三维模型建设项目技术设计书.docx

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石化产业园区

管控一体应急管理信息系统工程--基础支撑平台项目-三维模型建设

项目技术设计书

XXXXXX信息有限公司

2016年3月

石化产业园区

管控一体应急管理信息系统工程--基础支撑平台项目-三维模型建设

项目技术设计书

项目承担单位（盖章）：

设计负责人:

审核人：

审核意见：

年月日

批准单位或部门（盖章）：

审核人：

审核意见：

年月日

目录

1项目背景 4

2项目任务 4

3参考依据 5

4主要技术要求 6

4.1空间参考系要求 6

4.2分幅和编号 6

5数据收集与分析 6

6三维建模技术路线 7

6.1实地数码相片拍摄 10

6.1.1相片采集工作流程 11

6.1.2相片采集标准 11

6.2模型建模标准 13

6.3模型精度要求 15

6.4模型文件命名规则 16

6.5三维建模CAD数据标准化预处理 24

6.6模型几何建模与贴图要求 25

7规划、林业、土地、海洋空间数据集成技术路线 26

8项目实施 29

9进度计划 31

10项目质量保证 32

11项目预计成果 35

11.1数据成果 35

11.2技术文档 35

1项目背景

XX作为AA“四岛一园”（XX、BB、YY、CC，危险化学品物流园）安全防控体系建设的重要组成部分，其安全建设、安全发展尤其重要，事关全市乃至全地区整体安全水平。

按照《国务院安委会办公室关于进一步加强化工园区安全管理的指导意见》（安委办〔2012〕37号），结合国家安监总局关于开展安全生产一体化管理示范化工园区建设工作要求，市安监局和管委会已经组织专家多方论证，积极开展安全生产顶层设计，研究XX石化产业园区管控一体工程建设工作。

石化产业园区管控一体化系统的战略定位是：

建立“瞄准世界级水平，建设具有国际竞争力的大型石化产业园区”的安全保障。

通过石化产业园区管控一体工程建设，显著提高XX石化产业园区管理的信息化、数字化、智能化程度，达到世界一流的水平，力争与先进国家石化产业园区管理信息化同步发展。

预防和控制安全生产事故发生，提高事故处置能力，确保园区生产安全和社会稳定，实现建成具有国际竞争力的世界级大型石化产业基地的目标。

2项目任务

按照《管控一体应急管理信息系统工程-基础支撑平台项目招标文件》的要求，结合我方的三维模型生产工程经验分析，XX石化产业园区三维模型建设按业务分类型和建模基础数据的不同，主要分为四类模型生产任务：

1.规划模型生产

XX石化产业园区规划模型是以XX石化产业园区提供的园区总体规划数据+远景规划效果图为生产基础，建立园区规划三维模型。

当总体规划产生局部变更、调整、修编时，根据总体规划变更数据进行规划三维模型的同步变更。

2.审批项目设计模型生产

审批项目设计模型是对园区建设项目以项目设计施工图+项目设计方案效果图为生产基础，建立审批项目设计效果模型。

当审批项目设计发生变更、调整时，根据项目设计变更数据进行审批项目设计效果模型的同步变更。

3.项目建设跟踪模型生产

项目建设跟踪模型是对园区开工建设的项目以项目设计施工图+项目现场施工照片为生产基础，建立项目建设跟踪模型。

项目建设跟踪模型一般按2-3个月进行一次项目建设进度跟踪模型，同一项目根据工程量大小和建设周期需要重复建模，属于高频率生产项。

4.项目竣工现状模型生产

项目竣工现状模型是对园区竣工项目以XX石化产业园区跟踪测量采集的竣工地形图+项目现场实地照片为生产基础，建立项目建成现状模型。

5.规划、林业、土地、海洋空间数据集成

规划“一张图”，林业、土地、海洋等空间数据和规划空间数据（坐标）转换、叠加。

规划“一张图”：

是以园区控制性规划为基础，随着规划的逐步实施，将规划红线图、规划设计、竣工图组合为二维的“一张图”；林业、土地、海洋和规划间数据（坐标）转换、叠加：

是将林业、土地、海洋和地勘等数据与规划“一张图”合并，并能根据输入的林业、土地和海洋等数据实时进行坐标转换，保证准确与规划“一张图”合并。

3参考依据

u《国家基本比例尺地形图分幅和编号》GB/T13989-1992

u《中华人民共和国行政区划代码》GB/T2260-2007

u《基础地理信息要素分类与代码》（GBT13923-2006）

u《国家基本比例尺地图图式第1部分1:

