三维数字城市

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇三维数字城市范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

三维数字城市范文第1篇

1建设意义

该项目的实施建设：不仅有利于提升整个城市的综合实力，而且有利于城市经济运作与国际市场协调，是推动改革的重要举措［4］。能实现对城市地理空间信息资源的合理规划和有效管理。能彻底改善“信息孤岛”现象。能较好实现各类地理空间数据的整合，维护更新现势数据。将在土地利用动态监测、农业、林业、防汛防灾、城市规划乃至日常生活等领域具有广泛应用前景。

2系统建设目标

系统的建设目标：“数字城市”是一个由多种高新技术支持的计算机网络信息系统。它不仅能在计算机上建立虚拟城市，更主要的是能促使城市不同部门、层次之间的信息共享，减少资源的浪费和功能重叠，进而从宏观全局的角度制定城市规划和管理的整体战略［5］。“数字城市”的基本内涵包括以下几个方面：城市信息资源的开发与应用；城市信息基础设施建设；城市信息技术的开发与信息产业的发展；城市信息化的标准、规范与法规的制定；信息人才的培养与信息知识的普及。

3系统体系架构

系统的整体体系结构遵循三层架构体系，包括数据层、逻辑层和应用层3个应用层次。采用B／S结构的组织模式，为政府提供对多种数据等的管理，系统采用ArcServer为GIS平台，Oracle为数据库服务器，利用多种软件技术，实现对国土规划数据、安全生产数据等的显示、查询、统计等功能，为城市规划管理工作提供支撑。总体结构图如图1所示：数据库层：为系统提供基本的数据服务。逻辑层：包括GIS服务层和系统功能层2个层：GIS服务层提供底层GIS管理服务；系统功能层在开发接口之上封装一套统一开发接口，实现对底层数据的访问。应用层：此层是系统主要应用模块，用户通过桌面访问系统数据，进行查询、统计分析等工作。

4系统功能设计与实现

系统要为政府网络办公和对外服务提供应用，大部分用户通过浏览器来应用系统，政府管理员使用桌面系统维护系统数据。系统运行网络架构如图2所示。根据系统的设计目标和用户需求，三维数字城市平台由三大子系统组成：三维展示子系统、数据管理子系统和共享服务子系统。系统主要通过局域网及专网实现信息共享，满足市政府对三维数字城市平台的数据访问及编辑的要求。

4．1三维展示子系统

三维展示子系统根据用户的需求，设计了系统登录、图层控制、专题应用、空间分析、路径浏览、视图工具、信息查询等功能模块。图层控制：能够对图层的分类、顺序、是否可见等内容进行管理。空间分析：包括量测、通视分析、填挖分析、淹没分析等分析功能。路径浏览：包括地面浏览、航空浏览等功能。视图工具：包括双屏联动（如图3所示）、地形编辑、影像影藏等功能。信息查询：包括关键字查询、点击查询、空间查询等功能。辅助工具：包括热点添加、数据导入、方向指北等功能。

4．2共享服务子系统

（1）数据服务接口。提供有关的地理空间数据服务接口，将基础地理信息数据库中的DLG，DOM，DEM，电子地图、多媒体数据、三维模型数据、兴趣点等基础空间数据、元数据等成符合XML，WMS，WFS等标准的数据服务接口，可同时为多个部门的应用提供数据共享服务，达到数据统一更新、实时的目标。（2）基础地理信息共享服务模式。由于委办局众多，各委办局对基础地理信息的数据需求、应用系统的开发模式均各不相同，平台提供4种共享模式。通过数据接口，直接在线访问的数据模式；基于服务的空间数据共享模式；基于图片的空间数据共享模式；通过介质拷贝，提供特殊需求的部门服务。

4．3数据管理子系统

提供海量影像数据和DEM数据的合成工具，可生成三维平台中的应用场景。在三维平台后续实际应用中，使用合成工具可方便完成影像数据和DEM数据的更新。

4．4系统实现主界面图

三维数字城市范文第2篇

关键词：三维GIS数字城市城市规划

引言：随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求从真三维空间来处理问题。数字城市建设已成为测绘领域一个重点研究对象，城市三维信息系统的建设必将成为数字城市系统建设的主要内容之一，它将利用城市现有的空间地理信息、政务信息等信息资源和通讯基础设施，通过城市建模和三维景观可视化，实现城市真实三维景观再现，为电子政务、业务应用和公众服务搭建3DGIS服务平台。

1.三维GIS概述

1.1 三维GIS的定义

从不同的角度出发，GIS有三种定义：①基于工具箱的定义，认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；②数据库定义，认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；③基于组织机构的定义，认为GIS是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。

