卓梅梅
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摘要：城市三维景观虚拟现实是现阶段城市规划与发展的重要内容，本文基于数码技术的大比例尺技术，在明确虚拟现实中城市三维景观研究的主要内容之后，对城市三维景观虚拟现实进行规划与设计，按照技术路线具体分为数据的获取与处理、模型的制作与模型的渲染，以期完善城市运用虚拟现实技术的方案，充分发挥出数码技术大比例尺的作用。
关键词：数码技术；大比例尺；三维景观；虚拟现实技术
前言：运用地理信息系统、可视化技术、数字摄影测量等数码技术方法，结合虚拟现实技术构建与城市景观相符的三维模型，对城市建筑、生态、市政工程等方面发挥着不可替代的作用。为进一步发挥出各项现代技术的优势与作用，有必要深入探究数码技术大比例尺发展背景下，城市三微景观虚拟现实技术的应用，以此满足时代发展的需求。
1基于数码技术大比例尺城市三维景观主要研究内容
三维GIS是城市空间数据模型建立的重要技术，为保证城市三维景观模型的完整性与真实性，首先，利用DOM数据块对大比例尺城市进行三维景观规划，从而生成不同组织的城市建筑参数。其次，城市地形、地貌矢量图与三维景观进行叠加处理，并建立起符合真实场景的三维动态模型。最后，将图片、声音、影像嵌入建立的三维景观模型中，并对城市三维景观进行联动检索，然后对模型进行渲染，增加用户自定义模块，最终形成可视化的三维模型。
2三维虚拟现实技术城市景观的规划
2.1技术路线
规划技术路线主要分为四步：第一，利用遥感技术执行城市测区的地形、地貌的影像资料获取任务，以此保证获取影像的清晰度。第二，利用定位技术与水准测量技术建立与城市景观控制点相符的控制网，并对其进行加密处理。第三，预处理获取到的城市地形地貌影像资料，便能够对其进行外业调绘与补测，以此保证数据信息的完整性。第四，建立城市三维景观模型，并利用地理信息平台中的数据进行合理规划，以此充分发挥出虚拟现实技术的功能与作用。
2.2模型数据的获取与处理
2.2.1数据的获取
根据大比例尺下测绘城市区域的地形、地貌合理制定航摄路线，具体作业包括内定向、相对定向、加密点的选取等，并对初步采集到的数据按照大比例尺要求进行加密，以此满足各项限差的需求。在进行航测时，一般采用内业定位、外业定性的方法进行工作站的辨识与一系列测绘工作，确保城市数据采集的精准性。依据“不变形、无遗漏、不移位”的原则对采集的城市测绘数据要素进行排查，然后牢牢把握影像不明显的立体部位、地物位置等，进行相应的外业调绘与补测。遇到新增建筑物，控制与明显地物点的交会角在30°-150°之间，同时确保数据采集的质量与精度，为三维模型的建立奠定基础。
2.2.2数据的处理
要想提高城市三维景观虚拟模型的清晰度，真实地反映出城市真实情况，需要对采集到的数据进行预处理，并对三维模型进行纹理加工。首先，可使用高分辨率数码相机对城市测绘区域内的实际建筑物与地形地貌进行拍照。其次，使用航空摄像获取城市真实景观的纹理。最后，利用数码计算机技术对纹理进行简单描绘，以此完成三维虚拟模型细节的初步填充。由于航摄到的图像颜色、大小、亮度等存在一定差异，还可使用格式转换、图像处理等技术进行清晰度的改善处理，进而提高城市三维图像的真实度。
2.3虚拟三维景观模型的制作
2.3.1大比例地形底图的导入
在利用CAD底图进行Sketch Up软件模型建立工作之前，需要按照规划城市区域比例尺要求，对CAD底图进行预处理，以此实现大比例城市地形底图的导入。首先，为避免Sketch Up软件中的城市图像比例尺存在较大差异，应注意在导入地形底图时，需要按照不同比例对城市地形底图进行相应的调整，并在导图选项中输入相应的条件，以此保证图像比例尺单位一致。其次，在导入时，对地形底图的线段按照比例尺进行缩放处理，确保导入的线段是闭合的，避免影响三维模型的生成。最后，清除Sketch Up软件中不必要的场景，例如路灯、污水井、消防井等，从而避免影响图像整体的清晰度。
