CN109410327A - 一种基于bim和gis的三维城市建模方法 - Google Patents

一种基于bim和gis的三维城市建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，包括以下步骤：数据测量、数据处理、建立BIM模型、建立三维GIS模型、模型融合、市政模拟、要素拆分及优化和模型渲染与显示；本发明通过BIM，可以轻易得到建筑的精确高度、外观尺寸以及内部空间信息，因而综合BIM和GIS，先对建筑进行建模，然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享，应用到城市三维GIS分析中，就能降低建筑空间信息的成本，无需大量人工交互建模，且利用无人机和无人驾驶车采集数据，效率高，制作周期短、时效性强，同时，本发明采集数据后，通过数据分类对比，计算与模拟点云、航片数据，使地物高程信息完善、建筑物模型高程精度高、屋顶更精细。

Description

一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法
技术领域
本发明涉及建筑设计领域，尤其涉及一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法。
背景技术
数字城市代表了城市信息化的发展方向，是推动整个国家信息化的重要手段，进入21世纪以来，数字城市得到了较快的发展，已成为当前最具发展潜力的战略性高技术领域之一，在数字城市的各类应用系统中，三维城市模型正逐渐取代二维城市地图，成为城市规划、城市管理、公共安全、遗产保护、交通导航、旅游度假、军事国防、影视娱乐等诸多领域的基础地理空间信息表达形式。
传统三维城市模型的构建主要依靠商业化的计算机辅助设计软件，采用大量人工交互建模的方式，该方式对于大尺度城市场景而言存在制作周期长、成本高、更新难度大、时效性差、对建模人员技术水平的依赖性强等问题，已成为制约数字城市发展的重要瓶颈之一，且传统的的三维城市建模通过目估或人工量测获取建筑物高后进行建模，该方法存在地物高程信息缺乏、建筑物模型高程精度差、屋顶精细度差等问题，同时，传统的三维城市建模无法兼顾微观领域中建筑内部设计、实现和宏观地理环境中地理数据处理、分析能力，因此，本发明提出一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，该基于BIM和GIS的三维城市建模方法通过BIM，可以轻易得到建筑的精确高度、外观尺寸以及内部空间信息，因而综合BIM和GIS，先对建筑进行建模，然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享，应用到城市三维GIS分析中，就能极大的降低了建筑空间信息的成本，无需大量人工交互建模，且利用无人机和无人驾驶车采集数据，效率高，制作周期短、时效性强。
为了解决上述问题，本发明提出一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，包括以下步骤：
步骤一：数据测量
将摄像头，红外扫描感应器和激光雷达安装于多组无人机上，利用多组无人机在城市上空进行扫描，采集GIS数据，包括人工建筑及自然地理位置等实体对象及空间参数信息，记录并拍摄城市建筑外型尺寸，外部颜色纹理，以及障碍物阻；然后在城市中投入多组安装有摄像头和激光扫描仪的无人驾驶车，利用无人驾驶车在城市道路行进来测量路径，拍摄路况，并拍摄建筑物的高度、外观尺寸以及内部空间；
步骤二：数据处理
构建局域网对步骤一中无人机航测的GIS数据进行分析、分类、加密并记录保存，并额外制成一张dwg格式的地形图和一张建筑要素平面图，在地形图中标出等高线与高程点，在平面图中标出地理坐标，并记录相应的点云和航片数据；然后将无人驾驶车拍摄的数据输出为具体的图文影像，并记录测量建筑的具体高度、尺寸，路径的长度等相应数据；
步骤三：建立BIM模型
根据步骤二中额外制成的地形图和建筑要素平面图，结合无人驾驶车拍摄的图文影像，先利用CAD制成2D平面图，图中以点、线、面的概念为主，然后借助ArcGIS和Revit软件将2D平面图中的参数进行拉伸立体化，构建3D可视化模型，再将步骤二中无人驾驶车测量的建筑具体高度、尺寸、路径长度等相应数据根据比例缩小后输入进3D可视化模型中，使建筑中所有构件都富含建筑信息及属性，再根据实际情况对属性进行更改，来调节各建筑构件的尺寸、颜色、样式等，构建BIM建筑信息模型；