1.2 三维GIS的特点

在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义，它与二维GIS中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。三维空间数据库是三维GIS的核心，三维空间分析则是其独有的能力。与功能增强相对应的是，三维GIS的理论研究和系统建设工作比二维GIS也更加复杂。

1.3三维GIS的功能

基于二维GIS的发展状况和从空间信息集成的需求角度来讲，笔者个人认为，三维GIS除了具备二维GIS的传统功能以外，还应该具有如下独有的功能：

①包容一维、二维对象

三维GIS不仅要表达三维对象，而且要研究一维、二维对象在三维空间中的表达。将一维、二维对象置于三维立体空间中考虑，存储的是它们真实的几何位置与空间拓扑关系，这样表达的结果就能区分出一维、二维对象在垂直方向上的变化。

②可视化2.5维、三维对象

三维GIS的首要特色是要能对2.5维、三维对象进行可视化表现。三维对象的几何建模与可视表达在三维GIS建设的整个过程中都是需要的，这是三维GIS的一项基本功能。

③三维空间DBMS管理

三维GIS的核心是三维空间数据库。它可能由扩展的关系数据库系统也可能由面向对象的空间数据库系统存储管理三维空间对象。

④三维空间分析

在二维GIS中，空间分析是GIS区别于三维CAD与科学计算可视化的特有功能，在三维GIS中也同样如此。空间分析三维化，也就是在直接在三维空间中进行空间操作与分析，连同上文述及的对空间对象进行三维表达与管理，使得三维GIS明显不同于二维GIS，同时在功能上也更加强大。

⑤应能及时受益于现代数据获取方法的进展和大数据量处理技术的发展

目前，由于科技水平的限制，人类获取地学三维数据的能力的弱小是阻碍三维GIS迅速发展的一个重要原因。因此现时的三维GIS设计与开发应充分考虑未来三维地学数据获取能力的提高，以便及时受益于现代数据获取方法的进步。

2.三维GIS与数字城市建设

世界的本原是处在三维空间中的，城市三维现在已成为当前三维GIS中研究与开发的一个重要方面。信息化目前正成为社会发展的主流，城市作为信息存在与传播的主体，理所当然地也成为三维GIS表达的一个重要对象。

空间分析能力在二维GIS中就比较薄弱，目前大多数的GIS都不能做到决策层次上来，只能作为一个大的空间数据库，满足简单的编辑、管理、查询和显示要求，不能为决策者直接提供决策方案。因此，研究开发GIS的基本空间分析及将各领域的专家知识入嵌入GIS中，是三维GIS发展的一个重要方面。

2.1数字城市的基本框架

数字城市有一个基本的框架，主要由三大部分组成：

1）数字城市建设的信息支撑技术。主要有遥感技术、全球定位系统(GPS)、地理信息系统技术、城市综合功能GIS技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等，应用这些技术可以实现城市空间数据的获取、分析、归纳与整合。

2）数字城市建设的基本内容。首先，建立由城市空间基础信息平台、城市综合信息平台和城市电信基础平台组成的核心系统，达到共享和支持。其次，建立应用系统，它们是数字城市发挥作用的根本。第三，网络与信息接入设备，它们是数字城市应用的前端，直接面向最终用户。第四，政策法规与保障体系，它数字城市建设及运行提供法律、经济、标准、组织和管理等方面的保障。

3）数字城市的服务对象。包括政府、企业、社会和公众四大类。

2.2三维GIS技术在城市总体规划中的应用

城市区域三维GIS将以GIS为核心的技术应用于城市三维海量空间数据的存储与管理，进行各类城市三维空间数据的综合显示与融合分析，并且在此基础上进行多种专业分析与相关三维信息的网络，从而为城市指定科学的、合理的发展规划及管理提供基础资料和决策依据。基于三维GIS的城市总体规划信息管理系统，不仅具备一般的MIS系统的报表和统计功能，而且还具有空间分析功能，用户可根据不同的要求来对城市信息进行分类统计，构建相应的土地利用专题，直观的了解城市规划的总体情况。城市总体规划中涉及到的土地的空间特征和属性特征处于不断的变化之中，三维GIS技术可以成为土地数据管理、更新、评价的有力工具，可以建立覆盖整个行政区域的数字高程（DEM）模型，通过DEM与航空摄影资料的合成建立起三维立体旋转景观模型，使得修订城市总体规划更具有现实性和科学性。

系统应能将城市地上的建筑、道路、水系、管道及地下构筑物等景观内容利用现有的资料在三维场景中展现出来，并且可针对城市地质的特性将城市地质勘查资料揭示结果在三维空间中综合起来，重现地下地质界面和地质体的空间形态和组合关系，重建三维地质构造形态模型，并将地上、地下的三维模型用三维可视化技术生动地表现出来，从而实现地上、地下复杂空间结构与位置关系的表达、分析。系统可以利用空间分析和数据挖掘技术支持复杂问题的决策研究。

