城市實景三維模型數據質量控制及檢驗方法

覃佳

摘 要：城市實景三維模型在輔助城市規劃與管理上發揮重要作用。本文對城市實景三維模型相關技術進行分析，探討模型數據質量檢查驗收及工作實現步驟，提出相關的質量檢查驗收方案，以供參考。

關鍵詞：城市實景三維模型；數據質量；檢查；驗收；方法

1 引言

當前我國處于城鎮化進程穩步推進的關鍵時期，如何做好城市的合理規劃，營造良好的城市環境，促進城市長遠、健康發展，成為職能部門關注的重要內容。研究發現，借助城市實景三維模型開展城市規劃與管理工作，可獲得事半功倍的良好效果。因此，保證城市實景三維模型數據質重尤為重要，要求相關部門做好城市實景三維模型數據質量檢查驗收工作，確保數據的真實性、準確性。

2 城市實景三維模型技術及成果

2.1 城市實景三維模型技術

城市實景三維模型是城市地形地貌、地上地下人工建（構）筑物等的三維表達，反應對象的空間位置、幾何形態、紋理及屬性等信息。它借助計算機圖形學、虛擬顯示等技術，實現了城市景觀的三維表達。城市三維模型數據主要包括建筑要素模型、交通要素模型、水系要素模型、植被要素模型、場地要素模型、其他要素模型等數據內容。經過對城市中建筑、景觀、地形地貌等的詳細調查分析，同時考慮到虛擬現實技術的特殊要求，三維數據模型必須按照建筑物的真實尺寸和形狀，道路，地面按照實際地形高程，在保證建筑、道路面、地面等基本特征的前提下，以盡可能少的三角形面片數量構造建筑物的三維模型，并編輯紋理貼面。

2.2 城市實景三維模型技術成果

城市實景三維模型構建完成后，需將相關數據文件提交給需求方，文件內容包括不同格式的城市實景三維模型數據，如MAX格式、0SG式、OBJ格式、JPG格式、TIF格式等。另外，一并提交的包括相關的質檢報告，以表明所建城市實景三維模型符合規范要求，可正常使用。

3 城市實景三維模型質量控制

眾所周知，城市三維模型制作涉及內容多、工作量大、專業性強，為保證模型產品符合規范及驗收標準，在模型制作的前期、中期、后期做好各環節的質量控制尤為重要。這要求制作單位制定完善的管理制度，構建多級檢核制度，督促制作人員自檢、互檢，同時成立質檢部門按照相關規范進行質量檢查。另外，將制作成果交給由第三方監理單位進行再次質量檢查，以保證提交準確和精美的城市三維模型數據。

4 城市實景三維模型質量檢查驗收方案

4.1 質量檢查內容

城市實景三維模型質量檢查涵蓋的內容較多，包括模型質量、附件質量檢查兩項重要內容，其中模型質量檢查細分為：模型數據規范、模型精度、完整性、邏輯一致性、現勢性等的檢查。

（1）模型數據規范檢查。根據設計要求、數據規范進行逐項檢查，確保坐標系、命名、單位以及格式等內容的正確、規范。從各個視覺角度及高度，全面檢查三維模型的完整性、精度等。檢查的重點內容有用戶指定區域、高層建筑、主干道兩側區域等，分析模型是否有閃面、破面、重面、凹凸不平、連接不上、漏縫、紋理扭曲、缺少紋理等問題。

（2）模型精度檢查。主要包括模型幾何精度、高程精度、位置精度、貼圖精度等。將城市模型按照綜合需求進行參照建筑劃分，精度級別為4級，即精細級、標準級、基礎級、簡單級，檢查時重點評估模型是否符合劃分好的精度級別。不同精度的要求對應不同的模型結構、貼圖表現方式，例如精細級別的模型需要將一些結構制作出來，而基礎級別的模型只需用貼圖將那些結構表現出來即可。模型的制作是基于外業人員的專業打點測量成果資料，所有模型的高度、形狀、比例、高程、位置、紋理、貼圖等必須符合標準規范。

