蘇梓璇 高瑛 蘭明

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ArgGIS環(huán)境下2.5維構(gòu)筑物的地圖展示方法的實(shí)現(xiàn)

蘇梓璇 高瑛 蘭明

（國家測繪地理信息局陜西基礎(chǔ)地理信息中心 陜西西安 710054）

2.5維地圖是傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖之間的一種產(chǎn)品，具有以二維地圖的數(shù)據(jù)量和傳輸速度展示近似三維地圖的效果。為進(jìn)一步提高二維地圖的信息量和表現(xiàn)力，作者以“天地圖·陜西”項(xiàng)目為依托，研究了2.5維地圖的原理及實(shí)現(xiàn)方法，開發(fā)了相關(guān)工具，并對該理論和工具進(jìn)行了生產(chǎn)驗(yàn)證。論述了一種基于測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)—大比例構(gòu)筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行深度信息展示的方法。

2.5維 立體構(gòu)筑物 ArcGIS

1 引言

為了進(jìn)一步提高“天地圖·陜西”電子地圖的直觀性和表現(xiàn)力，在2012年10月“天地圖·陜西”改版的項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了一種在傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖的過渡產(chǎn)品——假三維地圖（即2.5維地圖），該方法已經(jīng)正式運(yùn)用于天“地圖·陜西”的更新維護(hù)項(xiàng)目中，取得了較好的效果。

2 方法的描述

基于ArcGIS環(huán)境下生成2.5維構(gòu)筑物模型的方法是采用斜平行投影的方法，將構(gòu)筑物通過三維空間地圖投影到地平面，生成構(gòu)筑物模型平面圖疊加到二維地圖中，既保證了空間坐標(biāo)的一致性，也能直觀地反映出構(gòu)筑物高度。該方法在ArcGIS工作平臺(tái)上，使用了ArcToolbox中的相關(guān)工具及編寫的C+程序，以較短的時(shí)間生成構(gòu)筑物的各個(gè)側(cè)面及建筑物的頂面，通過調(diào)整各面層的壓蓋順序及配色，能夠較好地展現(xiàn)構(gòu)筑物的立體效果，然后與其他二維地理數(shù)據(jù)套合，使用ArcGIS Server進(jìn)行地圖切片并發(fā)布。

3 方法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)流程（圖1）

4 方法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要點(diǎn)

4.1 構(gòu)筑物各個(gè)面的構(gòu)成

為了符合大批量立構(gòu)筑物數(shù)據(jù)的快速產(chǎn)生和更新需求，對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了簡化，即只生成構(gòu)筑物的頂面及各個(gè)側(cè)面。依據(jù)大比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的采集要求，構(gòu)筑物必須按照構(gòu)筑物底部進(jìn)行采集，那我們通過基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)就可以直接得到構(gòu)筑物的底面，而構(gòu)筑物頂面和側(cè)面需要經(jīng)過坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換和工具構(gòu)面生成。

4.1.1 構(gòu)筑物頂面各投影點(diǎn)的生成

依據(jù)投影公式，根據(jù)構(gòu)筑物高度及構(gòu)筑物底面坐標(biāo)逆推得到構(gòu)筑物頂面各頂點(diǎn)的投影點(diǎn)坐標(biāo)，通過計(jì)算可以得到構(gòu)筑物頂面投影與底面投影的在x、y方向上的差值。將構(gòu)筑物按其高度屬性進(jìn)行分類，使用ArcGIS的move功能，將構(gòu)筑物底面進(jìn)行平移得到頂面數(shù)據(jù)。

4.1.2 構(gòu)筑物側(cè)面的生成

構(gòu)筑物側(cè)面的生成過程，是構(gòu)筑物底面各頂點(diǎn)與頂面各頂點(diǎn)的連接，但是由點(diǎn)狀要素生成面狀要素最主要的控制因素就是各頂點(diǎn)的連接順序。

由于底面數(shù)據(jù)與頂面投影數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，兩層數(shù)據(jù)的FID屬性項(xiàng)的數(shù)據(jù)是相同的，如圖2所示，底面數(shù)據(jù)的1點(diǎn)對應(yīng)頂面的1’點(diǎn)，底面數(shù)據(jù)的2點(diǎn)對應(yīng)頂面的2’點(diǎn)，如此類推，則構(gòu)成a側(cè)面的序列為1’，1，2，2’； 構(gòu)成b側(cè)面的序列為2’，2，3，3’如此類推。依據(jù)屬性項(xiàng)ORIG_FID可以對不同的構(gòu)筑物對象進(jìn)行區(qū)分，當(dāng)每一個(gè)構(gòu)筑物對象的構(gòu)面序列的程序運(yùn)行到MAX(FID)這一個(gè)構(gòu)筑物的所有側(cè)面的都構(gòu)面序列都排列完成。利用ETGeoWizards工具選擇適當(dāng)?shù)目刂埔蛩?，生成每一個(gè)構(gòu)筑物數(shù)據(jù)的側(cè)面面狀數(shù)據(jù)。

4.2 各面層的壓蓋順序

為了達(dá)到正確展示構(gòu)筑物地目的，在配圖工程中必須調(diào)整各面層的顯示順序，以呈現(xiàn)立體效果，經(jīng)過試驗(yàn)確定了壓蓋順序?yàn)椋喉攲印?cè)面。

4.3 各層的配色

在構(gòu)筑物配色時(shí)，無論色調(diào)如何設(shè)定，一定要充分考慮圖層透明參數(shù)的設(shè)置。經(jīng)過多次試驗(yàn)配色方案，頂面與側(cè)面應(yīng)采用同色系的色彩搭配，頂面的透明參數(shù)的參考值為：20%至40%；側(cè)面的透明參數(shù)的參考值為：40%至60%。

5 結(jié)果對比分析

試驗(yàn)結(jié)束的前期我們將三種2.5維實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行對比的情況見表1。

本方案能夠較好地展示二維電子地圖中的構(gòu)筑物的立體效果，并且操作簡單能夠適用于大型更新項(xiàng)目中。圖2是影像地圖、二維電子地圖及本方案生產(chǎn)的2.5維地圖的對比。

本論文介紹的解決方案，與ArcGIS10.0中提供的制圖表達(dá)方法生產(chǎn)出的效果相比更具立體感，與矢量地圖結(jié)合起來進(jìn)行切片發(fā)布，可以在不影響瀏覽速度的情況下，更好地展示構(gòu)筑物信息，是一種簡潔、清晰的地圖展示方法。

6 結(jié)束語

基于ArcGIS環(huán)境下生成2.5維構(gòu)筑物模型的方法可以對構(gòu)筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行批量的處理，并且可以自由地調(diào)節(jié)參數(shù)，生成具有夸張效果地構(gòu)筑物數(shù)據(jù)，向公眾們提供了一種更加直觀、真實(shí)的用圖體驗(yàn)。

[1] 宋珉，劉鵬超，趙維.2.5維地圖制作算法研究與實(shí)現(xiàn)[J].城市勘測，2010(5).

[2] 張競，王結(jié)臣.一種便捷的城市三維景觀可視化方法[J].測繪科學(xué)，2009(4).

[3] 劉利力.2.5維電子地圖關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].城市建設(shè)理論研究，2013(5).