三维城市规划还将在实施漫游的基础上实现对各种信息进行集成与分析的基本功能，具体来说具备以下几种主要功能：实现各种信息的二维查看、查询和测量等一系列功能；实现二维与三维的交互性查看、漫游。利用数据模型的一些特点进行相应的加工处理，要实现数据库与模型库的对应关系，同时要实现对各种信息的查询、调用、分析和处理，就必须利用GIS及相关工具建立一个高效率的数据库，并使之具备对信息进行搜集、分析、处理和更新的功能，将数据库中的信息与实施场景中的模型进行绑定，从而达到对各种信息的即查即用，实现丰富的查询和分析、决策功能。

3 结束语

三维GIS是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以空间信息为核心的城市信息系统体系。它将地理信息技术、数字化技术和网络技术渗透到城市经济和社会生活的各个方面，为政府部门、企业、社区、公众提供多层次、高质量、高效率的信息服务及决策支持，以提高城市和社区建设与管理的现代化水平和效率，提高人们的生活质量。目前，我国以“数字城市”为目标，面向城市可持续发展的全数字化信息系统建设正在探索中，全国已有100多个城市陆续展开各自的数字城市建设计划。

三维GIS是数字城市的重要基础空间信息。三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，构建出一个真实、直观的虚拟城市环境，为城市管理者面对复杂的城市，实施科学的、人文的、生态的规划，提供有力的决策手段。由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是三维可视化技术应用的主要领域，建立基于影像的城市三维系统，构建真实、准确的虚拟城市场景，实时互动地评估与分析规划方案，为城市规划的决策提供更加直观与科学的依据，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的，是当今城市规划信息化发展的重要方向。

参考文献：

[1]李荣杰，宋照才，刘电芬，等．数字城市建设[J]．河南科技，2008，07：10-11．

[2]颉继珍，城市3维地理信息服务系统框架研究[J]．测绘与空间地理信息，2008，6：95-99．

[3]龚知凡，三维GIS技术及其发展[J]

[4]周游，“数字城市”三维仿真平台建设的研究综述[N],科技创新导报，2008，27（19，21）．

[5]张治中，陈鹏霄．数字城市三维地理信息系统在武汉江岸地区的实现[N]

三维数字城市范文第3篇

关键词：三维；地理信息技术；数字城市

数字城市是城市发展的必然产物，是城市发展的战略目标。数字城市指的是将信息化技术运用到城市的规划、建设以及人们的生活中去。数字城市包括了城市设施的数字化、城市的网络化、智能化等多个方面。随着经济的发展，科技的进步，数字城市将会不断被赋予新的涵义。三维地理信息技术作为一种先进的科技手段，在数字城市的建设中发挥着重要的作用。

一、数字城市与三维地理信息技术概述

城市经济的快速发展，城市人口的增加等这些现象的产生需要强有力的对城市空间布局的调控，对人口密度的疏导，对资源的有效配置和使用，对各行各业的结构调整，对交通状况的改善以及对环境质量的保证等。城市发展过程中的问题急需解决，这就必须要改进和提高传统的城市规划、建设、管理的方法。数字城市的出现就是致力于建立一个能够服务于城市居民，服务于各行各业的多功能的信息系统。建立数字城市是数字地球发展战略的需要，也是城市自身发展的需要，符合可持续发展的规律。

现实中的城市可以看作是一个复杂的空间地域系统，其中建筑物、市政工程设施以及承载他们的载体即城市土地都是以物质实体形态存在的。城市实体所处不同的空间位置和他们所具有的相应的属性是城市实体的重要性状。城市所处的空间位置是相对不变的，但是它们的属性值是按照使用和管理的需要选用的，可以有很多种选择。将城市的对象用点、线、面、体等几何对象表示，构成数字地图，然后将集合对象的属性与现实中城市实体的属性相关联，就完成了对城市实体的空间位置和属性的模拟，也就是用三维地理信息技术建立的数字城市。

三维地理信息为数字城市的建设提供了重要的基础空间信息。三维数字城市的建立可以全方位、立体、直观的将城市的各种场景等信息真实的展示在人们面前，从而形成一个真实的、直观的虚拟场景。由于城市规划的一些具体要求，三维地理信息技术一直是城市规划所使用的重要手段，用于建立真实的城市三维模型，构建虚拟的城市场景。

二、三维地理信息技术在数字城市建设应用中的问题

数字城市的建设处于不成熟的阶段，在建设过程中结合我国的实际国情，出现了很多问题，而且我国的三维地理信息技术发展的并不十分成熟，在运用过程中难免会出现问题。以下几种是比较突出的问题。

