【三维数据分享】香港城市三维模型初探

Original GIS彭于晏数读城事 2022-04-25

收录于合集

关注“数读城事”公众号差不多一年了，一直在群里当白嫖怪，怪不好意思的（(ง •_•)ง雾，才没有），也没啥拿得出手的，之前看到群里有小伙伴需要免费的城市三维模型，刚好手上有一些这方面的免费公开数据，在此分享一下，同时也可以完成应诺菌菌但是拖了好久好久的投稿（菌菌注：你还知道啊！＞﹏＜）。另外，在使用这些数据过程中，我进入到了瓶颈期，希望大神们可以给我指点迷津！

当前，智慧技术在城市规划领域已广泛投入使用，其中数字孪生城市技术是极为重要的研究热点(。>︿<)_θ。数字孪生城市涉及复制现实世界中的所有地点资产(包括道路、建筑物、标志牌、绿地等)，通过访问其数据库，可进行现实世界的模拟分析、存量清点以及高精度测量（可达毫米级）等，并可以自动优化许多城市管理和城市规划任务。

图1｜数字孪生城市模型

在数字孪生城市技术中，城市三维模型发挥着基础作用，香港自2015年底开始制作港岛及九龙半岛等地的三维城市模型，涵盖港岛约2万幢大厦、九龙约2.5万幢大厦，模型已于2019年内分阶段对社会完全公开并定期更新，数据量达320GB。Σ(っ °Д °;)っ

01数据来源及介绍

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1. 数据来源

本次数据有两个来源，不同来源的数据覆盖的地区不同。

来源	制作时间	覆盖区域
香港规划署	2017年3月及2018年3月	香港岛（部分）及九龙半岛（部分）
地址	https://www.pland.gov.hk/pland_sc/info_serv/3D_models/download.htm
香港地政总署	最后更新-2018年初	九龙半岛、青衣、屯门、元朗、大埔等
地址	https://geodata.gov.hk/gs/view-dataset?uuid=ccf4ac4c-6b79-49d1-8bce-74bf0243a544&sidx=0

表1｜数据来源
不同来源的数据具体覆盖范围如下图所示：

图2｜香港规划署制作的城市三维模型覆盖区

图3｜香港地政总署制作的城市三维模型覆盖区

◐ 2. 数据介绍

本次数据采用的是航空摄影测量技术，利用激光雷达打点建立白膜，结合拍摄的立面完成建模。ˋ( ° ▽、° )

图4｜用于执行任务的直升机及设备

数据的坐标为HK1980坐标（地方坐标系），可能是出于保密或者别的考虑，对于后边的分析多少有点不便。HK1980坐标系的参数介绍的pdf可在后台回复关键字“三维模型”获取哟♪(´▽｀)

数据的格式方面，来源于规划署的数据可以下载OSGB、OBJ、Cesium 3D Tiles等三种格式，具体的详细介绍件规划署数据简介.pdf同样可以在微信公众号后台回复关键字“三维模型”获取ヾ(•ω•`)o，同时附上3种格式对应的csv格式的数据列表。香港地政总署的数据可以下载OSGB以及OBJ两种格式，并可以在网页查到网格对应的地区。

图5｜规划署数据下载页面

图6｜地政总署数据下载页面
02数据下载

打开下载页面就可以发现，三维模型已经按照格网进行分块，每个分块都是一个zip压缩文件。因为数据来源于不同网站，所以下载方法也有所不同。＞﹏＜规划署的数据比较简单( •̀ ω •́ )✧，三种格式的csv中各个格网的下载链接都已经处理好了，全选复制，扔进迅雷里面直接下载就好了，剩下的就是网速问题了(lll￢ω￢)。。。如果有哪几个分块下载失败，那就重新下载好了。那时候不知道为啥脑袋抽筋，偏要写python代码批量下载，花了时间不止，不少分块下了一部分，有一部分没下完整，还得回头检查（菌菌注：这就是大佬的思维吗难道(ﾉ*･ω･)ﾉ）。。。所以，凡事从简，诚不欺我。地政总署的数据下载比较复杂，如果时间充足，可以手动下载。由于没有一个完成的list可以直接批量下载，所以本部分数据的下载方法大概可分为：观察下载链接的组成部分——索取需要的部分——批量下载。首先，需要观察下载链接的组成部分。此处以OSGB格式的某个网格的下载链接为例，https://www.map.gov.hk/3ddata/download/OSGB/3-SW-24C/data/3-SW-24C-1/3-SW-24C-1.zip，可知“3-SW-24C”唯一需要所取的，这应该就是该网格的行列号组成的唯一编号。然后，就是如何获取行列编号的问题了，当然可以用枚举法，一个一个试，但是效率比较低，访问次数多了，不知道会不会被封ip。此处选择的方法是模拟点击的方法，进入网站后，在浏览器打开开发者模式（F12），点击某个网格，打开带有“identity”的链接，如下图所示：

