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1、摘 要自“数字地球”的概念提出以来，在国际国内已引起广泛的关注。随着科技的发展，现代的数字城市被赋予了新的内容：立体景观的三维可视化与其各种数据信息的管理。数字城市的建设不仅仅是城市地图的数字化和大比例尺地图测绘、计算机化，它有自身的技术体系。因此，进行相关技术的研究和探讨对数字城市的建设不仅是必要的，而且是必须的。 本文首先研究和分析了国内外数字城市的研究现状和发展，指出三维数字城市是未来数字城市建设的必然。接着介绍了城市三维模型建模原理（包括几何建模与纹理建模），针对目前城市建模中存在的问题，提出了混合使用建模技术的方法。在介绍基于OpenGL的三维景观显示原理和关键技术的基础上，对论文中
2、地形、地物的可视化进行了研究，提出了利用建模工具3DMAX构建复杂的标志性地物的方法并予以实现。论文中研究了在三维场景实时目标选取的方法和技术。为了有效地管理城市建模过程中所需的海量数据，对纹理图像数据的数据库存储和管理进行了实验研究。最后，在研究了上述“三维数字城市”建立的关键技术基础上，以近景摄影测量测得原始数据，使用VC+6.0和OpenGL实现了一个数字校园子系统。该系统具备数据导入、三维建模、模型转入、模型可视化、三维编辑、属性查询、场景漫游等功能。数字校园子系统本着为“数字城市”研究提供先期借鉴的初衷，面向实际需要而开发，为以后的相关研究和广泛应用打下了坚实的基础。关键词：数字地球
3、 可视化 三维建模 数字校园ABSTRACTSince the concept was put forward, Digital Earth has been intrigued in home and abroad. With the development on science and technology ,moden digital city has been filled with new parts: 3D visualization of three-dimensional view and handling of its data and information. The co
4、nstruction of Digital City not only is the digitalization of city map and the surveying and mapping and computerization of large-scale map, but also has its own technology system. The research and the discussion of its related technology is necessary.This paper is firstly to study and analyze the st
5、atus quo and development of digital city in home and abroad, and pointer that 3D Digital City is the direction of construction of future Digital City. Then the basic principle of city modeling has been introduced,( geometrical modeling and texture mapping ) and due to some existing problems, the met
6、hod of mixed modeling technology is given. Based on the 3D display principle and some key technology of 3D scene using 3D graphic language-OpenGL, the 3D terrain and objects on the earths surface visualization is studied. A method on establishing the complex objects by the modeling tool-3DMAX is pro
7、posed and implemented. The way and implementation of object selecting in real time in 3D scene is studied in this paper. In order to manage mass data efficiently in the processing of city modeling, the paper has studied the storage and management in database of texture data. At last, based on all ab
8、ove,with the sauce data from close photometric survey a digital campus subsystem is developed in VC+6.0 & OpenGL. which has the function of data input, 3D modeling, model import, model visualization, 3D editing, attribute querying, scene roaming and so on. For purpose of providing some reference exp
