三維技術對地理信息的應用論文

三維技術對地理信息的應用論文

　　１數據的組織

　　對于Ｓｋｙｌｉｎｅ軟件，其處理數據的主要對象是空間數據，而空間數據具有種類繁多、數據量大、組成復雜等難操作點，針對這些，Ｓｋｙｌｉｎｅ采用了自身特有的方式來存儲數據［１２］。同時，因為在三維場景的建立過程中需要航空影像數據、數字高程模型數據和矢量數據，而這些數據不僅容量巨大而且組成結構復雜，因此需要建立空間數據庫對這些數據進行科學有序的管理，為后期平臺運行提供巨大的支持。而平臺設計中采用的廣東省基礎地理信息數據庫［１１］，是采用最先進的數據庫管理軟件和最合適的平臺支撐，采用統一的規范技術標準，能準確的銜接不同比例尺實體之間的邏輯聯系。

　　２三維場景數據的處理

　　三維場景在本系統中所起到的重要作用是毋庸置疑的。所以必須按照系統所要求的規格精確細致地建造三維模型。三維模型是各種人工或天然的地物在計算機三維空間中的虛擬表現。構建三維模型的目的在于可提供給使用者關于視覺、聽覺、觸覺的感受，使用者在身臨其境的感覺中獲取空間的多種參數。虛擬環境的建立則是虛擬仿真技術的核心內容，除了滿足使用者的沉浸感，還需滿足系統的交互性和實時性。三維場景需要在多種數據的支持下構建，包括指定區域的遙感影像﹑數字高程模型﹑實地量測所得的地形圖﹑地物紋理數據等。三維場景是整個系統的核心，所有功能的實現都是圍繞著它展開的，它的成敗對于整個系統來說有著至關重要的作用。三維場景的質量直接體現在漫游效果中，三維場景要做到盡可能的給使用者一個真實、客觀的場景重現，特別要注意在外形和質感方面盡量細致。

　　３平臺的設計與實現

　　數據是ＧＩＳ的必不可少的組成部分，而三維地理信息平臺和二維地理信息平臺相比，最大的特點是具有更好的直觀性，所采用的數據更加復雜龐大。

　　３．１平臺數據設計

　　三維地理信息平臺除卻必須調用到的矢量數據意外，還需要可以任意角度觀察的三維景觀，三維景觀的設計流暢框架如圖１所示。三維景觀的構建需要用到數字高程模型和高分辨率遙感影像來表現，而城市建筑物還必須用到三維建筑模型疊加在三維地表上來進行表示。同時，對應的矢量數據，甚至包括地名數據、興趣點數據等也必須用來對三維場景進行配置，這樣才能使得三維地理信息平臺具備定位和瀏覽功能。平臺的主要集成數據有：（１）地形景觀數據。廣東省國土資源廳在本次設計中提供了覆蓋全廣東省范圍的５米格網間距的ＤＥＭ（數字高程模型）數據，數據量約為６０ＧＢ；同時，還提供了約８００ＧＢ覆蓋全廣東省范圍的ＤＯＭ（數字正射影像圖）。（２）三維城市模型數據。目前，廣東省國土資源技術中心的城市三維模型數據覆蓋了清遠、汕頭、梅州等１０個市城區約１２０平方公里左右，建筑物模型有１０００００多棟，模型文件大小總數據量超過１００ＧＢ。后期，其他城市的模型也將會被陸續補充。（３）矢量專題數據。在三維景觀中，可以利用矢量專題數據在三維地表進行疊加，進行空間展示和分析。（４）地名地址及ＰＯＩ數據。廣東省國土資源廳根據國家標準，制定了全廣東的地名地址數據庫相關標準規范文檔，并通過將采購的導航ＰＯＩ數據與全省地名數據進行整理和融合后，建立了覆蓋全省的地名地址及ＰＯＩ數據庫。

