■史晨星

（青海第二測(cè)繪院青海西寧810000）

對(duì)城市三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的思考

■史晨星

（青海第二測(cè)繪院青海西寧810000）

城市三維地理信息系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的二維地理信息系統(tǒng)的GIS分析功能基礎(chǔ)上,結(jié)合了城市虛擬景觀的三維場(chǎng)景瀏覽功能,因此,在城市規(guī)劃、市政管理等方面具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景.在對(duì)城市三維地理信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上,以上海城市三維地理系統(tǒng)為例,深入探討城市三維地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其在城市規(guī)劃中的應(yīng)用。

城市 三維地理信息系統(tǒng) 應(yīng)用 思考

1　建設(shè)的背景

隨著二十一世紀(jì)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、3S（GIS/RS/GPS）技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、航空與航天技術(shù)等的飛速發(fā)展，給地理信息技術(shù)手段帶來前所未有的變革，利用高分辨率衛(wèi)星影像以及航空像片，通過對(duì)影像的平面、高程、結(jié)構(gòu)、色彩等的數(shù)字化處理，按照統(tǒng)一坐標(biāo)無縫拼接而成可以迅速建立三維數(shù)字影像，人們可以直觀地從影像上判讀處山川、河流、樓宇、道路。借助傳統(tǒng)平面地圖的概念，疊加空間矢量數(shù)據(jù)、地物興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)、以及三維模型數(shù)據(jù)形成區(qū)域或城市可視化三維數(shù)字城市模型。與傳統(tǒng)平面地圖或平面數(shù)字地圖相比，三維數(shù)字影像突破平面地圖對(duì)空間描述二維化、三維空間尺度感差、沒有要素結(jié)構(gòu)與紋理信息等諸多限制，通過對(duì)真實(shí)地形、地物的數(shù)字化三維模擬和三維表達(dá)，提供給使用者一個(gè)與真實(shí)生活環(huán)境一樣的三維城市環(huán)境，通過對(duì)三維城市的數(shù)字化管理，為城市規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)營管理提供可持續(xù)發(fā)展的信息化服務(wù)，減少信息孤島，大力提高城市空間信息共享和利用水平，提高城市整體信息化管理和經(jīng)營管理水平。

2　城市三維地理信息系統(tǒng)在我國城市規(guī)劃中的應(yīng)用

2.1獲取三維數(shù)據(jù)

第一，獲取三維數(shù)據(jù)必須借助激光雷達(dá)系統(tǒng)來完成，該系統(tǒng)包括了數(shù)碼相機(jī)以及高精度的慣導(dǎo)系統(tǒng)，還有GPS的定位系統(tǒng)和激光掃描儀，這些系統(tǒng)能夠確保激光雷達(dá)的系統(tǒng)具備數(shù)字影像。第二，通常情況下，進(jìn)行測(cè)量影像時(shí)，其中近景指的是距離不大于100m的攝影。這種拍攝影像的方法需要圍繞同一個(gè)地物，然后從不同的方向開展拍攝，使之形成的影像能夠具有多層度。第三，設(shè)計(jì)建筑規(guī)劃的圖紙，在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)圖紙里面包含了所有設(shè)計(jì)、規(guī)劃的數(shù)據(jù)信息，這種數(shù)據(jù)信息為建筑物的規(guī)劃提供了參考，屬于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。第四，利用所規(guī)劃城市的大比例尺的地形圖，可以獲取該城市二維信息，而這些信息則包含了建筑物各個(gè)角點(diǎn)的平面坐標(biāo)以及平面輪廓。