图7｜开发者模式截图

观察到Request URL各部分组成为：

https://www.map.gov.hk/arcgis2/rest/services/mbameshtile__d00/MapServer/identify?f=json&tolerance=3&returnGeometry=true&imageDisplay=878%2C900%2C96&geometry=%7B%22x%22%3A835631.9310723272%2C%22y%22%3A833970.3834004729%7D&geometryType=esriGeometryPoint&sr=2326&mapExtent=829860.9354368041%2C831954.3567794542%2C841288.2711654226%2C835948.1915073491&layers=undefined%3A6%2C7%2C8&callback=dojo.io.script.jsonp_dojoIoScript30._jsonpCallback

点击网格多次，发现有些参数是变化的，有些不变，变化的参数如下：

“imageDisplay”：数字可能每一次打开都不一样，但不是关键参数；

“geometry”：模拟点击的坐标点（x，y）#（经度，纬度），可以去掉小数点；

“mapExtent”：由坐标点生成的一个范围，后面以模拟点击点作为中点，生成一个矩形，边长为150，左下点为（x-75，y-75），右上点为（x+75，y+75）；

“callback”：jsonp_dojoIoScript后面的数字是变化的，但不是关键参数；搞懂了行列编号之后，就需要切割图上的网格了，比如下图这部分，虽然可以整片网格进行查询，但是右边一大片是空的，效率也不高。所以我就大概将网格按片分割，如下图的红框，就是一个查询片区，每个片区选择两个模拟点，一个在左下角，一个在右上角，当然红框只是示意，实际不用那么小，可以框大一些。

注意：在地图上选择模拟点击范围的左下点和右上点时，一定要比左下点要下，右上点要上；

图8｜分片区查询示意图
此处附上批量查询的代码：HK_Model_download.py（后台回复关键字“三维模型”获取）导出的结果如下图所示：

图9｜查询结果
红色的框是模拟点击的坐标点，黄色是没有返回结果的区域，即图8没有格网覆盖的区域；蓝色是返回的结果。筛选出返回的结果，在excel中进行分列操作，然后提取出行列编号，因为前一步的分片查询行列编号过程中可能存在重叠区域，所以可以先去掉重复的行列编号。根据上面的下载链接模式，组合成各个分块的下载链接，这里都是excel的操作，不展开详细说了。最后扔进迅雷批量下载，搞定！(～￣▽￣)～

图10｜下载的分块数据

02数据使用初探

至此数据已经下载完了，可以打开看看了。我试了不少软件，包括CityEngine、ContextCapture Center软件下的Acute3D Viewer、Locaspace Viewer、SuperMap、3D Max等(#｀-_ゝ-)，熟悉三维建模的大佬推荐Acute3D Viewer。一开始，我下载了OBJ格式的数据，然后单个或者小部分导入Acute3D Viewer是可以的，但是大批量导进去发现卡死了，大佬告诉我说OBJ格式的加载比较慢，导入数据的数量会卡死（我的机子是16G内存）。所以，推荐下载OSGB格式。ヾ(•ω•`)o以下是在Acute3D Viewer打开的OSGB格式的数据：

图11｜旺角、油麻地、佐敦及大角咀地区三维模型鸟瞰图【纹理模式】

图12｜旺角、油麻地、佐敦及大角咀地区三维模型鸟瞰图【点云模式】

图13｜旺角、油麻地、佐敦及大角咀地区三维模型鸟瞰图【线框模式】

图14｜旺角、油麻地、佐敦及大角咀地区三维模型细节【纹理模式】

图15｜旺角、油麻地、佐敦及大角咀地区三维模型细节【点云模式】

图16｜旺角、油麻地、佐敦及大角咀地区三维模型细节【线框模式】

如果需要将三维模型叠加到在线地图上面，那就需要使用Locaspace Viewer或者SuperMap中。Locaspace Viewer可以支持比较多的分块同时加载，但是可能缩放会比较卡，有可能会崩掉，同时由于坐标系统不一致，存在位移的现象。(;´༎ຶД༎ຶ`)

图17｜三维模型与底图存在偏差
至于SuperMap可以进行坐标转换，但是过程比较复杂，而且效果不算十分理想，如有需要，可以私下进行讨论，此处不展开了。

最后本文也会附上部分OSGB数据，后台回复“三维模型”就可以哭唧唧骂骂咧咧地获取了，还有前文提到的CSV、PDF、和py文件。

作者｜GIS彭于晏

排版｜Moon

校阅｜数读菌