步骤四：建立三维GIS模型
首先，采用ContextCapture对步骤二中无人机航测的GIS数据进行处理并基于影像自动化进行三维模型构建，软件建模对象为静态物体，辅以相机传感器属性、照片位置姿态参数、控制点等信息，在进行空中三角测量计算、模型重建计算后，输出相应GIS空间模型，其次，将步骤二中dwg格式的地形图和建筑要素平面图通过ArcMAP软件进行矢量化，再将矢量化后的各个地物图层加载到ArcScene中，将数据3D可视化，并通过符号化来增强显视效果，得到建筑物、道路、树木等对应的三维模型，然后，将上述过程得到的GIS空间模型和建筑物、道路、树木等对应的三维模型相结合，输入相应数据，对整体模型进行精修重建，使地物要素完整，再利用建筑物、道路、树木等对应的矢量面，对总体模型进行切割，从而对内部各要素实现单体化，构建完整的三维GIS地理信息宏观模型；
步骤五：模型融合
先将步骤四中的三维GIS地理信息宏观模型完整地导入SuperMap GIS软件中，然后利用SuperMap GIS软件提供的便捷式BIM导入机制，导入步骤三中的BIM建筑信息模型，以两组模型相对应的要素为媒介使两组模型相匹配的属性及数据一一对应关联，从而实现BIM软件和3DGIS平台模型的无缝对接、属性无损集成，为BIM模型提供属性查询统计、空间信息分析、周围地理环境共享、通视分析、日照分析、室内漫游等通用GIS功能，为GIS模型提供模拟建筑物建造过程、指定楼层/部件单独显示的单体精细化BIM专用功能，制成总体城市模型。
步骤六：市政模拟
在步骤五中的总体城市模型中，进行楼内和地下管线的三维建模，并模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响，或是构建当管线出现破裂时可避免人员伤亡及能源浪费的疏通引导方案，然后基于3DGIS的技术支持，将总体模型中建筑模型、地形、三维管线等多元空间数据的融合，实现宏观与微观的相辅相成、室外到室内的一体化，使总体城市模型中要素更丰满；
步骤七：要素拆分及优化
对步骤六中加工后的总体城市模型进行模拟，包括城市和景观规划模拟、建筑设计模拟、旅游和休闲活动模拟、3D地籍图模拟、环境模拟模拟、热能传导模拟和室内导航，对总体城市模型中不合理的单体化要素进行拆分、修改并优化，然后根据地理语义描述信息，对各单体化要素进行视图变换和位置变换，控制各单体要素在总体模型中的大小、显示角度及在不同场景中的匹配性，使得各单体要素在显示场景中具有恰当的缩放比例、角度及位置，使总体城市模型趋于合理化；
步骤八：模型渲染与显示
对总体城市模型的各单体化要素进行顶点着色和纹理贴图处理，使其具备高仿真特性，再在总体模型中建立用于绘制的顶点缓冲区和索引缓冲区用于存储图形渲染信息，然后将各单体要素转换为可以直接通图形绘制接口进行绘制的逻辑存储对象，最后将索引缓冲区和顶点缓冲区传入图形绘制接口中，进行模型的渲染及显示，显示时，采用三维漫游技术，对总体城市模型的场景进行漫游模拟。
进一步改进在于：所述步骤一中人工建筑及自然地理实体对象包括建筑物、道路、地形、树木、水域和桥梁。
进一步改进在于：所述步骤一中，在无人机航测作业前，在无人机内置的GoogleEarth中确定项目航测范围，综合飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度等因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，使飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。
进一步改进在于：所述步骤二中，将无人机航测的GIS数据与无人驾驶车拍摄的图文影像数据进行对应分类，并记录保存，构建核心数据库。
进一步改进在于：所述步骤三中，通过步骤二中的点云数据实现建筑物屋顶面片的高精度拟合，提取建筑物屋顶面片，通过航片数据实现对模型边界的优化和对模型细节的修改，制作完成BIM建筑信息模型中的建筑物三维体框模型。
进一步改进在于：所述步骤四中对整体模型进行精修重建的步骤包括三维重建模型、补充影像采集、局部分离编辑、精细化修编重建和更新合并。
