三維技術對地理資訊的應用論文

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1資料的組織

三維技術對地理資訊的應用論文

對於Skyline軟體,其處理資料的主要物件是空間資料,而空間資料具有種類繁多、資料量大、組成複雜等難操作點,針對這些,Skyline採用了自身特有的方式來儲存資料[12]。同時,因為在三維場景的建立過程中需要航空影像資料、數字高程模型資料和向量資料,而這些資料不僅容量巨大而且組成結構複雜,因此需要建立空間資料庫對這些資料進行科學有序的管理,為後期平臺執行提供巨大的支援。而平臺設計中採用的廣東省基礎地理資訊資料庫[11],是採用最先進的資料庫管理軟體和最合適的平臺支撐,採用統一的規範技術標準,能準確的銜接不同比例尺實體之間的邏輯聯絡。

2三維場景資料的處理

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緻地建造三維模型。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於可提供給使用者關於視覺、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引數。虛擬環境的建立則是虛擬模擬技術的'核心內容,除了滿足使用者的沉浸感,還需滿足系統的互動性和實時性。三維場景需要在多種資料的支援下構建,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﹑地物紋理資料等。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,它的成敗對於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遊效果中,三維場景要做到儘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儘量細緻。

3平臺的設計與實現

資料是GIS的必不可少的組成部分,而三維地理資訊平臺和二維地理資訊平臺相比,最大的特點是具有更好的直觀性,所採用的資料更加複雜龐大。

3.1平臺數據設計

三維地理資訊平臺除卻必須呼叫到的向量資料意外,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解析度遙感影像來表現,而城市建築物還必須用到三維建築模型疊加在三維地表上來進行表示。同時,對應的向量資料,甚至包括地名資料、興趣點資料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資訊平臺具備定位和瀏覽功能。平臺的主要整合資料有:(1)地形景觀資料。廣東省國土資源廳在本次設計中提供了覆蓋全廣東省範圍的5米格網間距的DEM(數字高程模型)資料,資料量約為60GB;同時,還提供了約800GB覆蓋全廣東省範圍的DOM(數字正射影像圖)。(2)三維城市模型資料。目前,廣東省國土資源技術中心的城市三維模型資料覆蓋了清遠、汕頭、梅州等10個市城區約120平方公里左右,建築物模型有100000多棟,模型檔案大小總資料量超過100GB。後期,其他城市的模型也將會被陸續補充。(3)向量專題資料。在三維景觀中,可以利用向量專題資料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資料。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資料庫相關標準規範文件,並通過將採購的導航POI資料與全省地名資料進行整理和融合後,建立了覆蓋全省的地名地址及POI資料庫。

3.2三維地表的構建

在三維地理資訊系統中,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,按照一定的建模演算法,採集該區域的地形和航空影像資料,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元件對前期採集並處理過的資料進行處理並最終生成具有真實感的廣東省三維地形場景。其中主要採了Skyline軟體中的TerraBuilder和TerraExplorerPro元件,TerraBuilder可以通過疊加航片、衛星影像、數字高程模型以及各種向量地理資料為使用者建立一個現實影像的、帶地理參考的、精確的三維資料場景,並將其生成的三維資料場景提供給編輯工具TerraExplorerPro,在TerraExplorerPro中新增各種地物資訊,通過TerraExplorerPro將影像、高程模型、向量資料、三維模型等資料有機地組合在一起,最終生成三維地理資訊場景的工程檔案。

3.3三維模型的構建

本文的三維平臺設計中所建立的三維模型採用了3DSMAX軟體,3DSMAX是Autodesk公司開發的基於PC系統的三維動畫渲染和製作軟體,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緻、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)對前期採集的實景影像圖進行紋理處理,以保證後期順利匯入3DSMAX;(2)把CAD底圖匯入3DSMAX中,建立起地物模型;(3)把紋理處理過後的影像全面準確的對映至3DSMAX建立的地物三維模型;(4)最後把建立好的模型匯出,方便在其後在TerraExplorer上為三維地表新增地物模型。

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所匯出的三維地表資料通過TerraGate釋出為服務。然後在TerraEx-plorerPro中連線該地形服務;(2)將需要疊加的圖層用ArcgisServer釋出為標準的OGC-WFS服務,然後根據系統需要使用的圖層在TerraExplorerPro中為場景新增二維向量資料,並進行相應屬性配置;(3)把3DSMAX模型資料利用TerraEx-plorerPro批量轉換為skyline的xpl2格式,併發布為網路地址。然後在TerraExplorerPro的三維地形場景中,新增模型定位點的WFS服務,並在對應的屬性就行配置,以便在顯示中載入對應的模型檔案;(4)對最終形成的三維場景資料儲存為FLY格式工程檔案。本文來自於《北京測繪》雜誌。北京測繪雜誌簡介詳見

3.5三維平臺的釋出

三維地理資訊公共平臺因為資料量龐大,計算要求非常的高,所以最好配置高效能的伺服器叢集來進行釋出。伺服器需要安裝SkylineTer-raGate元件以及ArcGisServer軟體,以及Mi-crosoft的IIS服務(InternetInformationServ-ice,本文所用的是IIS7)。通過IIS,FLY格式三維場景檔案可以釋出在網路中對應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

本文通過把基於Skyline的三維技術應用於廣東省資訊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:資料設計,三維地表設計,三維模型設計等。三維資訊服務的整合也導致了地理資訊的使用門檻的降低,開創了廣東省地理資訊服務的新模式。