500CAD1:

2000地形图图式》GB/T20257.1-2007

u《城市三维建模技术规范》CJJ/T157-2010

u《管控一体应急管理信息系统工程-基础支撑平台项目招标文件》

u《数字测绘成果质量要求》GB/T17941-2008

u《数字测绘成果质量检查与验收》GB/T18316-2008

4主要技术要求

4.1空间参考系要求

XX石化产业园区基础地理数学基础如下：

1）平面坐标系：

1980年西安坐标系，中央子午线121.5度。

2）高程基准：

1985国家高程基准。

4.2分幅和编号

分幅和编号符合GB/T13989的规定。

5数据收集与分析

在本项目中规划模型、审批项目设计模型、项目建设跟踪模型以及林业、土地、海洋等空间数据与规划一张图等项目生产所需的基础数据源是由石化产业园区规划资源管理局提供，数据大致可能分CAD矢量电子数据\图片\文档资料\林业、海洋、土地专题矢量数据。

项目承建单位需要要分析检查数据源成果的空间坐标、数据分类分层、要素编码、数据内容、数据格式等是否具备满足本项目关于三维模型生产和数据转换叠加的可利用性分析，判断是否具备满足生产的必要条件。

项目数据源分类

数据内容

数据来源

规划模型

XX石化产业园区总体规划图CAD数据

远景规划平面效果图、鸟瞰图、单体效果图JPG数据

XX石化产业园区0.5米数字高程模型Grid数据

XX石化产业园区0.05米正射影像Grid数据

规划资源管理局

审批项目设计模型

审批项目设计方案规划平面图CAD数据

审批项目设计方案设计施工图CAD数据

审批项目设计方案规划总平面图JPG数据

审批项目设计方案MAX三维模型及JPG类贴图数据

审批项目设计方案鸟瞰图、单体前后视角效果图JPG数据

规划资源管理局

项目建设跟踪模型

建设项目规划平面图CAD数据

建设项目设计施工图CAD数据

规划资源管理局

建设项目实地现场施工进度照片

项目承建单位

项目竣工现状模型

项目竣工地形图

规划资源管理局

建设项目实地现场竣工照片

项目承建单位

规划一张图

园区控制性规划、详细规划、专项规划等CAD数据

规划资源管理局

林业专题数据

林业专题矢量电子数据（带有空间坐标信息）

规划资源管理局

土地专题数据

土地专题矢量电子数据（带有空间坐标信息）

规划资源管理局

海洋专题数据

海洋专题矢量电子数据（带有空间坐标信息）

规划资源管理局

其他规划相关数据

文本、图片等资料

规划资源管理局

本文描述的对数据源分析检查是针对数据源能否满足本项目三维模型生产和数据转换叠加的是否具备可利用性的常规检查。

主要是针对CAD数据和是否具备坐标信息、覆盖范围是否完整、数据格式是否正确、数据内容是否齐全正确、电子数据是否正常打开等。

6三维建模技术路线

本项目三维模型数据生产总体思路是采用0.5米DEM叠加0.05米DOM影像作为园区三维规划管理和辅助决策平台的三维地形模型；对规划模型，采用CAD总体规划图中的建筑物、道路、管线、用地地块轮廓线为规划模型的空间定位基础和几何建模依据，采用建筑楼层高度设计规范作为规划模型建模高度依据，采用远景规划效果图作为规划模型的外观纹理贴图；对审批项目设计模型采用CAD设计施工图中的建筑物、道路、管线等轮廓线为设计模型的空间定位基础和几何建模依据，采用设计施工图的设计高度作为设计模型建模高度依据，采用设计方案效果图作为设计模型的外观纹理贴图；对项目建设跟踪模型采用CAD设计施工图中的建筑物、道路、管线等轮廓线为设计模型的空间定位基础和几何建模依据，采用施工现场的实际建设高度作为跟踪模型建模高度依据，采用实地现场数码照片作为跟踪模型的外观纹理贴图；对项目竣工现状模型采用CAD竣工地形图中的建筑物、道路、管线等轮廓线为设计模型的空间定位基础和几何建模依据，采用项目竣工实际高度作为现状模型建模高度依据，采用实地现场数码照片作为现状模型的外观纹理贴图。