进一步改进在于：所述步骤五中，在双模型融合前，将双模型中相对应的要素分别标上单独的ID，双模融合时，以关键字段要素ID为媒介确保两组模型相匹配的属性及数据一一对应关联，且所述步骤五中，SuperMap GIS提供的便捷的BIM导入机制，支持主流BIM数据格式，包括：FBX、IFC、DAE.X、OBJ、3DS、OSGB/OSG。
进一步改进在于：所述步骤六中，在市政模拟前，基于周边宏观的地理信息，通过总体城市模型中的三维GIS系统提供各种空间查询及空间分析，通过总体城市模型中的BIM模块提供重要的数据，两相结合，分析并规划市政。
进一步改进在于：所述步骤七中，各单体要素中的建筑要素还包含了建筑的材料信息，工艺设备信息以及成本信息。
进一步改进在于：所述步骤八中三维漫游技术为基于虚拟现实平台的三维漫游技术，其中还包括第一视角模拟、光照效果模拟、云彩效果模拟和碰撞检测模拟。
本发明的有益效果为：本发明通过BIM，可以轻易得到建筑的精确高度、外观尺寸以及内部空间信息，因而综合BIM和GIS，先对建筑进行建模，然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享，应用到城市三维GIS分析中，就能极大的降低了建筑空间信息的成本，无需大量人工交互建模，且利用无人机和无人驾驶车采集数据，效率高，制作周期短、时效性强，同时，本发明采集数据后，通过对相对应的数据进行分类对比，并对记录的点云、航片数据的计算与模拟，使地物高程信息完善、建筑物模型高程精度高、屋顶更精细，另外，本发明通过BIM连接了建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源，从设计、施工到运维围绕BIM的单体精细化模型进行，注重于微观领域中建筑内部的设计与实现，并通过GIS致力于宏观地理环境的研究，同时具备处理和分析宏观地理环境中地理数据的能力，两相结合，GIS为BIM数据提供了多种实用的GIS查询与分析功能，同时发挥GIS的位置服务和空间分析特长，提供了BIM专用的动态模拟功能，而BIM模型则是一个重要的数据来源，能够让GIS从宏观走向微观，实现对建筑构件的精细化管理，也使得GIS成功从室外走向室内，实现室内外一体化的管理，总的来说，BIM与GIS融合可使城市建模质量更好、分析更加精细和准确、决策效率更高。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例提供了一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，具体步骤如下：
步骤一：数据测量
将摄像头，红外扫描感应器和激光雷达安装于多组无人机上，利用多组无人机在城市上空进行扫描，采集GIS数据，包括人工建筑及自然地理位置等实体对象及空间参数信息，包括建筑物、道路、地形、树木、水域和桥梁，记录并拍摄城市建筑外型尺寸，外部颜色纹理，以及障碍物阻，无人机航测作业前，在无人机内置的Google Earth中确定项目航测范围，综合飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度等因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，使飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系；然后在城市中投入多组安装有摄像头和激光扫描仪的无人驾驶车，利用无人驾驶车在城市道路行进来测量路径，拍摄路况，并拍摄建筑物的高度、外观尺寸以及内部空间；
步骤二：数据处理
构建局域网对步骤一中无人机航测的GIS数据进行分析、分类、加密并记录保存，并额外制成一张dwg格式的地形图和一张建筑要素平面图，在地形图中标出等高线与高程点，在平面图中标出地理坐标，并记录相应的点云和航片数据；然后将无人驾驶车拍摄的数据输出为具体的图文影像，并记录测量建筑的具体高度、尺寸，路径的长度等相应数据，最后，将无人机航测的GIS数据与无人驾驶车拍摄的图文影像数据进行对应分类，并记录保存，构建核心数据库；
步骤三：建立BIM模型
