EPS中用DOM与DSM创建垂直模型全流程解析

上周一个做测绘的朋友给我打电话，说手上接了个城市更新项目，甲方给的数据很朴素——一套0.2米分辨率的DOM加一套1米分辨率的DSM，要求在一个月内把核心区域的建筑垂直模型拉起来，用于方案比选和指标量算。他问我：在EPS里怎么用这两份栅格数据做出能看、能量、能导出的垂直模型？这个问题我太熟悉了。测绘内业做久了就明白，不是所有项目都掏得起倾斜摄影的钱和工期，但几乎每个项目都有正射影像和高程数据。用EPS把DOM和DSM组合成垂直模型，是性价比非常高的一条技术路线。

这篇教程就把这条路的完整流程讲透：从DOM/DSM的数据准备和质量检查，到EPS里创建垂直模型的具体操作，再到模型加载进三维场景的调优方法，最后附上我实际作业中踩过的高频坑和排查思路。适合用EPS干活的内业作业员、三维GIS工程师，以及刚接触三维建模想快速上手的测绘新人。

1. 垂直模型的数据根基：DOM是"皮"，DSM是"骨"

1.1 DOM和DSM的本质区别与互补关系

先理清概念。DOM（数字正射影像图）是经过逐像元几何纠正的影像图，它把航空或卫星影像中因地形起伏、传感器倾角造成的变形全部改正掉，得到的是一张"从上往下看、没有变形"的照片。DOM的每个像素都有准确的平面坐标，但它的本质是二维的——它只告诉你地面上那个位置长什么样，不告诉你那个位置有多高。

DSM（数字表面模型）跟DOM不一样，它记录的是地表所有物体顶面的高程。注意"表面"这个词，它不只是地面，还包括建筑物屋顶、树冠、桥梁顶面、路灯顶部等等。你可以把DSM想象成一张写满海拔数字的网格，每个格子上写着一个高程值，但这个高程值反映的是那个位置最高物体的顶部。

用一句话概括：DOM给人看"颜色"，DSM给机器算"高度"。两者单独用都有缺陷——DOM再清晰也是平的，看不出楼有多高；DSM再精细也只是灰度或伪彩色，看不出楼长得什么样。但把两者叠在一起，正好互补：DOM提供纹理和平面位置，DSM提供立面和高度结构。这就是用DOM+DSM做垂直模型的底层逻辑。

1.2 "垂直模型"到底垂直在哪里

很多刚接触三维建模的朋友会问：三维场景里不是已经有DSM表面模型了吗，为什么还要单独做"垂直模型"？

这里要解释清楚。当我们直接拿DSM去生成三维地形表面时，得到的其实是一个"表皮模型"——它看起来有起伏、有屋顶高度，但本质上是一张被拉伸变形的网格面。建筑物没有真正的墙面，从侧面看过去是"一片膜"，人进不去，也量不了立面。就好比把一张航拍照片盖在起伏的地面上，从正上方看一切正常，转到侧面就露馅了。

垂直模型是怎么解决这个问题的？它把DSM里的高程信息转化成真正的三维体块：建筑物有底面、顶面和四个侧面，树木有树干和树冠，立交桥有多层分离的桥面。用三维软件的行话讲，就是从"2.5D"升级到了"3D"。在EPS里做垂直模型的常见形式有两种：一种是利用DSM的高程突变自动提取屋顶轮廓，然后向下拉伸到地面，生成带立面的闭合体块；另一种是在DOM上人工描绘基底轮廓，参考DSM高程设定拉伸高度。两种思路的本质都是给平面轮廓"加厚度"。

1.3 为什么是DOM+DSM而不是倾斜摄影

我并不是说要抛弃倾斜摄影。倾斜摄影能给出真实细腻的立面纹理，这是DOM+DSM做不到的。但现实中很多项目场景，用DOM+DSM反而是更理性的选择：

这不是好坏问题，是匹配问题。做违建排查、容积率测算、规划方案初筛这类看重"高度和体量"的工作，DOM+DSM方案在成本和效率上优势明显。我见过不少项目用倾斜摄影做了一堆精致模型，最后真正用到的还是屋顶高度和建筑面积这两个指标，那其实DOM+DSM建模完全够用，省下的预算可以去做更多数据更新。