第一，中西部经济欠发达的地区由于经济水平的限制以及地理环境的影响，信息化、数字化的水平较低，地区的基本信息等还未实现数字化，三维地理信息技术也还没有发展起来，这对于数字城市的整体建设不利，应该先致力于这些地区的城市基础信息的数据库建设，这也是建设数字城市的基本要求，才能为日后三维地理信息技术的运用提供保障。

第二，地理信息系统的数据更新较慢，并且较为复杂。为确保数字城市的顺利建设，地理信息系统应根据地区的实际情况进行及时的更新，才能方便于工作人员的信息查询工作，这也为数字城市的建设、规划起到指导的作用。

第三，数据库系统的维护存在的问题。随着地理信息技术的不断发展，计算机技术的提高，原有的数据库系统已经不适合于现如今的数字城市的建设。这就需要在对过去的数据库系统进行维护，将原有的有用的数据完整、安全的转移到新的系统中，并转换成新系统所规定的数据类型，与新系统的数据进行融合。想要实现数字城市的建设，利用三维地理信息技术进行数据库系统的维护是很重要的。

第四，现如今阻碍数字城市发展的主要因素更多的在于数据政策。我国的数据政策存在有一定的问题，要改变“资源割据，信息孤岛”的现状，需要对数据政策进行彻底的改革，使得数据能够正确的快速的发展，才能够为三维地理信息系统的建立提供数据等信息，为数字城市的建立提供基础。

三、数字城市建设中的三维地理信息技术

数字城市的建设根本上在于解决城市发展过程中的生活和工作的交流方式，调节政府、企业、居民之间的关系以及人与环境的关系。数字城市的建设是一项巨大的工程，功能多样，结构复杂。它的建立需要各种高科技技术的综合运用才能得以实现，数字城市建设的主要技术有遥感技术、三维地理信息技术、城市的综合功能GIS技术、网络宽带等。

其中，最主要的技术是三维地理信息技术。数字城市的建设离不开三维地理信息系统的建立。三维地理信息系统与二维地理信息系统相比，同样具有基本的空间数据处理的功能，比如数据的获取、组织、操纵、分析等功能。三维地理信息系统的空间信息展示更加直观。三维地理信息技术运用到数字城市建设中，可以更加直观的将城市场景模拟展现在人们面前。而且，三维地理信息系统的多维度空间分析的功能更为强大。空间信息分析的过程通常比较复杂、抽象，三维地理信息系统同时可以完成二维地理信息系统的空间分析功能，还能够完成一些高级的空间分析功能，比如日照分析、地址分析等。

三维地理信息技术的应用使得数字城市的建立更加方便，功能更加多样。

四、三维地理信息技术在数字城市建设中的运用

三维地理信息技术在数字城市建设中的运用分别体现在以下的几个方面：

第一方面，三维地理信息技术在城市规划中的运用。在城市的区域规划中，需要对城市的人口、资源的分布，对城镇的布局等进行详细的分析，充分考虑该区域的地形、地势、气候等条件，这就需要用到三维地理信息技术，通过对该区域进行详细的分析可以使得城市规划更为合理。而且城市的规划管理是与城市的地理空间数据密不可分的，它需要对规划图进行反复的操作，这也需要三维地理信息技术作为基础。另外，城市规划管理作为一种重要的行政许可，它有着严格的规章制度和数据管理方法。因此将三维地理信息技术和传统的信息管理系统相结合，应用到城市的规划管理中去，是我国数字城市发展的必然趋势。

第二方面，三维地理信息技术在城市设施功能的虚拟实现中的运用。城市设施的功能除了要为居民提供水、电、气等能量、物质资源之外，还需要提供文化、娱乐等非物质资源。将城市设施的有关功能属性与虚拟对象进行关联，形成一个基于三维地理信息技术的信息平台，可用于对城市灾害的应急指挥、公安信息系统、城市的规划管理等提供资料。而且，在这个平台上，通过实现电子政务和电子商务的功能，可以使得各行各业的人员充分利用各种信息，实现信息共享，提高工作效率，实现城市管理的信息化和社会事业的信息化。通过计算机进行远程的教育、保健、医疗服务等功能推动服务行业的改革。

结语：

三维地理信息技术必将得到迅速的发展，它为数字城市的建设提供了技术支持。现如今的数字城市建设中，由于存在缺乏统筹规划、标准不统一等问题，三维地理信息技术的成果无法达到数字城市建设的要求。因此在日后的数字城市建设中，需要制定规范的符合实际的数字城市发展规划，充分的利用地理信息技术，三维地理信息技术也应在数字城市建设的指导、促进下，不断深入发展，为数字城市的建设奠定基础。

