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一、概述
随着数字化脚步的不断加快，“数字地球”、“数字城市”也越来越热。“数字海南”、“数字广西”、“数字福建”、“数字浙江”等相继启动，各地都把建设数字省市作为推进本地区信息化的重大战略措施。于是，地理信息系统作为实现“数字城市”的重要途径，在城市管理和规划中的应用也越来越广泛。
然而，以往基于传统GIS的“数字城市”研究成果和应用系统主要集中于描述二维空间信息，由于二维地理信息系统将实际的三维事物采用二维的方式表示，导致只有少数的专业人员才能操作处理地理数据，使得其可用性受到局限，而且也使得大量的多维空间信息无法得到充分利用。
可以说我们生活在一个数字化的时代，以至于我们所居住的城市也可以实现数字化、可视化，以便我们能够更好的了解它的现状，规划它的发展，更可以在各种数据的基础上进行量算、统计、分析和预测，这就需要一个以空间数据管理为基础的信息系统，即：地理信息系统，而3DGS正是一个解决空间数据的存储、表现、查看、管理、量算和分析等等一系列问题的一个具有良好的可扩展性及可伸缩性的三维地理信息系统。所以数字城市技术需要3DGS系统

二、3DGS在城市规划中所能实现的功能
1.快速真实再现城市三维景观
根据现有的规划图、遥感影像及相关属性数据，并对现状进行实际考察，使用软件大量生成及用3DMAX个别建模的方式，现状与规划相结合，快速真实再现城市三维场景。
2.三维场景实时操作
可利用3DGS平台方便的对三维场景进行各种操作：包括场景放大、缩小、移动、旋转，可直接使用工具实时操作，也可通过设置参数来实现。
3.属性信息快速查询
利用3DGS自身所带的数据库系统—InterBase可方便快捷地管理各种地物的相关信息，并能按各种给定条件进行查询检索，从而方便快捷地获取用户感兴趣的各种信息。
4.键盘操作控制漫游
可根据自己的需要，通过设定键沿任意路线、任意方向前进、后退，并可实时改变视角、视野、视距、飞行角度和高度等。
5.任意给定线路的三维飞行
可以根据需要，预先设计好线路，并设定好相关参数（包括视角、视野、视距、飞行高度、速度等），飞行时观察者的视线就会沿着设定好的线路走，在飞行过程中，还可实时改变各种参数。
6.图形及动画输出
（1）图形输出：可将实时渲染场景直接保存为位图（可通过参数设定大小范围）。
（2）动画输出：可将路径飞行的全过程录制成动画，从而可脱离3DGS平台放映。
7.数据的更新与维护
在3DGS平台上，可方便的实现数据的更新与维护：增加、删除地物，改变地物的形状、大小等。
三、关键技术
1.三维场景建立
(1)建筑物的生成
导入CAD规划数据，生成建筑物的外边沿线，然后根据实际或规划的层高生成建筑物。为了使建筑物更加逼真，而且又要保证数据量不致过大，于是采用了在建筑物外表面贴加纹理的方法。
(2)其他地物的生成
根据导入的CAD数据，确定各地物的边沿线，生成空间的立体块、注记符号群、注记区域等，并给其表面贴加合适的纹理，生成各种逼真的地物：另外还可添加注记点，给其附上相应的属性，使得其与符号库中的符号相关联，实时渲染时即可调用符号库中的符号，从而快速生成各种地物。
(3)符号库的生成
调用符号库中的符号可以快速生成各种地物。符号库包括纹理库、材质库、符号库和线型库。其中符号库中的符号除了可以在3DGS平台上生成以外，还可以导入3DMAX模型；纹理库可以直接导入位图并可进行编辑；材质库中的材质通过各种光色组合生成；线型库可以通过设计线的横断面并在其他各面上贴加纹理或材质生成各种线型，而且可以在线型上添加各种符号共同组成线型。
(4)三维场景合成
3DGS属于专业的地理信息系统软件，数据是按文件和层存放的。不同的数据类型存放在不同的文件和层中，这样组织数据便于数据的管理和维护，可以有选择的打开或关闭特定某些文件和层，也可以控制文件和层的可编辑状态，以免在修改某层数据时误修改了别层的数据。特别是将规划地物和现状地物存放在不同的文件和层中，可以通过打开或关闭某些文件和层来进行现状和规划的对比。所有的这些文件和层的数据都建好后，再在同一个场景下同时打开所有的文件和层，然后对不适当或不协调的地方稍加调整，即可生成最终的三维场景。
2.三维实时渲染
为了实现大数据量地景的实时交互显示，就必须解决场景数据的组织与管理问题，其思路就是在保证场景显示细节的前提下，使参与实时处理的场景数据降低到最少，以保证交互响应的效率。实践表明，按人类视觉认知的规律来组织和调度场景数据是一种行之有效的方法。该规律是：从固定视点注视客观物体时，离视觉中心越近的部分在视网膜上的呈像越清晰，越远其呈像越模糊；从不同视距观察客观物体时，离物体越近，看到的物体的细节就越丰富。遵循上述规律，场景数据的组织和调度实际上就归结为场景细节层次的组织以及与视点相关的各层次数据的调度。
场景细节层次的组织：场景的细节包括场景模型的细节和场景纹理的细节。场景模型的细节是指场景体形态所表达的细节，场景纹理的细节是指场景表面影像所表达的细节。场景模型的最高细节取决于模型建立的数据源，对于以矢量地图数据为主要数据源的战场环境仿真应用来说，数字地图的原始比例尺决定着场景模型所描述的最高细节，即比例尺越大，细节越丰富。场景纹理的最高细节取决于纹理影像的数据源，当以数据地图作为仿真地面纹理的数据源时，其纹理的最高细节同样与数字地图的比例尺有关，即比例尺越大，地物要素的分类分级越详细，则仿真影像所能描述的地表的细节越丰富；当以遥感影像作为地表纹理时，影像分辨率则决定着地表要素所能展现的细节。

为了达到视点越近细节越丰富的场景表达效果，需要把场景模型和纹理数据区分为多种细节层次，并按细节序列加以组织。
与视点相关的层次数据的调度：在同一个视景中，按视觉中心详细周边概略的原则来调度不同细节的模型和纹理数据，也是为保持交互与视觉效果而降低参与计算的地景数据量的有效方法。
需要说明的是，纹理细节可以在视觉上弥补模型细节的不足，即在较为概略的模型骨架上叠加细节较多的纹理，这是提高交互效率而不降低显示效果的一个有效策略。
3.人机交互
由于三维操作是利用虚拟技术对景观进行可视化查询、分析的最基本手段之一，因此要求用户对系统有较强的控制能力，在任何时候用户都能够根据需要方便、快捷、精确的调节观察参数。为满足这种要求，我们专门设计了一整套的观察参数调节方法，可以方便的使用键盘控制在三维场景中任意的飞行。
四、总结
通过以往城市规划项目的实施，不难得出结论——3DGS应用于城市规划设计，是城市规划设计的新方向和发展趋势。
3DGS的快速建模可以很方便地应用于规划设计时的实时调整，一旦发现地物体块或空间关系不协调，即可调整；
3DGS的实时浏览可以使规划设计人员很容易发现整体规划中存在的问题，以便及时解决；3DGS的三维显示可以使非专业人员也能对规划一目了然，使得汇报工作或征询意见变得非常直观和方便。