新和维护系统就成为困扰相关技术人员的一大难题。目前技术发展水平下，一体化实现2DGIS和3DGIS的同步更新还不现实，主要利用可视化系统对相关建筑物进行替换模型的方式来进行数据的更新。未来随着技术发展，建立相应的DEM、DOM数据处理库就成为研究重点，可以为三维地理信息处理系统的维护和更新提供更大便利。

3结束语

三维地理信息系统在城市的整体建设管理过程中具有十分重要的作用，如何合理有效地对相关数据获取和更新过程进行控制，成为相关技术人员所要研究和功课的重点方向。Lidar数据后处理研究、三维模型的可视化接口研究等都成为热门领域，值得每一个专业人才去重点关注。