2. 备料阶段：DOM与DSM的质量检查直接决定建模成败

2.1 基础参数核对：分辨率、坐标系、范围三者一个都不能少

我先说一个我很确定的事实：垂直建模项目中，我遇到过的问题至少有四成是在数据准备阶段埋下的，而且这些问题如果在建模前没发现，后面排查成本会翻好几倍。

拿到DOM和DSM的第一件事不是急着往EPS里拖，而是先做基础参数核对。三个参数必须对齐：

坐标系统一。EPS默认支持CGCS2000坐标系，但很多甲方给的DOM和DSM坐标系来源不一——有WGS84经纬度的、有高斯投影的、还有老图纸转出来的地方坐标。坐标系统一不了，后面所有操作都是空中楼阁。检查方法很直接：在EPS里分别加载DOM和DSM，看图层属性里的坐标范围。如果两者范围值差了好几个数量级，多半是坐标系或投影带不一致，先要统一。

分辨率匹配。DOM与DSM的分辨率不要求完全一致，但必须成合理比例关系。常见的组合是DOM 0.2米配DSM 1米，或者DOM 0.5米配DSM 2米。DSM比DOM粗十倍以内问题不大，但如果DSM分辨率比DOM还细（这种情况很少见但会发生），建模效率会非常低，而且不会带来实质精度提升，建议先把DSM重采样到合理分辨率。

范围套合。DOM和DSM的覆盖范围经常不是完全重合的——DOM可能比DSM大一圈，或者两者有个错位。建模之前要按建模区域求两者的交集范围，把建模区外多余部分裁剪掉。别小看这一步，范围不裁剪，后续生成模型时会多出大量无效三角网，白白增加文件体量和加载时间。

2.2 DSM常见缺陷：空洞、噪声毛刺、建筑物边缘锯齿

DSM不是"一张干净的高程图"，实际拿到的DSM大概率有各种瑕疵。常见问题按影响程度排序有三个：

空洞。DSM里的空洞通常来自两类原因：一是激光扫描被水域、阴影区"吃掉"了回波，二是影像匹配在纹理贫乏区域失败。空洞在建模里最直接的后果是破面。处理原则是：水面、平地的空洞可以用插值填补；建筑物屋顶的空洞要特别小心，填补方式错了会把屋顶拉出奇怪的鼓包。

噪声毛刺。匹配错误导致的粗差，表现为DSM上个别点的海拔值突然比周围高出十几米或低出十几米。这些点在生成三维表面时会形成尖刺，拉伸建模时会被误判成建筑物边缘。最直观的检查方法是给DSM做高程分色渲染——在EPS里把DSM按高程范围设置不同颜色，如果模型看起来"长了疹子"，那基本就是噪声点。

建筑物边缘锯齿。DSM分辨率有限，建筑物边缘实测出来往往不是干净直角，而是一条过渡带。过渡带越宽，自动提取的房屋轮廓越烂。一般建议在提取轮廓前先对DSM做一遍小范围低通滤波（光滑处理），代价是建筑物顶层边缘细节也会被削弱一点，但换来的是轮廓的可用性，这笔账划算。

2.3 预处理实操：坐标系检查、配准与栅格整理

这里给出一套可直接执行的预处理流程：

1. 在EPS中先加载DOM，记录图层范围；再加载DSM，对比两者范围是否在合理误差内。
2. 如果发现DOM和DSM存在几十厘米到一两米的系统性偏移（肉眼直观表现为DOM上的建筑根部和DSM高程突变线对不上），优先检查两者坐标系和投影带是否完全一致；若一致仍有偏移，再在EPS里对其中一个图层做平移配准，偏移量以固定地物（如道路中心线、独立建筑物角点）为准反复验证。
3. 对DSM做噪声检查和空洞修复。空洞小且面积不大，用邻域插值补；大范围空洞，建议回到原始数据源补测或者标注为无效区，建模时排除。
4. 按建模范围统一裁剪DOM和DSM，导出为EPS直接支持的栅格格式（GeoTIFF最通用），文件名上清晰标注坐标系和分辨率，避免多人协同时用错文件。