9、erience for the study of Digital City, the digital campus subsystem is developed oriented fact requirements. The great foundation on further related study and widely application is founded.Key Words: Digital City 3D Model Visualization Digital Campus 目 录1 绪论11.1 引言11.2 数字城市的国内外研究状况、近景摄影测量的发展21.3 数字校
10、园的研究意义及本文的研究内容41.3.1 本文研究的主要内容41.3.2 数字校园研究意义52 城市三维模型建立92.1 城市建模的基本原理92.1.1 几何建模102.1.2 纹理建模112.2 城市建模中所存在的问题112.2.1 几何建模问题122.2.2 纹理建模问题122.2.3 数据管理与压缩132.3 城市三维模型建立方法综述132.3.1 三维空间数据模型132.3.2 城市三维模型建立的方法153 城市三维模型可视化183.1 OpenGL概述183.1.1 OpenGL在Windows 2000上的实现193.1.2 OpenGL的工作流程及三维图像生成原理203.2 基于
11、OpenGL的三维景观模型显示233.2.1 纹理映射243.2.2 利用OpenGL的三维计算机动画生成253.2.3 三维场景中物体的选择与拾取264 城市三维景观数据的数据库管理304.1 对象-关系型数据库Oracle8i304.2 基于interMedia的纹理数据存贮模型324.2.1 interMedia简介324.2.2 OCI程序设计概述334.2.3 纹理图像数据的存贮模型345 数字校园子系统的研究与实现365.1 数字校园三维模型的建立375.1.1 地形几何建模385.1.2 建筑物几何建模395.1.3 纹理映射建模435.2 数字校园模型可视化455.2.1 三维
12、地形显示455.2.2 建筑物模型显示455.2.3 标志性建筑物显示475.2.4 树木的可视化475.3 数字校园三维景观的漫游495.4 数字校园三维景观交互操作515.5 数字校园中数据的存贮管理525.5.1 纹理数据库的设计525.5.2 建筑物属性数据库设计555.6 数字校园子系统简介555.6.1系统的特点555.6.2系统功能介绍56结论与展望参考文献 1 绪论1.1 引言进入21世纪，以地球科学、信息科学、计算机科学、空间探测和数字通信、管理科学等诸多学科的广泛交叉为特征，以计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存储技术、科学计算、可视化
13、与虚拟现实技术、空间数据仓库技术、人工智能技术、计算机视觉、土地、经济与商业管理等技术为支撑的数字技术在众多领域产生了深远的影响。数字城市是综合运用数据库与地理信息系统技术、遥感与遥测技术、网络与通信技术、多媒体及虚拟仿真等核心技术，对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统，是在城市规划建设与运营管理以及城市社会经济活动中，利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种信息资源加以整合、利用的系统。 随着现代化城市的飞速发展，单纯的二维图形图像或数字图已远远不能满足人们对城市的了解要求，人们需要一个直观的、现实的感受和了解。2D GIS向3D GIS的发
14、展使得“数字城市”三维可视化成为一种必然.因此，现代数字城市至少包含二个层面的内容，其一是在GIS、GPS、RS基础上建立的计算机内的数字三维虚拟城市，其内容是将城市中的一切自然景观、建（构）筑物、道路、立交桥、水气管道、水库、公园、工厂、学校等的分布、形态、属性等数据按照一定比例尺以数字化形式构建于计算机中，形成三维虚拟城市模型，这也是一般意义上数字城市的含义；其二是指以三维虚拟城市模型作为界面加载各种专题信息系统，提供各种信息服务。如城市规划系统、城市交通管理系统、城市GPS导航系统、城市综合减灾系统、市长决策系统、以及其他各部门建立的专业性信息管理与决策系统等，随着专题应用内容的不同，各
15、应用领域将根据各自的需要在数字三维虚拟城市的基础上补充相关的内容。这两者的结合就是现代数字城市的基本表现形式，对于未来的城市信息服务具有十分重要的意义。随着数字摄影测量技术、遥感技术、计算机技术、虚拟现实技术的发展特别是航空影象和卫星影象经过处理得到DEM和正摄影象，并以其为数据源利用OPENGL作为开发工具能真实的再现地表三维景观。近景摄影测量是摄影测量与遥感技术的一个重要分支，其目的是通过摄影测量手段研究目标物体的外形、尺寸以及运动状态等。其优点在于它是一种非接触性测量手段，不伤及被测目标，不干涉被测物自然状态，可在恶劣条件下作业；测量信息量高，获得信息易于存储，可重复使用信息，速度快特别适合含有大量测量点位的目标；是一种适用于动态物体外形和运动状态测定的手段，是一种适用于微观世界和较远目标的测量手段。1.2 数字城市的国内外研究状况、近景摄影测量的发展20世纪90年代以来，作为新的城市理念和战略，“数字城市”开始席卷全球，并成为从技术科学到社会科学多学科探讨的领域。数字城市的研究方兴未艾，从
