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摘要：数字化建设如火如荼，但是建设过程遇到了技术瓶颈，城市建设规模越来越庞大，传统的数字模型缺乏数据之间共享和查询等特点，因此需要开发一种更高效的三维模型，本文将重点分析CityGML下的虚拟三维数字城市建模。
关键词：三维数字模型；CityGML；空间数据共享
随着城市化不断向前推进，城市发展越来越体现了智能化和数字化，在这样的发展潮流中，传统的数字城市三维建模已经不能满足数字化要求，只有开发出一种数据通用性强，具有语义和拓扑关系分析机制的模型，才能顺应数字化时代的潮流。CityGML的虚拟三维数字模型解决了这个问题，增强了三维数字空间的实用性，进而推动了数据间的共享。
一、CityGML概述
CityGML是一种通用的数字模型，这种数字模型能够在体现语义的基础上表现城市建筑，传统的三维数字模型表现出来的3D效果，在一定程度上冲击了人们的视觉效果，完全表现在外观，但是数据内部的处理效果却极差，只是一些图形在3D屏幕上蠢蠢欲动。CityGML主要侧重数据之间的共享，包括数据存储、数据管理和数据交换，目前城市建筑模型需要整理的数据是不计其数的，在整理大量信息的基础上还得体现出视觉效果，这就是CityGML带来的利益。
（一）细节层次模型
城市建筑模型信息量浩大，整理好每个环节的数据信息，就需要有相应的技术模型一对一管理，CityGML具有不同层次的细节模型，经过细节化处理使得整个建筑模型呈现出高可视性[1]。
根据建筑结构的不同分为5个细节模型，其中包括2.5维的模型和3维的模型，其中数字地形模型是最低级细节模型，精确度很低，可是效果不佳，一般都是通过与其他影像叠加或者加深处理方能看清；城市街区模型指的就是那些“秃楼体”，只显现没有屋顶的楼体结构；第二层次的模型就表现楼体屋顶结构和外观结构；第三层次表现楼体内部详细信息，比如墙壁厚度、楼体材料，甚至包括墙面纹理信息；每个层次都是越来越高级，不断完善，第四层次在第三层次基础上表现的更加具体，深入到楼体内部中房间、房门、楼体及家具；第五层次更加精细，通过5个层次的模型展示从而将整个楼体建筑信息通过图形展现在屏幕上，更加真实的了解楼体各个方面的信息。
（二）语义/几何一体化模型
建筑模型信息量巨大，怎样将这些信息通过图形的模式展现出来就是CityGML的主要应用，这一过程包括两个过程，一个是展现建筑结构的信息另一个是将这些信息通过模型方式表达出来，两者之间要密切联系相互对应。
语义层次就是将建筑物中的一些结构，比如墙体、窗户和房间等这些结构的详细信息表达出来，墙体是什么材料，房间是什么结构都是通过语义层次展现出来的，但是单单通过语言表达是枯燥的，因此另一个层次也就是几何层次就将这些结构的属性和图形联系在一起，像动画一样展现在屏幕上，包括一些结构的具体位置和空间位置。
其中最重要的就是语义层次与几何层次相结合，在展现图形的时候图形中就包括这个图形的具体位置和具体信息，两者之间要保证一致性，比如图形展现的是某一家具，而语义信息标注的却是窗户的信息，这样就说明两个层次没有很好的统一，两者之间的信息不能同步展示。
二、虚拟城市模型
上文详细介绍了语义层次和几何层次的信息展示，如何将这些数据信息“活起来”这就需要借助于三维模型，建立三维模型重点是要获取真实的模型信息，比如建立一座楼体的三维模型，就需要到实地考察，将这座楼体的地形地貌和当地规划部门的规划设计模型统一在一起，在这些信息基础上建立三维模型。
构建虚拟城市模型就要将三维模型和语义几何层次相结合，首先将建立好的三维城市模型转换为CityGML能够保存的文档，文档的作用就是将这些信息保存起来，如果将这些信息应用到三维模型中，还需要设计CityGML的应用领域模型，楼体结构的信息可以通过应用领域模型实现城市结构的三维展示[2]。
三、基于CityGML的虚拟城市建设
（一）别墅小区CityGML模型建立
由于现在CityGML模型技术不是很成熟，在使用过程中还需要先建立普通的三维模型，之后通过转换技术将三维模型转换为CityGML三维模型。