提示：这一步才是真正的分水岭。数据整理得干净，后面建模时间能缩短一半；数据带着问题硬往上做，后面每修一个模型破洞，都是在为偷懒还债。

3. EPS里创建垂直模型：从加载数据到拉出第一栋楼

3.1 新建工程与三维环境初始化

EPS是个平台级软件，不同版本的三维功能入口名称略有差别，但核心逻辑是通用的。建议在新建工程的时候就选择"三维测图"或"三维数据生产"模板（具体看安装版本），这样软件会把三维模型编辑工具、模型图层管理器、场景树自动初始化好，省得后面手动添加。

工程参数设置里，重点检查两处：一是工程坐标系要选对，EPS一般默认支持从工程设置里选CGCS2000或本地坐标系，要和数据源保持一致；二是场景缓存目录要指定到一个空间充足的盘符，不要放在系统盘。缓存目录如果不设，后面加载大批量模型时EPS会使用默认路径，一旦磁盘空间占满，就会出现"模型加载一半卡死"的怪问题。

3.2 加载DOM与DSM

在EPS的图层管理器（或三维场景树）里，找到添加栅格层的功能：

• DOM加载为影像图层。首次加载建议先让EPS生成影像金字塔，这样缩放浏览不卡。EPS会问是否创建金字塔，选是。DOM显示设置为真彩色即可。
• DSM加载为高程图层。DSM在三维场景里既可以用作生成表面模型的源数据，也可以作为参考图层显示。建议先按高程做分色显示，方便观察整体地形起伏和建筑分布，再叠加DOM影像检查套合度。

加载完成之后做一次"联合目测检查"：在EPS三维视图下把DOM叠加在半透明DSM表面模型上，旋转视角到30度左右，观察建筑物边缘影像和高程突变线是否贴合。这一步能看到前面预处理的效果，也为后面的拉伸建模划出轮廓判读基准。

3.3 基于DSM生成三维地表：表面模型的参数取舍

在EPS中，DSM可以直接作为高程数据生成三维三角网表面。这个表面模型是后续垂直建模的"地基"，但这里有个需要理解的原则：表面模型不等于垂直模型。表面模型只是把DSM网格转换成三角网MESH，本质上是"一张有起伏的膜"。

生成表面模型时需要注意的参数有三个：

网格间距。有的版本叫"采样间距"或"网格步长"。间距越小三角网越密，细节保留越多，但文件体量也越大。一般建议设置为DSM原始分辨率的2到3倍。DSM是1米分辨率时，网格间距取2米或3米是安全选择——过度细化并不会带来视觉上的显著提升，反而让后续操作因为面数太多而变得卡顿。

简化率。EPS生成三角网时可以设置简化比，比如剔除平坦区域的多余三角形。建议打开但别拉太狠，用默认值或稍微保守一点即可，给建筑物边缘区域留足细节。

垂直夸张系数。EPS的三维视图通常带一个垂直夸张系数（默认可能不是1）。它是给宏观地形观察用的，建模时一定要设回1，否则拉伸的楼高会和真实高程脱节。

3.4 核心操作：提取建筑物轮廓并拉伸生成垂直体块

垂直模型最核心的一步，是把"平的建筑顶面"变成"有墙壁的建筑体块"。EPS里常用的操作路径是"根据高程提取轮廓"+"轮廓拉伸"，以下是完整流程：

第一步，提取房屋轮廓。利用DSM的高程突变特性，EPS可以自动提取屋顶边缘。实际操作时，先设定一个高程差阈值——比如相邻像元高差超过2米时就判定为建筑边缘，然后让算法自动追踪闭合轮廓。这一阶段的成果是大量"屋顶多边形"，会和真实建筑轮廓有一定偏差，需要人工修编。

第二步，人工修编轮廓。把自动提取的屋顶多边形叠加到DOM影像上，逐栋检查。很多屋顶其实是L形、U形、回字形的，自动提取常常把它们拆成几个碎块，或者并成一个奇怪的形状。这时候要用EPS的轮廓编辑工具去修正，这个过程最费时间，但也是决定模型质量的关键。我的经验是：先把高差阈值调高一些，避免把树木、车辆误判成建筑，自动提取结果宁可少一些，再手动补画，也不要让自动提取把一切高物体都框进来。

