基于城市三维模型的智慧城市展示方法及装置与流程

1.本技术实施例涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法及装置。


背景技术：

2.智慧城市概念被提出是在20世纪90年代，它被用于形容城市发展过程中的科技化、创新化和全球化进程。我国智慧城市的建设从2012年开始，一直热度不减。通过对前期建设实践的总结，广大工作者发现当前智慧城市的建设存在以下问题：城市基础信息缺失，存在数据孤岛等现象；重复建设、运维效率低下，商业模式创新乏力；认识、技术、实践上都达不到“智慧”的要求等，整个智慧城市建设工作对城市运行和治理水平有量的提升，但没有质的改变。
3.现有的城市展示大多采用二维展示，但其数据结构与表现形式存在局限，展示不够真实直观。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法及装置，以解决现有的城市展示采用二维展示不够真实直观的问题。
5.在第一方面，本技术实施例提供了一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法，所述方法包括以下步骤：
6.获取城市数据和gis数据；
7.提取所述城市数据中的三维模型数据；
8.根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；
9.根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；
10.基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示。
11.进一步的，所述城市数据包括：ifc、revit、imodel、obj、dae和fbx的bim模型数据；所述gis数据包括：dem数据和正射影像。
12.进一步的，所述获取城市数据，包括：
13.采集城市要素数据，并对该数据进行整合、存储和管理，提供统一的基于restful的数据接口服务，获得城市数据。
14.进一步的，所述提取所述城市数据中的三维模型数据，包括：
15.解析所述城市数据中的bim模型，将多种bim模型的格式转为obj、fbx或stl格式，分别提取bim模型中的非几何信息和几何信息，得到三维模型数据。
16.进一步的，所述根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据，包括：
17.根据所述城市数据和所述gis数据，提取bim模型内的二维图纸，生成二维矢量数据。
18.进一步的，所述根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型，
包括：
19.进行所述二维矢量数据的数据转化和编辑；
20.将三维模型数据与所述二维矢量数据进行融合，得到城市三维模型，并对所述城市三维模型进行轻量化处理。
21.进一步的，所述基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示，包括：
22.将多个所述三维模型进行组合编辑，结合所述dem数据和所述正射影像，得到城市三维场景并以三维图像的方式显示；
23.采用纹理变换技术生成所述城市三维场景的特效，通过人机交互的模式控制所述城市三维场景的矢量和属性信息管理。
24.在第二方面，本技术实施例还提供一种基于城市三维模型的智慧城市展示装置，包括：
25.数据获取模块，用于获取城市数据和gis数据；
26.数据提取模块，用于提取所述城市数据中的三维模型数据；
27.数据生成模块，用于根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；
28.模型建立模块，用于根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；
29.场景建立模块，用于基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示。
30.在第三方面，本技术实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器以及一个或多个处理器；
31.所述存储器，用于存储一个或多个程序；
32.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法。
33.在第四方面，本技术实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法。
34.本技术实施例通过获取城市数据和gis数据；提取所述城市数据中的三维模型数据；根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示；建立并显示城市的三维场景，增强展示效果，全方位展示真实直观。
附图说明
35.图1是本技术实施例提供的一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法的流程图；
36.图2是本技术实施例提供的一种基于城市三维模型的智慧城市展示装置的结构示意图；
37.图3是本技术实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
39.目前，智慧城市建设作为国家重要发展战略，一直以来面临着大大小小的挑战：随着计算机技术及传感器的不断发展，城市的数字化表达由二维逐渐过渡到三维，城市发展和建设逐渐趋于规模化和立体化。与二维数据相比，三维数据具有信息量丰富、感官真实等优势，使得动态交互的方式成为可能，在城市规划建设、应急管理等方面意义重大，如何建立高效、准确的城市数字三维模型是一个重要的研究方向。为满足城市创新运营和应用需求，智慧城市建设必须解决时空信息可视化问题。而可视化的本质是要解决用户实际的业务问题，首先要解决城市管理者和智慧城市系统应用能“看得懂”的问题。三维场景更容易让观者有代入感，能提升事件处理效率，缩短问题反应时间。