上述四类模型只是生产的基础数据来源有所不同，其主要生产技术路线是相同的，主要采用南方CASS2008将CAD数据与DOM叠加，根据影像信息和CAD要素代码，初步对房屋建筑、道路、水系、管线、地块、其他地物要素等进行综合筛选，按设计书规定的建模范围，对需要建模的矢量数据进行分类提取、几何类型修正，并按城市行政区划和自然道路进行建模单元划分，按模型编号规范对建模要素分类编号，形成建模工作底图。

以预编的建模单元和模型编号底图为依据，对需要现场实地拍照的模型生产项目使用专业数码相机按三维外业拍照规范进行实地数码拍照，收集项目相关信息。

综合DLG\DOM\数码相片和建筑物名称信息，进一步筛选细化建模对象数量与各模型建模标准，对底图数据进行相应调整，使用ArcGIS10.1按数据处理规定对处理好的CAD数据进行格式转换、拓扑检查处理和属性关联，形成一个拓扑无错误的建模生产底图矢量数据。

采用3dsMax9导入标准化处理后的分类、分层底图矢量数据进行几何模型构建和纹理贴图。

采用PhotoshopCS5进行数码相片、远景规划效果图、设计方案效果图等进行模型外观贴图材质的筛选、提取、矫正和品质优化处理，再由3dsMax9统一进行后期纹理贴图和区块三维模型汇总整合，最终形成符合项目要求的各类三维模型成果。

在整个生产过程中针对各阶段重要环节采用人工与程序辅助检查的方式对CAD标准化处理数据、ArcGIS标准化处理数据,数码照片、三维模型几何框架，贴图材质等进行全面检查。

CAD数据处理软件：

南方CASS2008、ArcGIS10.1

三维建模软件：

3dsMax9

图像处理软件：

PhotoshopCS5

其他自主二次开发辅助程序：

CAD要素批量处理程序

ArcGIS数据检查程序

3dsMax三维模型检查程序

主要的生产流程过程如下：

1）对项目区基础数据源状况、三维软件模型技术要求及其他相关资料进行收集、整理，并对基础数据是否满足模型生产可利用性进行前期检查分析。

2）依据数据源状况和模型标准分析，初步设定总体建模范围和模型标准，使用南方CASS2008对CAD数据源的房屋建筑、道路、管线、水系、其他地物要素等通过CAD叠加DOM影像判读，依据要素类型进行分类提取归层，统一将样条曲线、张力曲线、三维多段线等在保持基本不变形的前期下转换为多段线，对非正常断开或非连续的同一实体线要素应合并处理。

在保证线形光滑表示和真实不变形的前提下，对线段链上过密的节点进行适当抽稀，减少节点过密造成的模型三角面膨胀，对部分要素过长的平直线应适当均匀增加轮廓点，以便降低建立模型产生破面或其他问题。

依据项目区行政区划，结合道路分布情况进行建模单元划分和编号，并对个单元内建筑物、道路等进行模型编号，形成工作底图。

3）三维外业实地拍照人员，以工作底图为基础，按现场设计路线，严格按照三维外业拍照规范要求进行建模单元区块和各编号模型的全貌和局部数码拍照并收集建筑名称等信息，结合实地现状对图上地物要素进一步进行建模范围、模型归属、综合取舍等进行分类标注，按建模单元和模型编号归档数码照片。

4）综合CAD\DOM\数码相片\效果图等数据和建设项目调查信息，进一步明确建模地物要素范围，细化各地物模型生产标准，拟定生产技术方案，选取1-2个典型的具备不同模型标准代表意义的建模单元区块进行样例模型数据生产，提交客户进行三维系统导入测试和模型三维效果检验，根据反馈意见进一步完善和确定模型生产标准和作业技术方案，进一步开发完善辅助生产程序。

5）按确定的建模范围、模型分类和模型标准，使用ArcGIS10.1对处理好的CAD数据进行格式转换、拓扑检查处理和名称、层数、各高度值属性关联，形成一个建模单元区块、道路、水系、人行道、建筑物等所有面要素无交叉重叠、物理无缝的矢量二维几何数据。

