三维地理信息系统在数字城市建设中的应用研究裴倩，常新盼中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州(2210000)E-mail:saalt36@126.com摘要：数字城市建设已成为当前城市信息化建设的主要目标。本文从数字城市概念和当前我国的数字城市建设出发，继而阐述了三维地理信息系统在数字城市建设的作用，基本模型框架及关键技术。三维地理信息系统将是全面推进数字城市建设、城市信息资源共享、提升信息资源应用价值的有效途径之一。关键词：数字城市；3D-GIS；三维城市模型；层次细节模型中图分类号：P2081引言数字城市是城市信息化发展的方向，是数字地球的一部分。它是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以空间信息为核心的城市信息系统体系。它将地理信息技术、数字化技术和网络技术渗透到城市经济和社会生活的各个方面，为政府部门、企业、社区、公众提供多层次、高质量、高效率的信息服务及决策支持，以提高城市和社区建设与管理的现代化水平和效率，提高人们的生活质量。目前，我国以“数字城市”为目标，面向城市可持续发展的全数字化信息系统建设正在探索中，全国已有100多个城市陆续展开各自的数字城市建设计划。三维地理信息是数字城市的重要基础空间信息。三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，构建出一个真实、直观的虚拟城市环境，为城市管理者面对复杂的城市，实施科学的、人文的、生态的规划，提供有力的决策手段[1]。由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是三维可视化技术应用的主要领域，建立基于影像的城市三维系统，构建真实、准确的虚拟城市场景，实时互动地评估与分析规划方案，为城市规划的决策提供更加直观与科学的依据，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的，是当今城市规划信息化发展的重要方向。2数字城市建设的基本框架数字城市有一个基本的框架（图1），主要由三大部分组成[2]：1）数字城市建设的信息支撑技术。主要有遥感技术、全球定位系统(GPS)、地理信息系统技术、城市综合功能GIS技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等，应用这些技术可以实现城市空间数据的获取、分析、归纳与整合。2）数字城市建设的基本内容。首先，建立由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组成的核心系统，达到共享和支持。其次，建立应用系统，它们是数字城市发挥作用的根本。第三，网络与信息接入设备，它们是数字城市应用的前端，直接面向最终用户。第四，政策法规与保障体系，它数字城市建设及运行提供法律、经济、标准、组织和管理等方面的保障。3）数字城市的服务对象。包括政府、企业、社会和公众四大类。-1-政府企业社区个人服务于政策法规与标准体系政府网站企业网站社区网站信息终端政府企业社区公众应用系统应用系统应用系统应用系统经济社会息平台城市空间基础信息平台宽带网络基础设施技术支持地理信息系统技术全球定位系统技术与挖掘技术多元数据融合三多数元数宽带网络技术其遥感技术维种据他技术软信件技术库技术据息技术表现一体技术化图1数字城市基本框架体系图Fig.1TheMainFrameworkofDigitalCity33D-GIS简介通常的GIS技术提供给我们的是一个2维视图，称为2DGIS。2DGIS始于20世纪60年代，现已应用到各行各业，产生巨大的经济效应。世界本来就是处于3维空间中的，而发展日渐成熟的2DGIS是将现实世界简化为平面上2维投影进行操作的，本质上是基于抽象符号的系统，不能给人以自然界的本质感受。这主要是由于当初计算机处理能力有限造成的。随着计算机图形图像学、计算机可视化技术以及相关学科的发展，使得生成、显示和操纵完全描述目标3D几何特征和属性特征的数据成为可能，人们开始对3DGIS理论和实际应用方面进行了有益的探索和实践。随着应用的深入，人们越来越多地要求从真3维空间来处理问题。3DGIS是将3D空间坐标(x，y，z)作为独立参数来进行空间实体对象的几何建模，其数学表达式为F=f(x，y，z)。三维GIS不仅能表达空间对象间的平面关系和垂向关系，而且也能对其进行三维空间分析和操作，向用户立体展现地理空间现象，给人以更真实的感受。4三维数字城市基本模型4.1模型的基本构成三维“数字城市”模型主要由基础数据、三维模型、运行环境(包括硬件环境和软件环境)以及三维投影设备等几部分组成。基础数据：包括数字线划数据、影像与纹理数据、数字地面模型和对象属性数据等。三维模型：包括地形建模、比较规则的实体建模、树木草地建模、小品