（3）模型數據完整性檢查。檢查模型數據是否存在數據冗余、重復情況。同時，認真檢查模型數據是否存在缺失，以及缺失程度。同時還有附件數據， 包括工程文件、附屬文檔兩項重要內容， 主要檢查與模型相關文檔信息的完整性情況，合理分類不同文檔，檢查各類文檔數量以及內容是完整、規范、記錄清晰。

（4）模型邏輯一致性檢查。城市實景三維模型數據在遵循的概念模式規則上應具有一致性，存儲的數據格式應具有一致性，空間位置應具有拓撲一致性。

（5）模型現勢性的檢查。由于城市在不斷的建設變化中，應按需求定期或及時對數據進行更新，保持數據的現勢性，元數據或要素屬性中應包含時間標識。

4.2 模型數據質量評定

對城市實景三維模型進行檢查時，需根據模型質量情況給出對應的評定結果。當前城市實景三維模型的評定分為不合格品、合格品、良極品、優級品四個評定級別。質量評定方法為，將影響質量的各元素總分設定為100分，根據不同元素出現的問題逐一進行扣分，評定分數計算公式為：

S=100-[a×42+b×8+c×1]

其中S為最終所得分值，a、b、c對應為A類、B類、 C類錯誤數量。 A類錯誤指嚴重影響模型數據正常使用的錯漏，B類錯誤指給模型數據正常瀏覽帶來較大影響的錯漏，C類錯誤指瀏覽模型數據時存在較小的瑕疵，但不會給整體展示效果造成影響的錯漏。另外，當出現以下情況中的任一情況即判定為不合格品：最終所得分值不足60分；模型數據在平面位置精度、高程精度相差比大于制作規范的；模型數據存在A類錯誤。

4.3 保證模型數據質量問題的措施

為保證城市實景三維模型質量，順利通過質量檢查驗收，對以往城市實景三維模型質量檢查工作進行總結，歸納出現次數較多的質量問題，如模型紋理色彩與實際情況存在較大出入、模型出現幾何錯誤、橋梁及道路模型出現連接中斷等問題，在制作過程中采取以下可行措施：

首先，做好技術交底工作。城市實景三維模型制作涉及較多細節，制作工作開展前，制作單位應組織技術人員召開專門的會議，為技術人員詳細講解制作需求、制作細節以及制化過程中應遵守的規范。同時，根據制作內容，及技術人員隊伍情況，科學部署制作任務。其次，做好崗前技術培訓。城市實景三維模型制作技術性強、工作量大， 一些細節控制不當極易引發質量問題，各部門負責人應及時組織技術人員開展崗前技術培訓活動，由經驗豐富的技術人員分享所用軟件的操作方法、操作技巧，保證建模正確、數據準確。最后，注重制作過程中的監督及總結。制作單位應做好模型制作的過程監督，檢查技術人員建模流程、相互配合等環節是否規范，細節是否嚴格按照規范進行，發現問題及時糾正。同時，做好建模工作總結，分析建模中遇到的問題，討論建模問題解決措施，確保各元素建模質量。

5 結論

城市實景三維模型可直觀、形象的展現出城市中各種建筑、道路、綠地、景觀等分布情況，給人以身臨其境之感，可輔助城市管理部門做出正確的規劃決策，因此，保證城市實景三維模型數據質重尤為重要。本文通過研究得出以下結論：

（1）城市實景三維模型數據質量檢查驗收時應充分了解所用的技術，以及質量檢查驗收標準，制定并實施多級檢核制度，層層把關，及時發現與處理模型中存在的問題。

（2）城市實景三維模型數據質量檢查內容較多，包括模型、附件質量檢查，要求技術人員嚴格按照規范要求逐一完成質量檢查工作，避免遺漏。事實上，為避免質量問題的出現，制作前應做好技術交底以及崗前培訓工作，不斷提高技術人員制作水平。同時，還應做好制作過程質量監督。

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