彭冰+王立平

摘 要：以廣州海事測繪中心現(xiàn)有航道海事測繪數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以Skyline作為軟件開發(fā)平臺，以3Dmax作為三維建模軟件，對水上水下地形地貌及海事附屬設(shè)施進(jìn)行真實(shí)建模，構(gòu)建基于二三維GIS、可量測實(shí)景展示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)該航段的海事測繪成果數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、發(fā)布等功能。該系統(tǒng)探索三維實(shí)景展示的技術(shù)方法，將大大拓展了海事測繪數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力，使用戶更加方便直觀從系統(tǒng)中獲取海事測繪信息，很大程度提升海事測繪的技術(shù)和服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：Skyline 三維可視化 三維建模 數(shù)據(jù)分析

隨著技術(shù)的發(fā)展，采用各種新技術(shù)實(shí)現(xiàn)二三維地理信息一體化平臺展示應(yīng)用，成為信息化建設(shè)的一個方向。為了探索“數(shù)字海事”的空間表達(dá)從二維提升到三維，并進(jìn)一步延伸到視覺，從而為海事建設(shè)管理提供三維可視、真實(shí)可靠的地理信息環(huán)境作為輔助決策支持的技術(shù)方法，同時配合海事管理的需要和宣傳展示，本文選擇清遠(yuǎn)飛來峽水域作為系統(tǒng)的研究區(qū)域，以海事測繪的CAD數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了二三維一體可視化系統(tǒng)，通過構(gòu)建三維場景，以skyline viewer瀏覽，可展示水面水底一體化地形地貌模型、相關(guān)海事設(shè)施、標(biāo)志性建筑三維模型等，提供直觀立體的航行前方水下三維立體景觀，能對水域進(jìn)行查詢定位、統(tǒng)計(jì)分析等，為粵北地區(qū)水路運(yùn)輸帶來現(xiàn)代化的管理手段及安全保障服務(wù)。

1.技術(shù)路線

（1）數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)采集是指基礎(chǔ)測繪信息數(shù)據(jù)的采集、現(xiàn)場影像拍攝。

數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：從海圖數(shù)據(jù)提取高程信息制作DEM。

（2）三維建模

基于遙感影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM），通過三維仿真平臺DEM、DOM入庫工具，實(shí)時生成地形地貌三維模型，建立地理空間參考?；邳c(diǎn)云、現(xiàn)場影像、衛(wèi)片，通過3DMAX建模工具，建立海事設(shè)施、沿線標(biāo)志性建筑三維模型。

（3）三維場景搭建

應(yīng)用max插件把三維模型轉(zhuǎn)換為skyline可以支持的格式，應(yīng)用skyline TerraExplorer Pro疊加到地形地貌模型上搭建三維場景。

（4）瀏覽應(yīng)用

使用skyline viewer實(shí)現(xiàn)三維瀏覽、查詢、定位等應(yīng)用。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2. 1系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的架構(gòu)圖如下圖所示，采用三層架構(gòu)，分別是：數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)管理層、應(yīng)用系統(tǒng)層。

2.2數(shù)據(jù)整理與建模

2.2.1二維GIS數(shù)據(jù)整理

二維數(shù)據(jù)制作，主要包括三大部分：

①從海圖數(shù)據(jù)中提取相應(yīng)的等高線、等深線、河標(biāo)點(diǎn)、岸標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖幅接邊等操作以保證數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的正確性；

②將提取的圖層進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，即.000海圖格式轉(zhuǎn)換為Arcgis支持的shp格式。

③將轉(zhuǎn)換了格式的圖層進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，把原圖的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為WGS84坐標(biāo)系。

2.2.2地形地貌三維建模

包括地表和水底兩部分，地面部分表現(xiàn)岸線外拓45平方公里的地形地貌，以海圖等高線和衛(wèi)片為數(shù)據(jù)源；水底部分以2米格網(wǎng)等深點(diǎn)為基礎(chǔ)，經(jīng)過處理后形成數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)，結(jié)合河床高程分色情況模擬；兩者間數(shù)據(jù)需融合處理，無縫銜接。

2.2.3海事設(shè)施三維建模

海事管理關(guān)注的海事設(shè)施，本項(xiàng)目中主要是航標(biāo)、岸標(biāo)，以海事測繪圖定位，通過實(shí)地拍攝采集獲取具體形態(tài)及表面紋理三維建模。

2.2.4沿線標(biāo)志性建筑三維建模

實(shí)地拍攝飛來寺、飛霞風(fēng)景區(qū)的外立面采集表面紋理。飛來寺，通過三維激光掃描獲取其準(zhǔn)確的空間外形進(jìn)行三維建模。飛霞風(fēng)景區(qū)，由于沒有準(zhǔn)確的地形圖、建筑cad圖，因此以衛(wèi)片結(jié)合現(xiàn)場照片進(jìn)行三維建模。

3.系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)以skyline viewer瀏覽，可展示水面水低一體化的地形地貌模型，相關(guān)海事設(shè)施、標(biāo)志性建筑三維模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三維瀏覽動漫展示、信息查詢與定位的功能。

3. 1瀏覽控制

瀏覽控制主要包括：①圖層控制，系統(tǒng)具有靈活的圖層操作功能，能夠顯示或隱藏圖層，添加或刪除圖層、修改圖層名稱等。②三維漫游，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對飛來峽流域360°全方位觀察；可以實(shí)現(xiàn)平移、縮放、俯仰、旋轉(zhuǎn)等基本操作。③瀏覽方式選擇，可選擇人行、車行、飛行、沿固定線路等模式瀏覽場景。

3.2信息查詢

可以查詢?nèi)我恻c(diǎn)的經(jīng)緯度和高程，如圖3所示。

4.結(jié)語

二三維一體化技術(shù)是一個涉及到從底層數(shù)據(jù)建設(shè)到上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的全新技術(shù)理念，為GIS向三維發(fā)展，快速更新提供了一條安全快速高效的道路，該系統(tǒng)建成后，不僅促進(jìn)了涉水多源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，并使涉水多元數(shù)據(jù)得到更廣泛的應(yīng)用，為航政管理、水運(yùn)工程、水利建設(shè)、應(yīng)激反應(yīng)等諸多工作的實(shí)施產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的、長遠(yuǎn)的技術(shù)支持。

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