首先建立别墅小区的三维模型，利用三维技术，建好别墅小区的坐标体系和投影体系，之后建立5个图层，上文已经提到过。其次，把这些层次模型中的详细信息都导入相对应的层次模型中，这个过程一定要细致认真，不能出现三层次中导入的是四层次的模型。
建立好三维模型之后，关键一步就是将其转换为CityGML三维模式，目前国内还没有这种直接转化的技术，应用国外的手段，就是利用FME软件进行转换。
（二）CityGML数据管理
三维模式建立好之后，还要对其存在的大量信息做压缩处理工作，由于模型中存在大量复杂的信息，就要进行归类和整合，将其没用的数据或者是重复的数据处理出去，使得数据库简化，从而提高数据库信息的查询效率和存储效率。
进行信息压缩过程中可以将信息分为两类，多边形类和集合体类，像一些简单的图形就归类为多边形类，像一些图形和语义相结合的信息就归类为集合体类，这样归类之后还可以根据每个图形属性不同继续归类，从而达到方便查询的目的。
整理好的数据信息怎样完好保存在CityGML中，就需要建立相应的数据表，之后利用相关技术将这些信息导入到数据表中进行存储[3]。
（三）CityGML数据解析
人们要看到这样的三维效果还需要对存储的信息进行解析，这个过程应用DOM进行解析，将数据库中的信息提取出来，将解析出来的信息通过web浏览器进行展示，这个时候我们就能清楚的看到楼体的三维效果了。
传统的三维效果展示只是图形展示，而CityGML三维模型却能够展示出每个结构的信息，使得三维模型的使用效率更高，更加提高了用户对楼体的了解度。
四、结束语
CityGML这种虚拟三维数字模型带给了现代化城市建设无穷创新和新意，经过不同阶段的实践可以认定未来的三维空间将重点应用CityGML，但是国内研究这种技术还在起步阶段，存在一些不完善的数据管理，今后相关技术人员要重点投入到这种技术的研发领域，开发出一种完整、有效的解决方案。
参考文献：
[1]张琼，杜连燕.虚拟城市场景的构建及其在城市规划中的应用[J].国土与自然资源研究.2012，24（10）：77-79
[2]周宁，张军.基于CityGML的城市三维模型的描述方法[J].测绘工程.2011，20（10）：88-89
[3]葛广浩.基于CityGML的大型建筑室内三维模型研究[D].南京师范大学.2012，24（11）：85-86
关键词：三维数字模型；CityGML；空间数据共享
随着城市化不断向前推进，城市发展越来越体现了智能化和数字化，在这样的发展潮流中，传统的数字城市三维建模已经不能满足数字化要求，只有开发出一种数据通用性强，具有语义和拓扑关系分析机制的模型，才能顺应数字化时代的潮流。CityGML的虚拟三维数字模型解决了这个问题，增强了三维数字空间的实用性，进而推动了数据间的共享。
一、CityGML概述
CityGML是一种通用的数字模型，这种数字模型能够在体现语义的基础上表现城市建筑，传统的三维数字模型表现出来的3D效果，在一定程度上冲击了人们的视觉效果，完全表现在外观，但是数据内部的处理效果却极差，只是一些图形在3D屏幕上蠢蠢欲动。CityGML主要侧重数据之间的共享，包括数据存储、数据管理和数据交换，目前城市建筑模型需要整理的数据是不计其数的，在整理大量信息的基础上还得体现出视觉效果，这就是CityGML带来的利益。
（一）细节层次模型
城市建筑模型信息量浩大，整理好每个环节的数据信息，就需要有相应的技术模型一对一管理，CityGML具有不同层次的细节模型，经过细节化处理使得整个建筑模型呈现出高可视性[1]。
根据建筑结构的不同分为5个细节模型，其中包括2.5维的模型和3维的模型，其中数字地形模型是最低级细节模型，精确度很低，可是效果不佳，一般都是通过与其他影像叠加或者加深处理方能看清；城市街区模型指的就是那些“秃楼体”，只显现没有屋顶的楼体结构；第二层次的模型就表现楼体屋顶结构和外观结构；第三层次表现楼体内部详细信息，比如墙壁厚度、楼体材料，甚至包括墙面纹理信息；每个层次都是越来越高级，不断完善，第四层次在第三层次基础上表现的更加具体，深入到楼体内部中房间、房门、楼体及家具；第五层次更加精细，通过5个层次的模型展示从而将整个楼体建筑信息通过图形展现在屏幕上，更加真实的了解楼体各个方面的信息。