根据步骤二中额外制成的地形图和建筑要素平面图，结合无人驾驶车拍摄的图文影像，先利用CAD制成2D平面图，图中以点、线、面的概念为主，然后借助ArcGIS和Revit软件将2D平面图中的参数进行拉伸立体化，构建3D可视化模型，并通过步骤二中的点云数据实现建筑物屋顶面片的高精度拟合，提取建筑物屋顶面片，通过航片数据实现对模型边界的优化和对模型细节的修改，制作完成BIM建筑信息模型中的建筑物三维体框模型，再将步骤二中无人驾驶车测量的建筑具体高度、尺寸、路径长度等相应数据根据比例缩小后输入进3D可视化模型中，使建筑中所有构件都富含建筑信息及属性，再根据实际情况对属性进行更改，来调节各建筑构件的尺寸、颜色、样式等，构建BIM建筑信息模型；
步骤四：建立三维GIS模型
首先，采用ContextCapture对步骤二中无人机航测的GIS数据进行处理并基于影像自动化进行三维模型构建，软件建模对象为静态物体，辅以相机传感器属性、照片位置姿态参数、控制点等信息，在进行空中三角测量计算、模型重建计算后，输出相应GIS空间模型，其次，将步骤二中dwg格式的地形图和建筑要素平面图通过ArcMAP软件进行矢量化，再将矢量化后的各个地物图层加载到ArcScene中，将数据3D可视化，并通过符号化来增强显视效果，得到建筑物、道路、树木等对应的三维模型，然后，将上述过程得到的GIS空间模型和建筑物、道路、树木等对应的三维模型相结合，输入相应数据，对整体模型进行精修重建，包括三维重建模型、补充影像采集、局部分离编辑、精细化修编重建和更新合并，使地物要素完整，再利用建筑物、道路、树木等对应的矢量面，对总体模型进行切割，从而对内部各要素实现单体化，构建完整的三维GIS地理信息宏观模型；
步骤五：模型融合
先将步骤四中的三维GIS地理信息宏观模型完整地导入SuperMap GIS软件中，然后利用SuperMap GIS软件提供的便捷式BIM导入机制，支持主流BIM数据格式，包括：FBX、IFC、DAE.X、OBJ、3DS、OSGB/OSG，导入步骤三中的BIM建筑信息模型，在双模型融合前，将双模型中相对应的要素分别标上单独的ID，双模融合时，以关键字段要素ID为媒介确保两组模型相匹配的属性及数据一一对应关联，从而实现BIM软件和3DGIS平台模型的无缝对接、属性无损集成，为BIM模型提供属性查询统计、空间信息分析、周围地理环境共享、通视分析、日照分析、室内漫游等通用GIS功能，为GIS模型提供模拟建筑物建造过程、指定楼层/部件单独显示的单体精细化BIM专用功能，制成总体城市模型。
步骤六：市政模拟
在步骤五中的总体城市模型中，基于周边宏观的地理信息，通过总体城市模型中的三维GIS系统提供各种空间查询及空间分析，通过总体城市模型中的BIM模块提供重要的数据，两相结合，分析并规划市政，进行楼内和地下管线的三维建模，并模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响，或是构建当管线出现破裂时可避免人员伤亡及能源浪费的疏通引导方案，然后基于3DGIS的技术支持，将总体模型中建筑模型、地形、三维管线等多元空间数据的融合，实现宏观与微观的相辅相成、室外到室内的一体化，使总体城市模型中要素更丰满；
步骤七：要素拆分及优化
对步骤六中加工后的总体城市模型进行模拟，包括城市和景观规划模拟、建筑设计模拟、旅游和休闲活动模拟、3D地籍图模拟、环境模拟模拟、热能传导模拟和室内导航，对总体城市模型中不合理的单体化要素进行拆分、修改并优化，然后根据地理语义描述信息，对各单体化要素进行视图变换和位置变换，控制各单体要素在总体模型中的大小、显示角度及在不同场景中的匹配性，使得各单体要素在显示场景中具有恰当的缩放比例、角度及位置，使总体城市模型趋于合理化，其中，各单体要素中的建筑要素还包含了建筑的材料信息，工艺设备信息以及成本信息；
步骤八：模型渲染与显示
对总体城市模型的各单体化要素进行顶点着色和纹理贴图处理，使其具备高仿真特性，再在总体模型中建立用于绘制的顶点缓冲区和索引缓冲区用于存储图形渲染信息，然后将各单体要素转换为可以直接通图形绘制接口进行绘制的逻辑存储对象，最后将索引缓冲区和顶点缓冲区传入图形绘制接口中，进行模型的渲染及显示，显示时，采用三维漫游技术，对总体城市模型的场景进行漫游模拟，三维漫游技术为基于虚拟现实平台的三维漫游技术，其中还包括第一视角模拟、光照效果模拟、云彩效果模拟和碰撞检测模拟。