40.本技术实施例的城市三维模型在立体空间关系展示、监控、分析等方面有其得天独厚的优势，展示效果震撼，视觉风格具有科技感，时空全方位展示真实直观。城市三维模型和gis融合的可视化技术，供多源二、三维gis数据及bim模型的上传、解析、数据集成、浏览交互和管理，通过空间位置将bim精细数据与gis大场景数据无缝集成，实现浏览器上室内室外、地上地下一体化的浏览和交互。
41.实施例中提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法可以由基于城市三维模型的智慧城市展示装置执行，该基于城市三维模型的智慧城市展示装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在基于城市三维模型的智慧城市展示设备中。其中，基于城市三维模型的智慧城市展示设备可以是计算机等设备。
42.图1为本技术实施例提供的一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法的流程图。参考图1，所述方法包括以下步骤：
43.步骤110、获取城市数据和gis数据；
44.可选的，所述城市数据包括：ifc、revit、imodel、obj、dae和fbx的bim模型数据；所述gis数据包括：dem数据和正射影像。
45.具体的，采集城市要素数据，并对该数据进行整合、存储和管理，提供统一的基于restful的数据接口服务，获得城市数据。
46.示例性的，本技术实施例实现多源数据管理，具体将手工建模和bim模型融入城市模型中，实现多元数据融合。具体的，针对城市各种要素数据进行采集、整合、存储和管理，提供统一的基于restful的数据接口服务以便方便业务应用和可视化的调用。包含如下操作：
47.通用数据管理，支持对对象、关系数据的通用操作，如：新增、删除、修改、查询。
48.文档类数据管理，提供文档的管理，包括项目工程中的模型文件、工程图纸、工程
资料文档等，支持基本操作：提供文件的新增、上传、编辑、删除、重命名、下载、分享等；支持常见格式的文档在线预览，支持格式包括二维文件的dwg格式、office文件的docx、xlsx、pptx、doc、xlx、ppt格式、图片文件的jpeg、png、gif、jpg格式和其他文件的pdf、txt格式；支持文档分享管理，实现文件的分享，方便工程项目中数据资料的交换和传输。
49.数据关联管理，实现任意数据、模型、文件之间的数据关联。
50.步骤120、提取所述城市数据中的三维模型数据；
51.具体的，解析所述城市数据中的bim模型，将多种bim模型的格式转为obj、fbx或stl格式，分别提取bim模型中的非几何信息和几何信息，得到三维模型数据。
52.可选的，城市数据中的bim模型具有ifc、revit、imodel、obj、dae、fbx等国际通用的格式；bim模型经过解析后可将原始bim模型中的非几何信息(例如，模型构件的设计属性等相关数据)和几何信息(例如，顶点、面片、材质等几何相关数据)提取出来，便于用户后续根据自己的实际应用所需而使用。
53.可选的，得到三维模型数据以后，提供模型数据相关的查看和下载功能，支持多种模型格式转为obj、fbx或stl格式。
54.步骤130、根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；
55.具体的，根据所述城市数据和所述gis数据，提取bim模型内的二维图纸，生成二维矢量数据。
56.可选的，支持revit模型内的二维图纸的在线提取，以便实现二维图纸的信息获取和二三维模型联动展示，生成二维矢量数据。
57.步骤140、根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；
58.具体的，进行所述二维矢量数据的数据转化和编辑；将三维模型数据与所述二维矢量数据进行融合，得到城市三维模型，并对所述城市三维模型进行轻量化处理。
59.可选的，建立城市三维模型，通过三维管理提供的轻量化服务，支持构件互用、数据压缩、按需加载等方法，轻量化bim，使得常规的计算机、手机、pad等都能通过支持web的浏览器在线查阅bim，大大降低了对bim使用的软、硬件需求。该服务对上传的3d模型自动进行减面、展uv、贴图压缩合并处理，使得适用于多端展示和交互。
60.步骤150、基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示。
61.具体的，将多个所述三维模型进行组合编辑，结合所述dem数据和所述正射影像，得到城市三维场景并以三维图像的方式显示；采用纹理变换技术生成所述城市三维场景的特效，通过人机交互的模式控制所述城市三维场景的矢量和属性信息管理。
62.可选的，城市三维场景生成服务，使用面向对象数据结构对空间实体对象进行三维建模后，将这些空间实体对象按其空间位置放置在空间场景中，最后将整个场景以三维图形的方式显示，并采用相关技术改善三维场景绘制的画质和速度，通过人机交互的方式控制场景的三维绘制，使得用户能在三维场景中实现漫游。
63.可选的，城市三维场景生成服务，提供字体绘制管理功能：文字绘制可以在三维场景中添加三维形式的文字。提供路网绘制管理功能：路网显示提供了基础的展示功能，可以在三维场景中绘制已经计算好的路网线路。
64.本技术实施例以3d模型、地理信息系统(gis)等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外等多维度、多尺度信息模型数据，整合人口、单位、建筑、车辆、轨迹、污染物、生态
等数据，可构建起的三维数字空间的城市信息有机综合体，应用于智慧城市的多个领域。