6）采用PhotoshopCS5对数码相片、效果图和DOM影像进行立面、顶面的贴图材质筛选、提取、透视矫正、色调调节和品质优化处理，根据实地现状建立公共材质库；对精细模型、重点区域的一般模型和常规一般标准模型，采用3dsMax9导入标准化处理后的分类、分层数据，以CAD平面轮廓线和建筑设计规范高度或实地高度为基础进行模型挤压、拉伸成型和纹理贴图，输出.MAX模型文件。

7）按照设计书三维模型空间质量要求、模型精度要求、模型几何拓扑要求、模型制作要求、贴图质量要求等对MAX成果结合CAD\DOM\数码相片\效果图进行全面质量检查与修改完善，直至形成符合项目设计要求的的各类MAX模型成果。

8）对MAX成果进行建模单元区块场景整合，确认各区块无重叠、无缝衔接，形成项目区整体MAX成果。

9）汇总三维模型成果以及技术设计、技术总结和检查报告等资料、提交客户验收。

城市三维模型数据采集生产流程图:

确定工程范围，工作内容、工作计划

项目技术设计方案

制定工作流程、作业方法和作业标准

资料的收集及技术准备

数据分析确定技术路线

样例数据生产验证

计算机软硬件设备选型配置

技术人员组织与培训

三维模型贴图材质采集处理

DLG数据标准化处理

要素分类提取

拓扑关系处理

区块分类编号

冗余数据处理

图形接边处理

其他问题处理

标准三维建模基础数据

3DMAX导入建模

实地数码拍照

效果图贴图材质提取

Photoshop贴图材质矫正、优化处理

房屋建筑物建模

道路建模

管线建模

其他模型建模

输出MAX三维模型文件

材质一体化检查

二维基础数据与关联MOXING

质量检查

纹理贴图

坐标转换

模型综合检查

项目验收

6.1实地数码相片拍摄

6.1.1相片采集工作流程

1） 组长与项目负责人划分区块，并制订拍照计划。

2） 接受任务：

组员到负责人取区块图，并进行登记。

3） 确认拍摄方位和路名：

将区块图与地图核对，确认拍摄区域方位和路名及查看公交。

4） 检查拍摄备品：

区块图、拍摄单是否够用、黑笔。

5） 外出素材拍摄：

拍照、绘制平面图、填写素材记录单；

6） 拍摄资料整理：

7） 重新绘制平面图；要标注每个建筑的拍照方向。

（当时记录清楚不用再整理）。

8） 整理素材记录单；（当时记录清楚，字迹工整清楚的不用再整理。

）

9） 整理照片：

每个实对应一个目录，目录名称与实体名称和素材记录单里的实体名称对应。

10）整理平面图：

将导入的平面图标注清楚。

11）提交照片、素材记录单和平面图。

12）资料备份：

用数码相机将所整理好的资料：

素材记录单，然后将照片传到拍摄区块照片所在目录的根目录下；所做区块有拍摄到平面图或俯视图的也复制照片放在根目录下。

13）拍摄资料装订：

用订书器按平面图、素材记录单的顺序进行装订。

14）拍摄资料递交：

递交装订好的资料给组长，并告知拍摄照片所在电脑及路径。

15）每一区块完成后，组长负责检查照片质量并将无问题的资料整理到专用机器。

6.1.2相片采集标准

1） 所有照片应实地拍摄，照片格式JPG,规格8MB；

2） 建筑物拍摄需进行多角度实地拍摄，需对建筑物每一侧面进行整体和局部的分别拍摄，拍摄照片应清晰表现建筑物结构特点和门窗结构。

先拍整体，再拍局部。

建筑物的每个面都要求尽量正面拍摄，这样处理图片的时候比较方便，当不能进行正面拍摄时，可在两个面的交接处进行拍摄。

有些需要局部拍摄（如门、建筑物上的特殊标志和图案等）。

拍摄的每个建筑物图片要尽量让别人能够看懂。

各个面都要拍摄，不要漏拍。

不得出现抖动或模糊情况。

另外，拍摄相片中不能出现手或其它异物遮挡镜头的情况，尽量使照片中建筑物占满整体布局，最好不要出现行人过多影响拍照质量等情况。