本发明通过BIM，可以轻易得到建筑的精确高度、外观尺寸以及内部空间信息，因而综合BIM和GIS，先对建筑进行建模，然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享，应用到城市三维GIS分析中，就能极大的降低了建筑空间信息的成本，无需大量人工交互建模，且利用无人机和无人驾驶车采集数据，效率高，制作周期短、时效性强，同时，本发明采集数据后，通过对相对应的数据进行分类对比，并对记录的点云、航片数据的计算与模拟，使地物高程信息完善、建筑物模型高程精度高、屋顶更精细，另外，本发明通过BIM连接了建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源，从设计、施工到运维围绕BIM的单体精细化模型进行，注重于微观领域中建筑内部的设计与实现，并通过GIS致力于宏观地理环境的研究，同时具备处理和分析宏观地理环境中地理数据的能力，两相结合，GIS为BIM数据提供了多种实用的GIS查询与分析功能，同时发挥GIS的位置服务和空间分析特长，提供了BIM专用的动态模拟功能，而BIM模型则是一个重要的数据来源，能够让GIS从宏观走向微观，实现对建筑构件的精细化管理，也使得GIS成功从室外走向室内，实现室内外一体化的管理，总的来说，BIM与GIS融合可使城市建模质量更好、分析更加精细和准确、决策效率更高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：数据测量
将摄像头，红外扫描感应器和激光雷达安装于多组无人机上，利用多组无人机在城市上空进行扫描，采集GIS数据，包括人工建筑及自然地理位置等实体对象及空间参数信息，记录并拍摄城市建筑外型尺寸，外部颜色纹理，以及障碍物阻；然后在城市中投入多组安装有摄像头和激光扫描仪的无人驾驶车，利用无人驾驶车在城市道路行进来测量路径，拍摄路况，并拍摄建筑物的高度、外观尺寸以及内部空间；
步骤二：数据处理
构建局域网对步骤一中无人机航测的GIS数据进行分析、分类、加密并记录保存，并额外制成一张dwg格式的地形图和一张建筑要素平面图，在地形图中标出等高线与高程点，在平面图中标出地理坐标，并记录相应的点云和航片数据；然后将无人驾驶车拍摄的数据输出为具体的图文影像，并记录测量建筑的具体高度、尺寸，路径的长度等相应数据；
步骤三：建立BIM模型
根据步骤二中额外制成的地形图和建筑要素平面图，结合无人驾驶车拍摄的图文影像，先利用CAD制成2D平面图，图中以点、线、面的概念为主，然后借助ArcGIS和Revit软件将2D平面图中的参数进行拉伸立体化，构建3D可视化模型，再将步骤二中无人驾驶车测量的建筑具体高度、尺寸、路径长度等相应数据根据比例缩小后输入进3D可视化模型中，使建筑中所有构件都富含建筑信息及属性，再根据实际情况对属性进行更改，来调节各建筑构件的尺寸、颜色、样式等，构建BIM建筑信息模型；
步骤四：建立三维GIS模型
首先，采用ContextCapture对步骤二中无人机航测的GIS数据进行处理并基于影像自动化进行三维模型构建，软件建模对象为静态物体，辅以相机传感器属性、照片位置姿态参数、控制点等信息，在进行空中三角测量计算、模型重建计算后，输出相应GIS空间模型，其次，将步骤二中dwg格式的地形图和建筑要素平面图通过ArcMAP软件进行矢量化，再将矢量化后的各个地物图层加载到ArcScene中，将数据3D可视化，并通过符号化来增强显视效果，得到建筑物、道路、树木等对应的三维模型，然后，将上述过程得到的GIS空间模型和建筑物、道路、树木等对应的三维模型相结合，输入相应数据，对整体模型进行精修重建，使地物要素完整，再利用建筑物、道路、树木等对应的矢量面，对总体模型进行切割，从而对内部各要素实现单体化，构建完整的三维GIS地理信息宏观模型；
步骤五：模型融合
先将步骤四中的三维GIS地理信息宏观模型完整地导入SuperMap GIS软件中，然后利用SuperMap GIS软件提供的便捷式BIM导入机制，导入步骤三中的BIM建筑信息模型，以两组模型相对应的要素为媒介使两组模型相匹配的属性及数据一一对应关联，从而实现BIM软件和3DGIS平台模型的无缝对接、属性无损集成，为BIM模型提供属性查询统计、空间信息分析、周围地理环境共享、通视分析、日照分析、室内漫游等通用GIS功能，为GIS模型提供模拟建筑物建造过程、指定楼层/部件单独显示的单体精细化BIM专用功能，制成总体城市模型；
步骤六：市政模拟