第三步，确定拉伸高度。每个屋顶多边形的拉伸高度，可以取该多边形范围内DSM像元的最大高程减去地面高程。EPS一般有批量赋值的功能，全选轮廓后可以自动按DSM取值批量拉伸，然后逐栋抽查修正。注意：有些建筑是高低错落的，比如商业裙楼和主楼是两个高度，要先把它们拆分成两个多边形再分别拉伸，否则会得到一个"通高"的呆板体块。

第四步，生成闭合三维模型。轮廓拉伸完成后，EPS会生成带顶面和四个侧面的闭合体块——这就是垂直模型的基本单元。检查的时候把视图转到侧面，看建筑立面是否有正常墙面、底面是否与地面平齐。

3.5 纹理赋予：让体块"穿衣服"

垂直模型建好后是一个"白模"，不带真实影像纹理。为了让模型在三维场景里更接近现实，可以在EPS里给墙面和顶面赋予纹理。

最简单实用的纹理方案是"顶面用DOM、立面用通用纹理"：

• 建筑顶面直接从DOM对应位置截取影像作为纹理，保证顶面和DOM影像完全一致，这个操作EPS可以批量完成。
• 建筑立面由于DOM是垂直视角，看不到侧面信息，只能用通用材质纹理（比如砖墙色、玻璃幕墙色）填充，或者人工选择一些同类型的材质库贴图。

如果项目对纹理真实度没有硬性要求（很多规划项目就是这样），这一步可以做得很快：统一设置立面材质为浅灰色或淡蓝色，顶面贴DOM纹理即可，效果已经能支撑多数场景浏览和量测需求。

如果想追求更高真实感，可以尝试从DSM提取建筑高度后，从原始倾斜影像或街景中截取对应立面纹理贴到墙面上——EPS支持手动纹理贴图功能，但这需要的人工量比较大，而且在自动化批量项目中通常不划算。具体取舍根据你的项目要求来。

3.6 非建筑地物的垂直化：树木与高架桥的简化处理

垂直建模不只是房子的事情。道路两边的行道树、公园里的独立大树、跨线桥和立交桥，在DSM上都有明显的高程突变，如果不处理，生成的表面模型上它们会以"鼓包"的形式存在，影响整体美观，也与真实地物不符。但把它们像建筑一样逐棵建体块又不现实。

树木的通行做法是"体块近似"：在EPS中按树冠范围画圆形或椭圆，按DSM提取树冠高度，用圆柱体或圆锥体近似表达。树冠的纹理不太讲究，绿色通用材质即可。注意别用太精细的树模型，否则场景里上百棵树会让渲染帧率断崖式下降。

高架桥和立交桥则要按层处理：先根据DSM识别桥面高程层数和范围，把整个桥体拆成桥面、桥墩、匝道几个层次，分别用独立的多边形拉伸生成，最后组合在一起。桥体是垂直模型里最容易被做坏的，因为它的高程连续变化、多层重叠，自动提取往往把两层桥面合并成一个高台，这时候只能依靠人工分割多边形。

4. 加载垂直模型到三维场景：显示效果与性能调优

4.1 两种加载路径的取舍

垂直模型建好之后，加载回EPS三维场景有两种路径：一种是直接从文件加载模型（比如OSGB、OBJ），模型文件独立于工程存在；另一种是把垂直模型保存为EPS的工程场景树节点，随工程一起打开。

我的建议是：如果模型只在EPS内部使用，用场景树挂接方式，这样模型和DOM、DSM、矢量图层的相对位置关系会自动保持，不需要每次重新对位；如果模型要交给其他平台或同事使用，就导出为通用模型格式再加载，后面第6章会讲导出格式问题。

无论哪种路径，加载后都要在三维场景树里给模型节点定位。EPS支持手动平移、缩放模型以对齐底图，也支持按参考点自动配准。如果之前数据准备阶段坐标系检查做得干净，这里通常不需要大幅调整。

4.2 模型组织、缓存与LOD设置

垂直模型文件一大就卡，这是所有三维平台的通病，EPS也逃不掉。控制卡顿的核心手段有三个：

分块组织。按标准图幅或网格把模型切块保存，比如按1公里乘以1公里（或者按你工程需要）分块。加载时按视点范围动态加载，而不是一次性把全部模型塞进场景。

缓存目录。场景运行时EPS会生成缓存，加快后续重复加载。缓存目录一定要设在容量充足且固定的路径。我遇到过一次很典型的案例：一个大范围模型加载到一半界面白屏，排查了半天发现是缓存目录所在盘符满了，清理后立刻恢复。这种问题事前设好缓存目录是完全能避免的。

