臺州市區三維查詢信息系統設計與實現

浙江省工程物探勘察院 蔡林濤

浙江省地理信息中心 葉遠智

浙江省國土資源廳信息中心 嚴慶良

臺州市區三維查詢信息系統設計與實現

浙江省工程物探勘察院 蔡林濤

浙江省地理信息中心 葉遠智

浙江省國土資源廳信息中心 嚴慶良

一、引言

目前，信息化浪潮正以超乎人們想象的勢頭席卷全球，知識經濟、信息時代已被人們全面認識和接受，可持續發展已成為各國、各地區最關心的課題之一，人類需要站在更高的位置全面、客觀、綜合地了解和認識我們賴以生存的地球、區域和城市，對社會發展和經濟建設進行全面規劃，對出現的各種復雜問題尋找對策和思路 。一方面，數字地球、數字區域、數字城市、虛擬地理環境等新概念不斷涌現并被人們賦予新的內涵，這些概念或目標將為我們認識地球或區域提供一種新的方法。另一方面，現代科學技術的發展，特別是寬帶計算機網絡技術、大規模存儲技術、高分辨率衛星遙感技術、地理信息系統技術的飛速發展，為這些概念和目標的實現提供了強有力的技術支持。

地理信息系統作為一種空間型、基礎型的信息系統，可以彌補傳統管理信息系統（MI S）的不足：將城市資源與環境、城市基礎設施和社會各組成要素集成或整合到電子地圖上，能直觀地表達和揭示這些信息所隱含的規律，為政府、企業的管理和決策提供技術支撐。基礎地理信息為各種信息資源的空間定位和空間分析提供了統一的基礎，也為各種信息資源的整合提供統一的空間載體或平臺。

臺州市信息化建設自2006年大規模啟動以來，由于領導重視已取得實效，到目前為止規劃管理信息系統、基礎地理信息系統均已經通過專家驗收。伴隨著互聯網技術、計算機技術、3 S（GI S/R S/GP S）技術、虛擬現實、航空與航天技術等的飛速發展，給地理信息技術帶來前所未有的變革，利用高分辨率衛星影像以及航空像片，通過對影像的平面、高程、結構、色彩等的數字化處理，按照統一坐標無縫拼接而成可以迅速建立三維景觀。人們可以直觀地從三維景觀上判讀出山川、河流、樓宇、道路，突破平面地圖對空間描述二維化、三維空間尺度感差、沒有要素結構與紋理信息等諸多限制。

為更好地滿足臺州市規劃管理業務的需要，同時滿足全市范圍內其他專業部門日益增長的三維地理空間數據服務的需要，臺州市建設規劃局提出了利用現有基礎地理信息數據庫中的影像和DEM數據等基礎地理信息數據，結合規劃專題數據，建設臺州市區三維查詢信息系統。系統的建成將為“數字臺州”的建設提供全市三維立體框架的地理信息服務，同時也將極大地提高臺州市建設規劃局的規劃業務水平。

二、建設現狀

1、數據現狀

（ 1）基礎地理信息數據

目前臺州市約有600平方公里，13000余幅1：500 DLG數據已經按相關的數據整理與建庫規范要求入庫。同時省測繪局提供的臺州市1：10000 DLG、1：10000 DEM、1：10000 DOM已經轉換為臺州獨立坐標系，并存儲于基礎地理信息數據庫中。臺州市現有的Spot5影像數據及其它高分辨率影像（如Quick Bird）已經完成數據建庫。

（2）規劃專題數據庫

現有的28個規劃編制成果已錄入至規劃成果檔案庫，其中18個錄入到規劃成果空間庫（分區規劃3個、專項規劃3個、控制性詳細規劃12個，面積分別為430平方公里、730平方公里、64平方公里）；相關政策法規全部建庫；在建項目和已建項目已經開始著手入庫。

2、系統現狀

臺州市建設規劃局現有系統主要包括臺州市規劃管理信息系統、臺州市基礎地理信息系統。臺州市規劃管理信息系統和臺州基礎地理信息系統通過X ML語言的方式進行了相關的數據集成，臺州市區三維查詢信息系統也將采用這種方式與兩系統進行集成。

三、三維平臺選型

針對三維可視系統的具體需求進行分析，選擇了美國Skyline公司的Terra Suite系列軟件產品作為系統的三維城市軟件平臺。Terra Suite靈活、簡便的建模工具、穩定的軟件功能、組件化的軟件體系、便捷的技術拓展優勢是本項目三維GIS軟件選型的關鍵依據。

Terra Suite系列軟件產品可利用航空影像、衛星數據、數字高程模型（DEM）和其它的三維或二維信息源以及GI S數據等創建的一個交互式環境。它能夠允許用戶快速地融和數據、更新數據庫，并且有效地支持大型數據庫和實時信息流通訊技術，此系統還能夠快速和實時地展現給用戶三維地理空間環境。Terra Suite是獨立于硬件之外的多平臺、多功能軟件系統。Terra Suite是基于網絡的三維GIS，具有精確的定位查詢、瀏覽、編輯、注釋、打印、空間分析、V R技術、用戶自定義工作界面、基于COM的二次開發以及網絡發布等功能。

