數字城市建設中的三維數據編碼標準研究

吳 列 高文娟 周滔滔

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610021)1;

(四川測繪地理信息局測繪技術服務中心，四川 成都 610031)2;

(達州市住房和城鄉規劃建設局，四川 達州 635000)3

1.引言

數字城市是以地理空間框架為定位基準，集成了城市自然、社會、經濟、人文、環境等綜合信息，數字城市是推動整個國家信息化的重要手段，是智慧城市的基礎。二維數字城市建設在處理一些涉及三維信息方面的城市規劃、市政管理、應急響應問題時存在著諸多局限，研究和開發服務城市各個應用領域的城市三維地理信息系統受到人們的關注，但三維地理信息系統要管理地形、影像、三維城市模型及其紋理數據，3DGIS的數據量多是二維GIS數據量的幾百倍，甚至是上千倍。對于一個城市來說，這些三維數據往往達到TB級，如何組織和管理這些數據是目前3DGIS的核心問題，有效的數據編碼標準是提高組織和管理的有效方法。

2.三維數據編碼原則

三維數據編碼是為了實現計算機管理，對管理對象用數字給予規則定義，以便于計算機的識別和管理，主要遵循以下基本原則。

繼承性 (標準化):進行分類和編碼時，最好繼承現有的規則，如:國際標準、國家標準和行業標準并進行吸收和利用。

唯一性:編碼的唯一性決定了數據的唯一性。

實用性:編碼規則既要符合邏輯性、科學性和合理性，又要同時滿足直觀性、易用性，過代碼可初步獲取編碼對象的基本信息。

統籌性:梳理編碼對象的各種分類方法，統籌考慮采用不交叉的屬性分類作為編碼依據。

擴展性:無論哪種數據編號，都需要有擴展性和穩定性。好的系統可以長久使用，這就要避免隨著數據量的越來越大，編碼不夠或者重復的情況發生［1］。

3.編碼標準的制定

3.1 三維數據幾何分類。目前，與地理空間位置或特征相關聯的空間地物包括:地表的各種人工和自然地物和地下的各種地質現象和人工現象。3DGIS就是要處理從這些空間地物中抽象出來的各種空問對象。通過對地理實體或現象及它們的相互關系、分布特征、空間特征進行分析和抽象，可把空間對象定義為如下幾種類型［2］:

(1)點狀地物。點是0維幾何元素.它是三維數據模型中最基本的元素，曲線、曲面或其它形體均可用有序點集表示。點狀地物是0維空間目標，包括獨立地物點、結點。在點元素的基礎上加上屬性編碼和屬性表構成狀地物。

(2)線狀地物。弧段是一維幾何元素，由其起結點和終結點加一系列有序點集表示。弧段一般沒有屬性意義，它可能是某線狀地物、面狀地物或體狀地物的一部分。線狀地物是一維空間目標，由一條或若干條弧段組成，有自己的屬性編碼和屬性表。

(3)體狀地物體是三維幾何元素，由封閉表面圍成的空問，也是歐氏空間中非空、有界的封閉子集，其邊界是有限面的并集。體狀地物是在體元素的基礎上包含了自己的屬性信息。

3.2 三維數據編碼標準。本系統設計的三維數據編碼共21位數字，主要包括:編碼對象位置、幾何類型、所屬地名地址類別、skyline軟件調用樣式等基本信息。

3.2.1 編碼規則與含義

(1)第1－12位。編碼目的:確定地理位置

編碼規則:1－12位為行政區劃代碼，采用中華人民共和國國家統計局頒布的最新的《行政區劃代碼》。

(2)第13位。編碼目的:確定幾何類型

編碼規則:按照三維對象的幾何類型分類，編碼規則參見表3－1

表3 －1 幾何類型分類編碼對應表

(3)第14－15位

編碼目的:對應地名地址

編碼規則:按照三維對象的所屬地名地址大類，編碼規則參見表3－2:

表3 －2 地名地址分類編碼對應表

(4)第16－20位。編碼目的:每一個三維模型一個唯一的編碼標識。

編碼規則:流水號

(5)第21位。編碼目的:確定skyline軟件調用樣式和配圖方法。

編碼規則:按照三維對象的skyline樣式 (Type)分類，編碼規則參見表3－3

表3 －3 skyline樣式 (Type)分類編碼對應表

3.2.2 標準編碼樣例。以四川省成都市錦江區督院街街道青石橋社區00416號電線桿為例，編碼及說明如圖3－1

圖3 －1 標準編碼樣例

4、結語

基于數據庫的三維數據管理模式可以克服傳統文件管理模式在安全、共享方面的不足，方便對三維數據的快速查詢、分發和可視化，在二三維數據通過空間位置實現聯系的基礎上，本文提出的這種按照對象類型進行分類編碼和管理方法，更可以通過地名地址形成屬性上的關聯，能夠高效、便捷地管理數字城市建設中的三維數據。

［1］淺談數據編碼的重要性［z］.企望快報，2011，41期.

［2］張山山，劉文熙.三維地理信息系統矢量數據組織［J］.西南交通大學學報，2000，第5期:505－508.