在步骤五中的总体城市模型中，进行楼内和地下管线的三维建模，并模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响，或是构建当管线出现破裂时可避免人员伤亡及能源浪费的疏通引导方案，然后基于3DGIS的技术支持，将总体模型中建筑模型、地形、三维管线等多元空间数据的融合，实现宏观与微观的相辅相成、室外到室内的一体化，使总体城市模型中要素更丰满；
步骤七：要素拆分及优化
对步骤六中加工后的总体城市模型进行模拟，包括城市和景观规划模拟、建筑设计模拟、旅游和休闲活动模拟、3D地籍图模拟、环境模拟模拟、热能传导模拟和室内导航，对总体城市模型中不合理的单体化要素进行拆分、修改并优化，然后根据地理语义描述信息，对各单体化要素进行视图变换和位置变换，控制各单体要素在总体模型中的大小、显示角度及在不同场景中的匹配性，使得各单体要素在显示场景中具有恰当的缩放比例、角度及位置，使总体城市模型趋于合理化；
步骤八：模型渲染与显示
对总体城市模型的各单体化要素进行顶点着色和纹理贴图处理，使其具备高仿真特性，再在总体模型中建立用于绘制的顶点缓冲区和索引缓冲区用于存储图形渲染信息，然后将各单体要素转换为可以直接通图形绘制接口进行绘制的逻辑存储对象，最后将索引缓冲区和顶点缓冲区传入图形绘制接口中，进行模型的渲染及显示，显示时，采用三维漫游技术，对总体城市模型的场景进行漫游模拟。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤一中人工建筑及自然地理实体对象包括建筑物、道路、地形、树木、水域和桥梁。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤一中，在无人机航测作业前，在无人机内置的Google Earth中确定项目航测范围，综合飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度等因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，使飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤二中，将无人机航测的GIS数据与无人驾驶车拍摄的图文影像数据进行对应分类，并记录保存，构建核心数据库。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤三中，通过步骤二中的点云数据实现建筑物屋顶面片的高精度拟合，提取建筑物屋顶面片，通过航片数据实现对模型边界的优化和对模型细节的修改，制作完成BIM建筑信息模型中的建筑物三维体框模型。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤四中对整体模型进行精修重建的步骤包括三维重建模型、补充影像采集、局部分离编辑、精细化修编重建和更新合并。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤五中，在双模型融合前，将双模型中相对应的要素分别标上单独的ID，双模融合时，以关键字段要素ID为媒介确保两组模型相匹配的属性及数据一一对应关联，且所述步骤五中，SuperMap GIS提供的便捷的BIM导入机制，支持主流BIM数据格式，包括：FBX、IFC、DAE.X、OBJ、3DS、OSGB/OSG。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤六中，在市政模拟前，基于周边宏观的地理信息，通过总体城市模型中的三维GIS系统提供各种空间查询及空间分析，通过总体城市模型中的BIM模块提供重要的数据，两相结合，分析并规划市政。
9.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤七中，各单体要素中的建筑要素还包含了建筑的材料信息，工艺设备信息以及成本信息。
10.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS的三维城市建模方法，其特征在于：所述步骤八中三维漫游技术为基于虚拟现实平台的三维漫游技术，其中还包括第一视角模拟、光照效果模拟、云彩效果模拟和碰撞检测模拟。
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