LOD层级。EPS的场景设置里有LOD（多层次细节）参数。合理的设置是：近距离显示完整带纹理模型，中距离显示简化模型，远距离用体块代替。特别是景观树这种重复度高的对象，LOD效果非常明显。LOD距离参数需要根据实际场景规模和显卡性能反复调，一般从500米/2000米/5000米三档起调，边测边改。

4.3 垂直模型与DOM、DSM、矢量数据的叠加显示

垂直模型建完之后不是独立的，它还要和底图数据叠着看，常见的组合方式有：

• 垂直模型 + DOM底图：建筑"立起来"，地面影像仍然保持平面显示，效果最直观，适合汇报展示。
• 垂直模型 + DSM表面模型：可以检查建筑模型和DSM高程的贴合程度，发现哪些房子被做高了、哪些做矮了。
• 垂直模型 + 矢量宗地/地类图斑：用于核对模型边界与权属界线是否一致，是违建排查和不动产登记业务的常见用法。

叠加显示时有个实用技巧：把DSM表面的透明度调到50%左右覆盖在垂直模型上，然后快速旋转场景，用肉眼观察"模型侧面有没有穿透DSM表面"。如果某栋楼的墙面大面积穿出DSM表面，说明模型高度取高了；如果某栋楼的屋顶陷在DSM表面以下，说明高度取低了。这种"半透明检查法"比逐个建筑量测要高效得多。

5. 垂直模型创建与加载中的高频问题排查

5.1 模型整体悬浮或陷入地面

现象：垂直模型在三维场景里看，建筑的底面和地面之间有明显缝隙（悬浮），或者建筑像是被插进地里一截（陷入）。

排查链路：

1. 看是否所有建筑都这样：如果是整体性的，优先怀疑DSM高程基准和建模时使用的基底高程不一致。解决办法是把所有建筑体块统一平移一个固定高程差。
2. 如果是一两栋建筑异常：检查该建筑基底区域DSM是否有空洞或异常低值点。空洞插值错误会把基底拉低，模型就会陷进地里；DSM上有噪声高值时，基底高程被抬升，模型会悬浮。
3. 检查建筑底面是否在建模时被赋了一个高程常量，而不是从DSM真正采样到的地面高程。批量拉伸时如果这个参数设置不当，也会出现此类问题。

修复方法是选中异常建筑，直接用EPS的模型微调工具修基底高程，修完再看剖面视图验证。

5.2 墙面纹理严重拉伸变形

现象：建筑立面纹理像是被横向或纵向拉扯过，窗户外形扭曲，材质颜色深浅不均。

大多数情况下，原因不是纹理贴图本身的问题，而是模型立面几何形状不正确：如果拉伸出来的墙面不是矩形而是梯形（轮廓点和底面不在一条垂直线上），贴上去的纹理就会跟着变形。EPS里纹理映射是按模型面片的UV坐标走的，面片几何一歪，纹理必歪。

排查时先选中那面墙，看它的顶点坐标是否都在同一竖直面上。如果顶点坐标没问题还是扭曲，再检查是不是DOM局部分辨率太差导致顶面纹理取样糊了。修复方法：几何问题就重建墙面，纹理问题就换一张清晰的正射影像区域重新取纹理。

5.3 模型边缘锯齿、破洞与穿面

现象：建筑边缘看起来像狗啃过一样参差不齐，三角网表面有洞，模型之间互相穿插。

这类问题基本都是DSM边缘质量不好和三角网生成参数不合理导致的。DSM在建筑边缘通常有一个过渡带，自动提取轮廓时如果阈值给得太低，边缘锯齿就会被完整保留下来，拉伸出来的建筑边缘自然也是锯齿状。解决思路：

• 提取轮廓前对DSM做轻度的平滑滤波，削弱边缘过渡带；
• 拉伸建模后对建筑轮廓做规则化处理（直角化、共线处理）；
• 破洞补法：用邻近三角网插值补面，或者把对应DSM空洞区域置为无效后再重新生成模型；
• 穿面问题：相邻两栋建筑如果建模时轮廓重叠，要先把轮廓分离干净再拉伸，否则生成的面片会互相穿插。

