三维技术对地理信息的应用论文

时间:2018-08-26 地理毕业论文 我要投稿

  1数据的组织

  对于Skyline软件,其处理数据的主要对象是空间数据,而空间数据具有种类繁多、数据量大、组成复杂等难操作点,针对这些,Skyline采用了自身特有的方式来存储数据[12]。同时,因为在三维场景的建立过程中需要航空影像数据、数字高程模型数据和矢量数据,而这些数据不仅容量巨大而且组成结构复杂,因此需要建立空间数据库对这些数据进行科学有序的管理,为后期平台运行提供巨大的支持。而平台设计中采用的广东省基础地理信息数据库[11],是采用最先进的数据库管理软件和最合适的平台支撑,采用统一的规范技术标准,能准确的衔接不同比例尺实体之间的逻辑联系。

  2三维场景数据的处理

  三维场景在本系统中所起到的重要作用是毋庸置疑的。所以必须按照系统所要求的规格精确细致地建造三维模型。三维模型是各种人工或天然的地物在计算机三维空间中的虚拟表现。构建三维模型的目的在于可提供给使用者关于视觉、听觉、触觉的感受,使用者在身临其境的感觉中获取空间的多种参数。虚拟环境的建立则是虚拟仿真技术的核心内容,除了满足使用者的沉浸感,还需满足系统的交互性和实时性。三维场景需要在多种数据的支持下构建,包括指定区域的遥感影像﹑数字高程模型﹑实地量测所得的地形图﹑地物纹理数据等。三维场景是整个系统的核心,所有功能的实现都是围绕着它展开的,它的成败对于整个系统来说有着至关重要的作用。三维场景的质量直接体现在漫游效果中,三维场景要做到尽可能的给使用者一个真实、客观的场景重现,特别要注意在外形和质感方面尽量细致。

  3平台的设计与实现

  数据是GIS的必不可少的组成部分,而三维地理信息平台和二维地理信息平台相比,最大的特点是具有更好的直观性,所采用的数据更加复杂庞大。

  3.1平台数据设计

  三维地理信息平台除却必须调用到的矢量数据意外,还需要可以任意角度观察的三维景观,三维景观的设计流畅框架如图1所示。三维景观的构建需要用到数字高程模型和高分辨率遥感影像来表现,而城市建筑物还必须用到三维建筑模型叠加在三维地表上来进行表示。同时,对应的矢量数据,甚至包括地名数据、兴趣点数据等也必须用来对三维场景进行配置,这样才能使得三维地理信息平台具备定位和浏览功能。平台的主要集成数据有:(1)地形景观数据。广东省国土资源厅在本次设计中提供了覆盖全广东省范围的5米格网间距的DEM(数字高程模型)数据,数据量约为60GB;同时,还提供了约800GB覆盖全广东省范围的DOM(数字正射影像图)。(2)三维城市模型数据。目前,广东省国土资源技术中心的城市三维模型数据覆盖了清远、汕头、梅州等10个市城区约120平方公里左右,建筑物模型有100000多栋,模型文件大小总数据量超过100GB。后期,其他城市的模型也将会被陆续补充。(3)矢量专题数据。在三维景观中,可以利用矢量专题数据在三维地表进行叠加,进行空间展示和分析。(4)地名地址及POI数据。广东省国土资源厅根据国家标准,制定了全广东的地名地址数据库相关标准规范文档,并通过将采购的导航POI数据与全省地名数据进行整理和融合后,建立了覆盖全省的地名地址及POI数据库。

  3.2三维地表的构建

  在三维地理信息系统中,地形不仅仅起到一个场景显示的作用,而且也是多项三维空间分析的基础,同时也是建立整个三维场景的基础,因此地形的建立在本系统中起着至关重要的作用。所谓地形建模就是在要建立三维场景的指定地域,按照一定的建模算法,采集该区域的地形和航空影像数据,从而逼真地反映该区域内地形的起伏。本文中所建立三维地形的方法是利用Sky-line组件对前期采集并处理过的数据进行处理并最终生成具有真实感的广东省三维地形场景。其中主要采了Skyline软件中的TerraBuilder和TerraExplorerPro组件,TerraBuilder可以通过叠加航片、卫星影像、数字高程模型以及各种矢量地理数据为用户创建一个现实影像的、带地理参考的、精确的三维数据场景,并将其生成的三维数据场景提供给编辑工具TerraExplorerPro,在TerraExplorerPro中添加各种地物信息,通过TerraExplorerPro将影像、高程模型、矢量数据、三维模型等数据有机地组合在一起,最终生成三维地理信息场景的工程文件。

  3.3三维模型的构建

  本文的三维平台设计中所建立的三维模型采用了3DSMAX软件,3DSMAX是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,具有非常强大的3D处理功能。其中所建立的三维地物模型结构非常细致、纹理条路清晰、完全可以精确的描述地物的形状状态。其处理步骤如下:(1)对前期采集的实景影像图进行纹理处理,以保证后期顺利导入3DSMAX;(2)把CAD底图导入3DSMAX中,建立起地物模型;(3)把纹理处理过后的影像全面准确的映射至3DSMAX建立的地物三维模型;(4)最后把建立好的模型导出,方便在其后在TerraExplorer上为三维地表添加地物模型。

  3.4三维场景的构建

  平台中使用TerraExplorerPro进行三维场景的构造,其步骤如下:(1)把TerraBuilder所导出的三维地表数据通过TerraGate发布为服务。然后在TerraEx-plorerPro中连接该地形服务;(2)将需要叠加的图层用ArcgisServer发布为标准的OGC-WFS服务,然后根据系统需要使用的图层在TerraExplorerPro中为场景添加二维矢量数据,并进行相应属性配置;(3)把3DSMAX模型数据利用TerraEx-plorerPro批量转换为skyline的xpl2格式,并发布为网络地址。然后在TerraExplorerPro的三维地形场景中,添加模型定位点的WFS服务,并在对应的属性就行配置,以便在显示中加载对应的模型文件;(4)对最终形成的三维场景数据保存为FLY格式工程文件。本文来自于《北京测绘》杂志。北京测绘杂志简介详见

  3.5三维平台的发布

  三维地理信息公共平台因为数据量庞大,计算要求非常的高,所以最好配置高性能的服务器集群来进行发布。服务器需要安装SkylineTer-raGate组件以及ArcGisServer软件,以及Mi-crosoft的IIS服务(InternetInformationServ-ice,本文所用的是IIS7)。通过IIS,FLY格式三维场景文件可以发布在网络中对应WEB地址中,而使用者可以通过在PC安装Skyline的客户端在Windows的IE中进行浏览(如图2)。

  4结束语

  本文通过把基于Skyline的三维技术应用于广东省信息地理公共平台建设中,清楚地展示了三维平台的所用的关键技术,包括:数据设计,三维地表设计,三维模型设计等。三维信息服务的集成也导致了地理信息的使用门槛的降低,开创了广东省地理信息服务的新模式。

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