如果拍摄距离允许要尽可能做到一张照片拍摄建筑的一个面，这样便于建模人员理解和处理照片。

拍摄时应注意照片的连续性，所以常应用顺时针、或逆时针的拍摄顺序，不能出现跳跃性的拍照。

拍照时相机设置中将日期显示全部关闭

3） 高大建筑角度不够，需在远处对建筑进行拍照，在近处照片需要有重叠部分进行首尾相连，以便表现出建筑的风格。

4） 尽量将相机视线垂直于要拍摄的面。

注意相机视角与拍摄面的夹角不能小于50度。

5） 对建筑实体进行拍摄的时候，必须反应出建筑的整体结构，不能出现部分建筑结构漏拍。

对于杂乱无章及无法进入内部的建筑，尽量获取其顶视照片（找一个相对高一点的建筑进行拍照），并且要沿四周进行整体拍照。

6） 对于小区同一类型风格、高矮相同、颜色相同的建筑，只需拍摄一幢即可，不过至少要有一张能体现多幢建筑样式风格相同的照片；有门面的建筑就算是建筑风格样式完全和内部或连近的建筑一样，也一定要单独做为一个实体进行拍摄，重点表现门面，同时标注与那个楼结构一样。

7） 拍摄门店时范围要完整，不要过小。

门店必须拍摄清晰，门店的相片尽量不要有人、车等太多的杂物。

8） 桥梁采集标准:

拍摄天桥时，能反应出天桥的各个面，并记录天桥的名称,拍摄过河的桥梁时，要能反应出桥梁的宽度、幅度等情况，并记录桥梁的名称,拍摄立交桥时，要能反应立交桥的分布状况，并记录桥梁的名称,拍摄高架桥时，能反应高架桥的侧面的状况、宽度、高架桥与地面之间的关联关系，还需要对高架桥的进出口进行拍摄和标注位置。

9）道路及附属设施拍摄:

以徒步形式进行沿街拍摄，主要目标是道路两侧的路灯，标牌，车站，站牌、护栏、隔离带等道路设施。

要求按连贯顺序拍摄前后正视图，图像无缺失，拍摄信息清晰完整。

10）地块拍摄：

以正视角拍摄局部材质纹理，图像清晰，无投影，无明显色差及纹理变化，以此确认材质风格，制作无缝贴图等。

大型铺装图案则可使用透视角度尽量捕捉完整的材质信息。

对于栏杆，铁艺大门等带有镂空性质的物体，要求最大限度拍摄完整图像，保证单独构件图像完整性。

11）遇遮挡时拍照要求

拍照距离应距离建筑物30-50米之间，如建筑物间距离过近或出现大面积遮挡情况（如树木、围栏或其它建筑物遮挡等）可自行调近拍照距离选取局部或建筑物侧面整体照，也可选用仰角拍照，但仰角拍照不能角度过大，否则相片不满足要求。

12）拍照时取景要求

拍摄建筑物时每张照片应有其侧重点和表现对象，不能出现相片表现对象不明或多种表现对象同时出现但无任何对象表现完整清晰的情况。

拍照取景时需表现建筑物各面靠近地面处和顶部纹理特征，对于建筑物单元门应予以表示，单元门应完整表示至与地面接触处。

取景时还应对局部细节进行拍照，拍摄完整组窗户和墙面纹理

拍照时对光线要求均匀，不能出现同张相片内光线明暗变化过大或者光线过强过暗引起的建筑物拍照不清晰情况。

此外，对于建筑物门窗的拍照选择上，要尽量选择没有围栏且关闭、干净的窗户采集，以方便内业选择。

拍摄建筑物时必须拍摄建筑物整体照片以表现建筑物整体结构，对于结构复杂的建筑物需拍摄多张建筑物整体照片使内业人员可以清晰看清建筑物结构，方便作业。

拍照单位时尽量将单位名称拍摄完全，遇遮挡或距离影响无法在一张相片内表现完全单位名称时可以对单位名称进行平移拍照

13）拍照后照片分组要求

每天的照片拍摄后数据集中汇总，进行分组，按照拍摄记录表的照片编号对所有照片分组。

对于相同楼型或者相同侧面的建筑物可以对其中一座建筑物进行拍照后用于其余所有和此座建筑物相同的房屋和拍照面。

14）分组检查

对于每天分组的相片数据按照以上作业标准进行检查，其中每座建筑物的拍照相片必须可以清晰表现此座建筑物所有特征，如果出现所拍照片无法看清晰表示此座建筑物特征的将由负责此座建筑物采集的小组进行重新拍照。