参考文献：

[1]李初英.三维地理信息系统在数字城市建设中的应用研究.地理，2013（1）

三维数字城市范文第4篇

1 引言

随着cad基础理论和应用技术的不断发展，对cad系统的功能要求也越来越高。设计人员不再仅仅满足于借助cad系统来达到“甩图版”的目的。而是希望它能从本质上减轻大量简单烦琐的工作量，使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次思维活动中。由于三维cad系统具有可视化好、形象直观、设计效率高、以及能为cims工程中各应用环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势，使其取代传统的纯二维cad系统已成为历史发展的必然。但是，由于经济实力、技术水平和习惯定势等的影响，二维图纸不仅不会在短期内全部消亡，反而还会作为工程语言的载体长期存在并不断发展。

据统计，从目前我国机械行业的cad应用状态来看，基本呈现三角形结构。占据三角形底部的是已被广泛应用的基于pc平台的二维cad系统，如：autodesk公司的autocad系列，国内华正的caxa电子图版、高华的ghcad、凯思的picad等均拥有大量用户群。高居三角形顶端的是少量基于unix工作站的纯三维cad系统，如：euclid, catia, pro/e,sdrc/i-deas等高端产品。主要被一些大中型企业所采用，但因其价格、系统开放性、软件本地化特性和用户素质要求等众所周知的限制，多数企业并未使其发挥应有的作用。从企业应用的实际需求和市场分析来看，今后cad的用户类型分布将发展为：

从事纯二维绘图和设计的约占25%，以适应上下游厂商对二维图形数据的需要。

从事纯三维设计的将小于25%,集中用于大型装配设计和复杂工程分析。

既从事二维绘图又从事三维设计的将大于50%,广泛用于零部件及其一般装配设计和分析。

目前国内外各大cad供应商也都看到了这一发展态势，相继推出pc平台的二、三维一体化系统解决方案。由此可见，研究基于pc平台的二、三维一体化cad系统软件技术将具有广阔的市场前景和现实意义。而根据三维cad的模型数据源自动产生二维图纸信息是其中一个重要研究方向。本文对基于三维cad模型数据源自动生成二维图纸和二、三维相互关联等相关技术进行了深入的探讨。并在国产二、三维一体化cad系统“金银花2000”中予以实现。

2 二三维一体化系统简介

当用户使用二、三维一体化cad系统进行机械产品的设计时，首先在三维环境下开始设计工作，在“变量化的三维特征造型系统”的支持下，三维零件的设计变得即直观又快捷。伴随着零件的设计过程，三维统一模型数据源（在sdrc的i-deas系统中也称之为“主模型”）也就同时生成。利用这一数据源可进行装配件设计和许多后期试制工作，如进行干涉检查、物性计算、机构分析、运动学和动力学分析、真实感显示等等。当然，该数据源也是生成二维工程图纸的唯一数据来源。三维统一模型数据源不仅包括模型的几何和拓扑信息还包括特征、尺寸、公差、属性、关系等信息。因此在生成图纸时，不仅可以自动产生各种二维视图等几何数据，同时也可根据用户需求生成各种标注和属性数据。由于采用了统一模型数据源，为维护模型数据的一致性，三维模型的更改必须保证二维视图和标注的更新，反之，对二维投影几何和尺寸的改变也必须更新三维模型，即：实现二、三维联动，这也正是二、三维一体化cad系统的本质所在。

3 二维图纸自动生成

我们知道，一张传统的二维图纸上主要包括以下几类信息：

点、线、圆、样条曲线等各种几何元素

尺寸、公差、粗糙度、基准符号、焊接符号、零件标号和文本注解等标注信息

标题栏、明细表、参数表等表格数据

其实，二维图纸自动生成也主要集中在这几方面。其中几何元素是以视图方式进行创建和管理的。因此，以下主要研究视图、标注、属性三个方面的自动生成技术。

3.1 视图自动生成

3.1.1 视图分类

当前国内外pc平台二、三维一体化cad系统中一般将视图分为如下几类：基本视图、向视图、剖切视图、截断视图、局部放大视图等。

其中剖切视图又可分为阶梯剖、展开剖、旋转剖（展开剖的一种特例），结果可为剖面图和剖视图。这种分类方法概念清晰，实现自动生成较为简单，而且也能满足大多数用户的需要。但在实际工程表达中视图是很复杂的，以上分类和生成方法并不能完全满足用户的需要。（如图5中这些视图我们在图纸中经常可以遇到，但目前市面上的该类cad系统对自动生成它们大都无能为力，对这类视图用户往往不得不采用以前纯二维系统的老方法--徒手绘制。本文提出“分割视图”的概念并将视图按图1所示分类，通过分割视图，用户可以随心所欲的创作出理想的视图表达方式,包括由以上各种视图组合而形成的组合剖切视图和局部剖切视图，半剖视图等等复杂形式（详细说明见后），从而彻底解决了二维视图的自动生成问题。