　　３．２三維地表的構建

　　在三維地理信息系統中，地形不僅僅起到一個場景顯示的作用，而且也是多項三維空間分析的基礎，同時也是建立整個三維場景的基礎，因此地形的建立在本系統中起著至關重要的作用。所謂地形建模就是在要建立三維場景的指定地域，按照一定的建模算法，采集該區域的地形和航空影像數據，從而逼真地反映該區域內地形的起伏。本文中所建立三維地形的方法是利用Ｓｋｙ－ｌｉｎｅ組件對前期采集并處理過的數據進行處理并最終生成具有真實感的廣東省三維地形場景。其中主要采了Ｓｋｙｌｉｎｅ軟件中的ＴｅｒｒａＢｕｉｌｄｅｒ和ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ組件，ＴｅｒｒａＢｕｉｌｄｅｒ可以通過疊加航片、衛星影像、數字高程模型以及各種矢量地理數據為用戶創建一個現實影像的、帶地理參考的、精確的三維數據場景，并將其生成的三維數據場景提供給編輯工具ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ，在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ中添加各種地物信息，通過ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ將影像、高程模型、矢量數據、三維模型等數據有機地組合在一起，最終生成三維地理信息場景的工程文件。

　�。常�３三維模型的構建

　　本文的三維平臺設計中所建立的三維模型采用了３ＤＳＭＡＸ軟件，３ＤＳＭＡＸ是Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司開發的基于ＰＣ系統的三維動畫渲染和制作軟件，具有非常強大的３Ｄ處理功能。其中所建立的三維地物模型結構非常細致、紋理條路清晰、完全可以精確的描述地物的形狀狀態。其處理步驟如下：（１）對前期采集的實景影像圖進行紋理處理，以保證后期順利導入３ＤＳＭＡＸ；（２）把ＣＡＤ底圖導入３ＤＳＭＡＸ中，建立起地物模型；（３）把紋理處理過后的影像全面準確的映射至３ＤＳＭＡＸ建立的地物三維模型；（４）最后把建立好的模型導出，方便在其后在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒ上為三維地表添加地物模型。

　　３．４三維場景的構建

　　平臺中使用ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ進行三維場景的構造，其步驟如下：（１）把ＴｅｒｒａＢｕｉｌｄｅｒ所導出的三維地表數據通過ＴｅｒｒａＧａｔｅ發布為服務。然后在ＴｅｒｒａＥｘ－ｐｌｏｒｅｒＰｒｏ中連接該地形服務；（２）將需要疊加的圖層用ＡｒｃｇｉｓＳｅｒｖｅｒ發布為標準的ＯＧＣ－ＷＦＳ服務，然后根據系統需要使用的圖層在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ中為場景添加二維矢量數據，并進行相應屬性配置；（３）把３ＤＳＭＡＸ模型數據利用ＴｅｒｒａＥｘ－ｐｌｏｒｅｒＰｒｏ批量轉換為ｓｋｙｌｉｎｅ的ｘｐｌ２格式，并發布為網絡地址。然后在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ的三維地形場景中，添加模型定位點的ＷＦＳ服務，并在對應的屬性就行配置，以便在顯示中加載對應的模型文件；（４）對最終形成的三維場景數據保存為ＦＬＹ格式工程文件。本文來自于《北京測繪》雜志。北京測繪雜志簡介詳見

　�。常�５三維平臺的發布

　　三維地理信息公共平臺因為數據量龐大，計算要求非常的高，所以最好配置高性能的服務器集群來進行發布。服務器需要安裝ＳｋｙｌｉｎｅＴｅｒ－ｒａＧａｔｅ組件以及ＡｒｃＧｉｓＳｅｒｖｅｒ軟件，以及Ｍｉ－ｃｒｏｓｏｆｔ的ＩＩＳ服務（ＩｎｔｅｒｎｅｔＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｒｖ－ｉｃｅ，本文所用的是ＩＩＳ７）。通過ＩＩＳ，ＦＬＹ格式三維場景文件可以發布在網絡中對應ＷＥＢ地址中，而使用者可以通過在ＰＣ安裝Ｓｋｙｌｉｎｅ的客戶端在Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＩＥ中進行瀏覽（如圖２）。

　　４結束語

　　本文通過把基于Ｓｋｙｌｉｎｅ的三維技術應用于廣東省信息地理公共平臺建設中，清楚地展示了三維平臺的所用的關鍵技術，包括：數據設計，三維地表設計，三維模型設計等。三維信息服務的集成也導致了地理信息的使用門檻的降低，開創了廣東省地理信息服務的新模式。

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