6.2模型建模标准

u建筑模型

1）标志性建筑、风貌与文物保护建筑、主次干道以上临街的重要公共建筑（如政府大楼、学校教学楼、医院主楼等）以及高级商业楼、高级宾馆或高层建筑物（≥15层）按精细模型标准生产。

以CAD图中建筑物的基底轮廓线直接生成主体模型，主要的屋檐、阳台、下穿结构、门廊、女儿墙等进行建模表现，鞍形屋顶、脊形屋顶、鞍脊屋顶合成、菱形屋顶、复杂形态屋顶等屋顶结构进行建模表现，其他的建筑几何凹凸特征≥1米的特征结构进行建模表现，贴图采用能精确反映物体色调、饱和度、明度等特征的实地数码照片，其他烟囱、围墙、栅栏、避雷针、旗杆和水箱等附属可贴图表现，附属的栅0

栏、围墙、门房等建模表示。

体量较小的台阶、室外楼梯其立体三角面数量不多的可进行建模表现，体量较大的台阶、室外楼梯其立体三角面数量较大的应采用立体效果贴图表现，可视具体情况做相应调整。

台阶高度、宽度按常规尺寸即可。

建筑物附属大型广告牌按实际照片制作，非主体性广告可以省略。

2）一般楼房建筑物（如普通住宅楼、一般工业建筑），非临街普通楼房建筑等按一般模型标准生产。

以CAD图中建筑物的基底轮廓线直接生成主体模型，一般阳台予以建模表现，其他主体建筑几何凹凸特征≥1.5米结构的进行建模表现，鞍形屋顶、脊形屋顶、鞍脊屋顶合成、菱形屋顶、复杂形态屋顶等屋顶结构进行建模表现，临街建筑物体量较小的台阶、室外楼梯其立体三角面数量不多的可进行建模表现，临街建筑物体量较大的台阶、室外楼梯其立体三角面数量较大的应采用立体效果贴图表现，可视具体情况做相应调整。

一般楼房建筑物临街部分的台阶、室外楼梯、围墙、栅栏等建模体现，非临街部分的一般性的台阶、室外楼梯、围墙、栅栏等不必建模。

台阶高度、宽度按常规尺寸即可。

一般楼房建筑物贴图采用正常反映物体色调、饱和度、明度等特征的数码照片，门廊、屋檐、檐廊等可贴图表现，其他烟囱、围墙、栅栏、避雷针、旗杆和水箱等附属不表现，视具体情况可做相应调整。

建筑物附属大型广告牌按实际照片制作，非主体性广告可以省略。

3）具备功能性作用的普通单层建筑（如公共厕所、加油站、幼儿园、物业管理、警所、公园设施类、广场公共设施类平房、瓦房、仓库、厂房等）以CAD图中建筑物的基底轮廓线直接生成主体模型，贴图采用基本反映物体色调、饱和度、明度等特征的数码照片或材质库通用纹理，其它特征不需实体建模。

u道路模型

道路模型应包括：

公路、城市道路、厂矿道路、小区内部道路等。

轨道交通及桥梁，包括：

铁路、轻轨、地铁；高架桥、人行天桥、公铁两用桥、支座、引桥、栏杆、拉索等。

道路附属设施包括：

道路交通标志和标线、路沿、绿化隔离带、栅栏、顶篷、路灯、道路行树、公交站牌、交通指示牌等。

道路以CAD图中道路边线进行三维几何面建模，弧线路段可作圆滑处理，道路中心线、车道分界线、斑马线、方向指示标志等按照实际现状或设计方案表示（要求行车道数量必须准确），桥梁、交通护栏、隔离带等建模表示，交通信号灯、路牌、路标、交通指示标志牌等建模表示，路灯按实际建模或使用相近公共模型库采用先烘焙再按参照复制的方法进行实例化制作，路面