5.4 场景加载慢、白屏与卡顿

场景加载出问题，先别急着怀疑显卡，按这个顺序检查：

1. 缓存目录。确认缓存路径有效，盘符空间充足，路径不含中文或特殊字符——EPS对缓存路径中的中文字符兼容性偶尔出问题，干脆用纯英文路径。
2. 金字塔。DOM和DSM是否都建了金字塔。没建金字塔时，大影像加载会非常慢。
3. LOD。LOD是不是被关了或者参数设置异常。一些新安装的EPS默认LOD参数偏保守，远景模型数量一多就卡。
4. 三角形数量。表面模型三角网太密也会拖垮场景。回到第3章的网格间距建议，把表面模型重新生成一次。

按这个顺序排查，90%的场景加载问题能解决，剩下的10%大概率是数据文件本身有问题（建议回头查坐标和范围）。

6. 模型成果导出与业务衔接

6.1 导出格式选择与参数

垂直模型做好了，最终要交出去。EPS支持的导出格式要看版本，常见的有OSGB、OBJ、FBX、DWG、3DS等。不同格式的适用场景差别很大：

导出时重点检查两样：一是纹理文件是否跟着模型一起走了，很多同学只拷了OBJ没拷MTL和贴图文件夹，到对方电脑上一打开模型全灰；二是坐标系信息，部分格式不含坐标系元数据，交付时要附带一份坐标说明文档，或者直接导出带坐标信息的格式。

6.2 成果质检：导出前的三维量测

正式交付前，一定要在EPS里做一轮三维量测检查。我的习惯是抽检五个以上分布在不同位置的建筑，逐栋量测：房屋底面长宽与DOM影像上的实际尺寸是否一致，屋顶高程与DSM取值是否一致，建筑总高是否符合常识（比如周边都是6层老楼，某栋楼拉伸出来却有50米高，就要复查）。

空间量测要开启EPS的捕捉功能，确保量测点落在模型顶点上，否则量出来的数值会包含操作误差，容易误判模型精度。

6.3 典型应用场景与后续扩展

基于DOM和DSM创建的垂直模型，在业务端的应用比很多人想象的更广：

• 城市规划方案比选：在垂直模型底图上直接拖入规划建筑体块，快速评估日照遮挡、天际线影响。DSM体块模型虽然纹理简单，但高度和体量是真实的，分析完全够用。
• 违建排查与变更监测：把两期的DSM做差，提取高程变化区域，再叠加DOM和垂直模型确认变化位置，能快速定位新增建筑和加层情况。
• 不动产登记与拆迁评估：垂直模型提供房屋层次和体积信息，支撑建筑面积初步测算，辅助现场调查。
• 三维场景数据底座：把DOM+DSM垂直模型作为三维场景的基底，叠加BIM、地下管线、实景视频等数据，做室内外一体化、地上地下一体化的综合平台。

如果后续预算充足、需要更逼真的效果，还可以在垂直模型基础上融入倾斜摄影局部数据——比如重点建筑用倾斜模型替换，普通建筑保留DOM+DSM体块模型，形成"重点精建模+周边概建模"的混合场景，这个方案在很多大项目里已经是成熟套路。

做垂直建模这几年，我最大的体会是：这类项目的成败往往不取决于EPS操作有多熟练，而取决于数据准备是否扎实。DOM和DSM的坐标系、分辨率、范围但凡有一个没对齐，后面建模、加载、导出几乎是连环出问题。所以每次开工前，我都会强制自己在工程上多花半天把数据和环境检查干净，这套习惯帮我省下的返工时间，远比那半天多得多。

最后再分享一个小技巧：EPS里拉伸建模之后，如果发现建筑物侧面没有"立起来"而是软塌塌地贴在表面上，先别急着认为是软件出了Bug，去检查一下当前视图是不是开了垂直夸张系数，把它调回1再看。这个小问题我见过不少同行卡了一下午。EPS的垂直模型功能其实不复杂，把数据源吃透，把每个环节的参数想明白，出来的成果绝对能拿得出手。