3.1.2 视图生成算法

二维视图自动生成的基本原理是：三维实体在某一个观察方向上经过消阴计算和投影变换后，转换到二维视图坐标中。观察方向和视平面参数是由所要生成的目标视图确定的。由于视图种类繁多，因此自动生成算法也不尽相同，但基本流程是一样的。如图2所示：图中矩形虚线框内为生成基本视图和向视图的原理图也是其它各种视图生成时必经的过程，右边是产生剖切视图的原理图。以下分别进行说明：

(1) 基本视图：是指那些不需要依赖于任何父视图直接将三维实体在某一观察方向上消阴并投影变换而成的视图。例如：常见的主视图、俯视图、左视图、右视图、上视图、下视图以及轴测图等。这些视图均含有明确的投影方向信息。假设世界坐标系(oxyz)如右图3所示：如果用户希望沿x轴负向看去得到图中长方体的主视图，只要将矢量vec1（-1，0，0）作为主视图的投影方向，yoz平面作为视平面，z轴作为向上up矢量就可得到理想的结果。(其中xoy为二维视图坐标系)

当然，实际算法要复杂一些，因为三维消阴后，产生的是离散线段，必须先经过拟合处理（具体方法可参阅参考文献[2]）才能投影；在投影构造视图中的几何元素时，必须同时考虑原三维对应几何点、边、面的属性问题。比如：在二维线段中记录对应三维边、面的id号以便修改模型重建视图几何时能匹配相关的标注信息；记录对应三维边、面的可见属性以确定是否用虚线表示物体的内部结构等。

(2) 剖切视图：是指用一个或几个相交平面（特殊情况下也可能是曲面）切开三维实体，然后在指定方向上投影并进行剖面填充所生成的视图。这些相交平面（又称剖切平面）可以由用户在三维设计环境中创建，然后用来切分三维实体，这样比较直观。但在实际应用中，这种做法对用户反而不太方便，因为用户在进行二维设计时，更希望直接在图纸上描述出剖切方式，由系统自动产生所要的剖切视图。鉴于此，我们为用户提供了直接在二维视图内创建剖切线生成剖视图的方法。剖切视图创建流程见图2。下面通过一个实例（见图4）介绍剖切视图生成的具体算法。假定用户已用前述基本视图创建方法在图纸中生成了视图view1,然后在view1中画一条直线line1（也可以是多段直线和曲线的组合等）,欲用line1自动切开实体产生剖切视图a-a，具体算法如下：

1） 得到view1的（视点eye,目标点target,up矢量）等投影参数；

2）计算实体从三维视平面投影变换到二维视图view1所进行的投影变换（ctrans1）和视窗变换(ctrans2)，则三维到二维的总变换：

cmodeltoviewtrans = ctransf1 * ctransf2；

3） 由于二维视图view1中剖切线a-a是由直线段line1构成，只要将line1从view1中变换到三维视平面即可。假设该变换为cviewtomodeltrans,显然cviewtomodeltrans就是cmodeltoviewtrans 的逆变换，即有：

cviewtomodeltrans = cmodeltoviewtrans.inverse( );

4） 设line1变换到三维视平面后如图示为line1，则有：

line1 = line1 * cviewtomodeltrans ;

5）同时将剖切线a-a的方向矢量vec1也变换到三维视平面即投影方向vec1；

6) 将直线边line1沿图中扫描方向vec2扫描形成一平面face1;

7) 用face1与原三维实体body1进行布尔运算，即用face1将body1剖切成上下两部分;

8）根据vec1的方向决定保留下半部分实体body2，删除另一部分;

9) 在剖切面（即图中body2的上表面）内搜索出边环并记录；

10）根据用户指定的视图定位点和投影方向vec1等信息，创建新的剖切视图view2;

11) 对body2在视线方向上消阴、拟合并投影到body2到视图view2中，产生所有投影几何，并根据三维边属性对投影几何赋属性值；

12）将剖面线边环同时投影到视图view2中并填充剖面线。

以上是产生普通剖切视图的算法，对于复杂视图还需要对算法做局部修改。对于装配件在填充剖面线时还必须区分不同零件分别填充。

(3) 分割视图：是指在基本视图或剖切视图的基础上继续剖分或切割而产生的视图。由于所选父视图的种类各异、分割线的构成和方向不同、以及生成过程中的不同选项的组合可产生各种复杂视图，如：半剖视图，局部剖切视图，局部视图等。