2.2構(gòu)建城市三維模型

構(gòu)建城市的三維模型常常采取B/S模式，利用Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)終端的使用和連接數(shù)據(jù)發(fā)布的服務(wù)器，與此同時(shí)，在瀏覽器中可以為用戶提供一些查詢服務(wù)和數(shù)據(jù)瀏覽的業(yè)務(wù)等，應(yīng)用三維模型主要包括了:第一，應(yīng)用服務(wù)功能，這項(xiàng)功能利用了空間網(wǎng)絡(luò)的三維數(shù)據(jù)信息端口，為使用者提供了使用服務(wù)。第二，功能展示，該功能大多被用來提供良好截面，并支持三維系統(tǒng)順利進(jìn)行三維數(shù)據(jù)的信息展示，然后通過多媒體的屏幕展示出三維建模圖形。數(shù)據(jù)瀏覽系統(tǒng)提供了很多瀏覽的方式。如:飛行模式、環(huán)視以及繞視、步行模式等。三維空間的分析主要是向三維模型提供空間的量算，量算的內(nèi)容包括了三維模型的長度、高度和距離。信息的查詢能夠?qū)σ?guī)劃的建筑物及其屬性進(jìn)行查詢，若輸入了建筑物名稱就能夠?qū)ㄖ镞M(jìn)行定位，亦或者進(jìn)行建筑的選擇等，另外，也可以為其他的業(yè)務(wù)提供可擴(kuò)展端口，以便各功能的擴(kuò)展需求。第三，數(shù)據(jù)模塊。數(shù)據(jù)模塊是通過地形數(shù)據(jù)的融合軟件，將高程的數(shù)據(jù)、遙感影像的數(shù)據(jù)充分融合成為三維模型之后，再進(jìn)行壓縮處理，形成MPT。系統(tǒng)的總體框架圖如圖1。

圖1　系統(tǒng)總體框架圖

2.3創(chuàng)設(shè)三維場(chǎng)景

其一是創(chuàng)建城市的三維地形的場(chǎng)景，采用數(shù)字高程模型以及數(shù)字正射影像來進(jìn)行高精度的城市三維場(chǎng)景的建設(shè)，DOM數(shù)據(jù)和DEM都必須使用image格式，也可以采用GEOTIFE格式。若采用GEOTIFE格式，那么GEOTIFE壓縮比一定要控制為1∶1，防止影像的精度受到一定的影響。進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以及數(shù)據(jù)編輯的時(shí)候，一般使用遙感的數(shù)據(jù)處理，其中處理內(nèi)容包括了DOM、DEM的坐標(biāo)和格式的準(zhǔn)確切換。其二，建筑物的三維模型建筑，按照城市的實(shí)際規(guī)劃需求，把三維模型的創(chuàng)建劃分成標(biāo)志性的建筑物模型和建筑物的粗略建模。其中，進(jìn)行城市標(biāo)志性的建筑物模型要借助3dsMax的軟件，然后根據(jù)實(shí)際的需求選擇建筑物，并用數(shù)碼相機(jī)拍攝建筑物，然后借助3dsMax的軟件創(chuàng)建模型，使其形成3DS格式的模型。此外，擴(kuò)展模塊可以把格式轉(zhuǎn)換為X格式，在標(biāo)志性建筑物模型建立的過程中，建模紋理可能減少。對(duì)于一些建筑物的粗略建模則通常采取TerraExplorerPro進(jìn)行創(chuàng)建，這種創(chuàng)建模型的技術(shù)要按照建筑物實(shí)際的情況，然后勾畫建筑物大概的輪廓，再使用圖像處理的軟件對(duì)數(shù)碼相機(jī)所拍到的建筑物紋理進(jìn)行處理，然后粘貼，最后形成三維模型。這種技術(shù)可以按照用戶要求進(jìn)行修改模型，但是采用這種技術(shù)建立的模型，設(shè)計(jì)不夠精確。

3　結(jié)語

三維可視化技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的一門新的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)。本文對(duì)數(shù)字地圖的三維可視化作了一些初步探討，著重于LOD技術(shù)和可視性分析的應(yīng)用等有關(guān)問題?；谌S地理系統(tǒng)，可以清晰直觀地顯示規(guī)劃地區(qū)及其周邊情況，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。并將規(guī)劃成果直觀地呈現(xiàn)給用戶。

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-280-1