四、數據處理

1、數據范圍

臺州位于我國東南沿海，數據覆蓋臺州市全市范圍，地理位置為東經120°11＇-122°00＇、北緯27°2＇-29°19＇之間。

表1 項目建設所需要的數據及覆蓋范圍

2、數據格式

原始影像數據、DEM數據采用Erdas Image或ESRI的Raster Data Set數據格式，矢量數據符合ESRI的Geo Data base數據模型，具體為ESRI Shape格式。其他三維建模數據應符合3D MAX軟件的標準數據格式。

3、場景數據處理

柵格數據處理主要為影像成果（ErdasImage格式）在Terra Builder中進行的處理，包括：

（1）新建TBP工程并設置為Globe模式；

（2）在工程中添加DOM數據，相同精度的DOM需設置正確的疊加顯示關系。為每一塊DOM添加裁切的邊界線，以防止在影像邊緣出現黑邊。為每一塊DOM設置約200米的羽化值，使影像的邊緣過渡更自然；

（3）在工程中添加DEM數據，添加裁切邊界線，并設置200米羽化值；

（4）設置MP T壓制的壓縮率并實施壓制，完成MP T制作。

三維場景數據處理流程圖如下：

圖1三維場景數據制作流程

4、矢量數據處理

該項數據處理主要為滿足矢量數據在三維場景中的疊加顯示，盡量保證在疊加適量數據后，系統能夠高速穩定運行，同時使三維場景有較好的顯示效果，主要處理流程如下：

（1）待處理的矢量要素統一轉換為Shape格式；

（2）線狀要素使用程序進行統一抽稀后并采用人工方式再排查刪除冗余節點；

（3）交通類數據經過二次光滑后，局部地方存在與影像套合欠佳的情況，可按照最新影像數據進行修正；

（4）各類公路上的橋梁和隧道不再單獨表示，直接表示為相應的各類公路；

（5）對全省主干道、省道及以上道路按照影像更新核對，并作統一對象化處理；

（6）在Skyline進行符號設置及參數調整，各類數據在不同視野范圍進行分級顯示；

（7）在Skyline正常配圖后，部分注記可能顯示重疊，為了圖面表示合理，要在Skyline環境下作圖面巡視，一般可對低等級的地名注記做高度屬性個別調整。

5、數據整合

使用TerraExplorerpro工具將所有處理好的數據進行整合，最終完成三維場景工程的制作。

圖2數據整合流程圖

五、系統功能實現

系統采用B S架構進行設計，使用Microsoft Visual Studio2008基于.Net Framework 3.5進行開發，前臺開發采用Javascript語言，后臺開發采用C#。系統主要由以下子系統模塊組成：交互式瀏覽模塊、綜合查詢定位模塊、輔助功能模塊、規劃分析模塊、系統維護模塊，主要以滿足以下四個方面應用。

圖3 系統組織架構圖

(一)基本功能

系統提供靈活、交互式的三維瀏覽漫游模式，同時能提供飛行路線的定制、調整等，系統還應可對瀏覽的速度和飛行速度進行定制。

系統能進行距離量算、面積量算、坡度量算、方案導出等基本的GIS功能。

(二)綜合查詢定位

系統可對地名、行政區、基礎框架要素、各類規劃信息進行綜合查詢。當系統查詢到相關要素時能從所在地以飛行的飛往目標物體或直接跳往該目標。

系統可在三維地圖中拾取所要查詢的地物，快速查詢到該地物的屬性內容。

(三)規劃分析

實現從規劃數據庫實時加載具有空間位置的規劃數據，并將已有的規劃模型加載到規劃場景中；

實現在三維場景中可動態調整三維建筑設計方案；

系統能導入不同三維規劃方案，實現不同三維規劃方案在同一背景場景下的虛擬可視化對比，從宏觀上輔助決策；

在選址階段時，能輔助規劃人員進行地塊的選址；

提供基本的三維GIS通視分析；

提供規劃人員在某一位置進行快速建模的工具；

實現和規劃管理信息系統、基礎地理信息系統進行集成；

實現與規劃管理信息系統進行會議聯審。

(四)系統維護

系統維護采用一站式登錄，可對用戶、角色、功能權限進行相應的管理，同時能對系統參數進行配置管理。

六、結束語

臺州市區三維查詢信息系統通過對臺州市地形地貌大場景的虛擬重建，為有關部門了解臺州市全貌提供了直觀的途徑。系統基于Skyline，在基礎地理信息數據庫的支撐下，通過疊加各類規劃數據及專業管線數據，實現在三維平臺上的綜合查詢定位及規劃輔助分析，為臺州市規劃管理業務提供三維輔助決策。系統的建成為“數字臺州”的建設提供了全市三維立體框架的地理信息服務，同時也極大地提高了臺州市的規劃業務水平。