65.基于gis数据：基于gis数据搭建，三维模型可以直接对接放置到gis地图中，而且实景三维模型及建筑bim模型等，都可以放置在真实地理环境的对应位置，实现实时联动，不仅丰富了真实展示环境，更是去除了二次对接gis的工作量。其中，支持gcj02坐标系、百度坐标系、wgs84坐标系。
66.多模型组合编辑：全场景环境包含的模型信息多种多样，如此大量的模型信息，不仅需要单体化，更要可以组合应用，可支持选中多个模型，进行组合编辑。
67.特效生成管理：支持城市景观视频立体显示；三维景观的视频立体显示；光源交换，光照效果分析；利用纹理变换技术模拟烟雾、云彩、火焰等效果。利用粒子系统技术模拟喷泉、瀑布等效果。
68.在上述实施例的基础上，图2为本技术实施例提供的一种基于城市三维模型的智慧城市展示装置的结构示意图。参考图2，本实施例提供的基于城市三维模型的智慧城市展示装置，所述基于城市三维模型的智慧城市展示装置具体包括：数据获取模块101、数据提取模块102、数据生成模块103、模型建立模块104和场景建立模块105。
69.其中，所述数据获取模块101用于获取城市数据和gis数据；数据提取模块102用于提取所述城市数据中的三维模型数据；数据生成模块103用于根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；模型建立模块104用于根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；场景建立模块105用于基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示。
70.上述，通过获取城市数据和gis数据；提取所述城市数据中的三维模型数据；根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示；建立并显示城市的三维场景，增强展示效果，全方位展示真实直观。
71.本技术实施例提供的基于城市三维模型的智慧城市展示装置可以用于执行上述实施例提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法，具备相应的功能和有益效果。
72.本技术实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备可集成本技术实施例提供的基于城市三维模型的智慧城市展示装置。图3是本技术实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。参考图3，该计算机设备包括：输入装置43、输出装置44、存储器42以及一个或多个处理器41；所述存储器42，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器41执行，使得所述一个或多个处理器41实现如上述实施例提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法。其中输入装置43、输出装置44、存储器42和处理器41可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
73.处理器41通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于城市三维模型的智慧城市展示方法。
74.上述提供的计算机设备可用于执行上述实施例提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法，具备相应的功能和有益效果。
75.本技术实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于城市三维模型的智慧城市展示方法，该基于城市三维模型的智慧城市展示方法包括：获取城市数据和gis数据；提取所述城市数据中
的三维模型数据；根据所述城市数据和所述gis数据，生成二维矢量数据；根据所述三维模型数据和所述二维矢量数据，建立城市三维模型；基于所述三维模型，结合所述gis数据，建立城市三维场景并显示。
76.存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机装置存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机装置中，或者可以位于不同的第二计算机装置中，第二计算机装置通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机装置。第二计算机装置可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机装置中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
77.当然，本技术实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的基于城市三维模型的智慧城市展示方法，还可以执行本技术任意实施例所提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法中的相关操作。
78.上述实施例中提供的基于城市三维模型的智慧城市展示装置、存储介质及计算机设备可执行本技术任意实施例所提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本技术任意实施例所提供的基于城市三维模型的智慧城市展示方法。
79.上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理。本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本技术的范围由权利要求的范围决定。