分割视图的生成方法与剖切视图基本一致，但是在上述算法的步骤7）处布尔运算得到的两部分实体并不是简单的按照8）的方式保留一部分删除另一部分。根据选项对两部分进行不同的处理（如：一部分直接投影，另一部分进行剖面填充）即可生成不同视图种类，图5是用此方法自动生成的几种分割视图的例子。

(4) 其它视图：主要包括局部放大图、截断视图等，这些视图的生成方法与剖切视图也很相似，差别也主要集中在剖切后对实体的处理方式不一样，此不再赘述。

3.2 标注自动生成

用户在设计三维零部件的同时一般也会添加尺寸、标注公差、粗糙度等，这些几何参数和加工要求信息与几何、拓扑信息同等重要。图纸设计时用户当然不愿意再去重复这些枯燥的操作，因此一个好的系统也应该提供自动生成标注的能力。

生成标注的基本思路可概括为：一一对应、投影赋值、符合国标。一一对应是指二维标注与三维标注应该是对应的；投影主要是指标注符号的几何表示应该从三维中投影到二维视图；赋值即将尺寸的数值，公差、粗糙度的大小、类型等不变数值直接传给对应的二维标注。由于图纸中的各种标注必须符合国标，因此投影赋值后系统还必须进行一些标准化处理和调整才能生成既与三维标注对应又符合国标的二维标注。

由于尺寸的数量一般相对较多，在投影和标准化处理后还要考虑综合布局的问题，使得尺寸间尽量无重叠、无干涉、分布清晰合理。

3.3 属性值的生成

属性值主要指边、面的唯一索引id号、边是否为相切边或阴影边、特征是否已隐藏、装配件中相同零件或标准件的个数、零件的材料加工要求等等参数。这些参数在投影生成视图几何的过程中赋值（在上面基本视图部分已经提到）。虽然属性值的生成方法比较简单，而且对用户来说一般也是透明的，但作为系统设计和开发人员如果能充分利用它们，就可大大提高图纸生成和重建的准确率。有些数据对于自动填充明细表、生成bom报表以及标注零件标号也是非常重要的。

4 二、三维双向关联

由于二三维一体化cad系统采用了统一模型数据源，图纸中的绝大多数信息都是根据三维模型自动生成的。因此二三维之间是一致的、相互关联的。当任何一方模型改变时，系统将向另一方发送更新消息，然后自动同步更新（当然，用户也可根据需要选择放弃更新的操作）。对于设计人员来说，为了在设计后期细化、更正自己的设计意图，或进行变异设计等，一般只需要在二维或三维环境下简单的修改某些尺寸参数，系统就可以自动更新所有相关零部件或图纸。尽管操作很简单，但重新生成的算法实现是很复杂的。我们在系统中采用唯一id号的方式在重建过程中对几何和标注等信息进行逐一匹配，实践证明，效果相当理想。限于篇幅，其具体算法另文阐述。

5 结论

随着pc机图形图象显示和处理能力的增强以及cad软件基础技术的发展，基于pc平台的二、三维一体化cad系统因其采用统一的数据模型、二、三维的相关联动、友好的用户界面和低廉的成本赢得了设计人员的普遍欢迎。工程图纸的自动生成与传统的二维绘图系统相比可极大的减轻设计人员的负担和提高产品的设计效率。本文对工程图纸的自动生成这一技术进行了深入的探讨，给出了一些具体算法，并在商品化cad系统中全部予以验证和实现，对于开发此类cad系统有很好的指导意义。

参考文献

1 范玉青、冯秀娟、周建华。cad软件设计。北京航空航天大学出版社 1996.9

2 评测专家组。三维cad/cam软件评测总结。计算机辅助设计与制造。1999(5)

三维数字城市范文第5篇

目前，在七里河区西湖街道社区，居民通过家里的“民情通”装置，可以随时呼叫辖区单位、派出所、物业公司、医疗机构、家政服务站、卫生服务站；拨打12456热线，将会有专职业务人员从资料库调取信息应答；辖区内任何背街小巷发生了紧急事故，工作人员可以当即通过“三维数字社区”系统应急处置。这是西湖街道社区历时3年自主研发运行的“三维数字社区管理系统”。

据兰州市数字城市建设办公室主任郑纪华介绍，“三维数字社区”服务管理系统于2010年8月在西湖街道社区试运行。目前，该系统将西湖街道辖区94个科级以上企事业单位、892家各类经济组织、1210栋各类建筑物、9条主次干道、56条背街小巷、114个小区院落、1.8万户、71978名居民家庭和区域地貌，立体、直观地搬上管理平台，形成了一个完整真实的三维实景立体虚拟街区。管理人员在虚拟地图上点击辖区建筑，平台上立刻弹出这栋楼的详细信息：所属社区、小区名称、楼宇名称、楼栋长姓名、治安负责人、楼层数、户数、常住人口数以及流动人口数等。