（二）语义/几何一体化模型
建筑模型信息量巨大，怎样将这些信息通过图形的模式展现出来就是CityGML的主要应用，这一过程包括两个过程，一个是展现建筑结构的信息另一个是将这些信息通过模型方式表达出来，两者之间要密切联系相互对应。
语义层次就是将建筑物中的一些结构，比如墙体、窗户和房间等这些结构的详细信息表达出来，墙体是什么材料，房间是什么结构都是通过语义层次展现出来的，但是单单通过语言表达是枯燥的，因此另一个层次也就是几何层次就将这些结构的属性和图形联系在一起，像动画一样展现在屏幕上，包括一些结构的具体位置和空间位置。
其中最重要的就是语义层次与几何层次相结合，在展现图形的时候图形中就包括这个图形的具体位置和具体信息，两者之间要保证一致性，比如图形展现的是某一家具，而语义信息标注的却是窗户的信息，这样就说明两个层次没有很好的统一，两者之间的信息不能同步展示。
二、虚拟城市模型
上文详细介绍了语义层次和几何层次的信息展示，如何将这些数据信息“活起来”这就需要借助于三维模型，建立三维模型重点是要获取真实的模型信息，比如建立一座楼体的三维模型，就需要到实地考察，将这座楼体的地形地貌和当地规划部门的规划设计模型统一在一起，在这些信息基础上建立三维模型。
构建虚拟城市模型就要将三维模型和语义几何层次相结合，首先将建立好的三维城市模型转换为CityGML能够保存的文档，文档的作用就是将这些信息保存起来，如果将这些信息应用到三维模型中，还需要设计CityGML的应用领域模型，楼体结构的信息可以通过应用领域模型实现城市结构的三维展示[2]。
三、基于CityGML的虚拟城市建设
（一）别墅小区CityGML模型建立
由于现在CityGML模型技术不是很成熟，在使用过程中还需要先建立普通的三维模型，之后通过转换技术将三维模型转换为CityGML三维模型。
首先建立别墅小区的三维模型，利用三维技术，建好别墅小区的坐标体系和投影体系，之后建立5个图层，上文已经提到过。其次，把这些层次模型中的详细信息都导入相对应的层次模型中，这个过程一定要细致认真，不能出现三层次中导入的是四层次的模型。
建立好三维模型之后，关键一步就是将其转换为CityGML三维模式，目前国内还没有这种直接转化的技术，应用国外的手段，就是利用FME软件进行转换。
（二）CityGML数据管理
三维模式建立好之后，还要对其存在的大量信息做压缩处理工作，由于模型中存在大量复杂的信息，就要进行归类和整合，将其没用的数据或者是重复的数据处理出去，使得数据库简化，从而提高数据库信息的查询效率和存储效率。
进行信息压缩过程中可以将信息分为两类，多边形类和集合体类，像一些简单的图形就归类为多边形类，像一些图形和语义相结合的信息就归类为集合体类，这样归类之后还可以根据每个图形属性不同继续归类，从而达到方便查询的目的。
整理好的数据信息怎样完好保存在CityGML中，就需要建立相应的数据表，之后利用相关技术将这些信息导入到数据表中进行存储[3]。
（三）CityGML数据解析
人们要看到这样的三维效果还需要对存储的信息进行解析，这个过程应用DOM进行解析，将数据库中的信息提取出来，将解析出来的信息通过web浏览器进行展示，这个时候我们就能清楚的看到楼体的三维效果了。
传统的三维效果展示只是图形展示，而CityGML三维模型却能够展示出每个结构的信息，使得三维模型的使用效率更高，更加提高了用户对楼体的了解度。
四、结束语
CityGML这种虚拟三维数字模型带给了现代化城市建设无穷创新和新意，经过不同阶段的实践可以认定未来的三维空间将重点应用CityGML，但是国内研究这种技术还在起步阶段，存在一些不完善的数据管理，今后相关技术人员要重点投入到这种技术的研发领域，开发出一种完整、有效的解决方案。
参考文献：
[1]张琼，杜连燕.虚拟城市场景的构建及其在城市规划中的应用[J].国土与自然资源研究.2012，24（10）：77-79
[2]周宁，张军.基于CityGML的城市三维模型的描述方法[J].测绘工程.2011，20（10）：88-89
[3]葛广浩.基于CityGML的大型建筑室内三维模型研究[D].南京师范大学.2012，24（11）：85-86