2.3.2数字地面模型
根据城市空间地形在数据组织模块中的云数据，将航空激光扫描控制点作为城市数字地面模型的顶点，并依据相关原则，保证控制点布局合理、密度合适的前提下，构建与城市地表曲面无限接近的二维三角形。为保证数字地面模型的三角网能够覆盖测量城市区域内的所用控制点，需要在不超过特征线、不遗失标准、不进入禁区的情况下，基于异侧与不同角度处理数据，并得出测量城市区域的标高。
2.3.3城市建筑模型
在VTK软件中导入城市现有的建筑图像以及规划后的建筑景观图像，利用中值滤波法计算处理导入软件中的图像，然后对边缘检测区进行同样的处理，最终得到关于城市建筑景观图像的像素梯度与方向。利用尺度转换不同像素梯度、方向下的建筑景观直方图，然后提取直方图上的特征，对其进行描述，进而得到关于不同城市建筑图像特征点之间的相关关系，以此为三维虚拟现实模型的建立奠定基础。依次连接建筑景观表面的交点，运用线性差值法对交点、向量、顶点状态进行处理，便可得到关于城市建筑物的三维景观图像。应用到的公式如下所示。
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其中，T(x, y)为像素梯度；θ为像素方向；M、N为城市建筑景观图像的算子。
2.4景观纹理贴图
城市三维景观纹理贴图与烘焙是三维模型渲染的重要步骤，对模型表面进行贴图处理，不仅可以降低模型的复杂程度，还可通过反射、折射、镂空等手段丰富三维模型的细节。2D、3D贴图是贴图的主要类型，其中，2D贴图主要是对城市三维景观模型的环境背景以及几何表面进行纹理处理，3D贴图主要是根据模型中不同位置的变化情况，进行相应的细胞、烟雾、噪波等形式的贴图。此外，导入VRP平台中的城市景观三维模型，必要时同样要进行贴图处理，避免由于场景移动而发生渲染不均匀的情况。同时，还要对建立好的城市三维景观模型进行可视化处理，添加需要的图形文件、要素文件以及其他可视化文件，进而提升模型的真实性[2]。
2.5GIS与虚拟现实技术的结合
基于数码技术的大比例尺城市三维景观离不开GIS技术与虚拟现实技术的结合。地图数字化、遥感图像、统计数据等是GIS技术数据的主要来源，通过计算机处理，在保证信息数据传输效率的基础上，还能提升城市三维空间模型的真实性。虚拟现实技术主要是加强信息传递与表达的精准性与便捷性。利用VR-GIS对包含城市三维景观信息的后台数据进行管理后，能够增强平台数据查询、数据分析、结果反馈等功能，具备实时修改与控制功能，可以提升城市三维景观的交互性与可视化，从而为用户提供生动、和谐的城市虚拟现实系统。此外，实时漫游对虚拟现实技术渲染城市三维景观发挥着重要作用，人们通过操作遥感可以控制运动的路线，并可随时随地地记录、回放，真正实现城市三维景观的可视化表达与人机交互。
结论：综上所述，基于数码技术的大比例尺，介绍虚拟现实技术城市规划下三维景观模型的构建，能够有效增强城市景观三维对象的可视化与浏览性。因此，针对当前城市地理框架的实际情况，选用先进的技术路线与技术流程，合理利用大比例尺测图、虚拟现实技术、数码航摄技术等，以此推动城市规划、市政工程、林业测绘等的发展与进步。
参考文献：
[1]石岚,席睿波.计算机虚拟技术在城市景观规划设计中的应用与开发研究[J].自动化与仪器仪表,2018(06):59-61.
[2]欧阳波.浅析低空数码航空摄影测量技术在新农村规划大比例尺地形图中的应用[J].低碳世界,2017(02):61-62.