所谓“三维数字社区”服务管理系统，主要是利用GPS全球定位系统、GIS地理信息技术、遥感控制、传统拍照技术、“三维数字”仿真模拟及实景视频技术，通过互联网、移动网络，基于数据库资料共享，对辖区的治安状况、城市管理、环境保护、突发性事件等进行全天候、多方位监控。规避基层管理中底数不清、数据不实、重复劳动、重复耗资、各部门工作相互分离、资源不能共享等问题，使街道社区日常服务管理工作更为智能快捷。

据了解，西湖街道社区在“三维数字社区”研发过程中，搭建成一套B/S架构（浏览器/服务器模式）的自有知识产权地图平台，集合三维地理信息平台、人口和单位法人库信息平台、三维全景视频监控平台三大基础平台；依托全面互联互通的政务网、互联网、无线网，充分运用三维GIS地理信息技术、GPS卫星定位系统、无线传输、辖区实景视频等多种先进的信息技术手段，构建起规划、应急预警、地理信息标注、司法援助等14个相关的管理模块，整合了公安、城管、交通、环保视频监控“四网合一”的一体化管理系统。在社区服务管理领域实现了资源、渠道、模式的融合创新，满足辖区建筑、道路、单位、人口信息服务管理等功能。使街道社区办公室成为服务、管理、应急一体化社会服务管理中心。

这一发自基层，贴近民生的“三维数字社区”系统，在两年多的运行测试中，对社区居民的生活产生了极大影响，有效地解决了软件开发与实际应用相脱节等难题，实现了社区管理的信息化，使街道社区工作由管理型向服务型转变。目前，兰州市南山社区、兰玻东社区、庄东西社区的“三维数字社区”已逐步建成。兰州的“三维数字社区”的建设正从街道平台向区平台拓展。

“数字社区”的智慧转型

据介绍数字社区，就是通过数字化信息将管理、服务的提供者与每个住户实现有机连接的社区。随着兰州“智慧城市”建设的深入，将数字、网络技术与可视化、遥感服务、分析管理相融合，成为更为智慧的发展方向。而与“智慧城市”建设密切相关的社交网络、大数据处理、云平台共享、物联网应用等技术正成为“三维数字社区”发展的主要支撑。

以三维地图为总依托，兰州把社区工作的传统按职能划分的部门条块分割的社会管理模式，转变为跨部门一体化综合管理和服务的模式，实现职能和资源整合，以及通过管理和职能下沉，在社会基层建立针对社会问题的统一协调管理和服务的信息化平台。这是实现信息共享和集成管理的重要技术途径。

而人口、建筑、司法、环卫、咨询等数据库构建，实现海量数据的快速、高效存取、运算和传输，也是支撑“三维数字社区”的建设关键。不断更新的数据为社区服务、社会稳定风险评估、矛盾纠纷排查、分析对比研判、舆情收集检测、管理决策提供分析论证的数据支撑。

“三维数字社区”与城市空间地理位置密切相关，需要全球定位系统为社区空间地理信息的定位与测量提供先进手段，需要三维可视地理信息将社区社区存在直观呈现，需要通过遥感系统实现社区观测。采用高新技术和方法来高效管理地下担负信息、能源传输的各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。三维管线测绘也是“三维数字社区”服务管理平台升级完善的新方向。

成熟的社区，通过不断拓展的业务应用和服务，及其形成的技术产品成果的市场化推广，将有效促进城市家政、汽修、餐饮等现代信息服务业的发展，这不仅对经济发展形成直接的效益，也将直接对城市人员的就业结构和经济收益产生改变和提升的影响。

郑纪华同时在采访中提到，“兰州‘三维数字社区’成功的关键之处，也在于底层研发，西湖街道社区结合自身实际提出需求，开发符合自己需要的系统功能，并且在系统部署后，能将系统切实使用起来，并不断更新。才使三维数字社会管理系统辅助政府决策、提升工作效率的优势得到更好的显现。”

正在推广的“三维数字社会管理系统”

谈到2013年的建设规划，兰州数字城市建设办公室的负责人说，兰州的智慧城市建设，选择了一条在整合信息资源的基础上自下而上逐步推广的道路，“三维数字社区管理系统”的升级版本“三维数字社会管理系统”目前已进入整合测试阶段，它将在城市全景漫游、卫星定位、实时治安防控、城市管理等方面有更大提升，预计将于今年下半年。