對城市三維地理信息系統(tǒng)應用的思考

■史晨星

（青海第二測繪院青海西寧810000）

對城市三維地理信息系統(tǒng)應用的思考

■史晨星

（青海第二測繪院青海西寧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分析功能基礎上,結合了城市虛擬景觀的三維場景瀏覽功能,因此,在城市規(guī)劃、市政管理等方面具有相當廣泛的應用前景.在對城市三維地理信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)進行總結的基礎上,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)的設計及其在城市規(guī)劃中的應用。

城市 三維地理信息系統(tǒng) 應用 思考

1　建設的背景

隨著二十一世紀的互聯(lián)網(wǎng)技術、計算機技術、3S（GIS/RS/GPS）技術、虛擬現(xiàn)實、航空與航天技術等的飛速發(fā)展，給地理信息技術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，通過對影像的平面、高程、結構、色彩等的數(shù)字化處理，按照統(tǒng)一坐標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，通過對真實地形、地物的數(shù)字化三維模擬和三維表達，提供給使用者一個與真實生活環(huán)境一樣的三維城市環(huán)境，通過對三維城市的數(shù)字化管理，為城市規(guī)劃、建設與運營管理提供可持續(xù)發(fā)展的信息化服務，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)必須借助激光雷達系統(tǒng)來完成，該系統(tǒng)包括了數(shù)碼相機以及高精度的慣導系統(tǒng)，還有GPS的定位系統(tǒng)和激光掃描儀，這些系統(tǒng)能夠確保激光雷達的系統(tǒng)具備數(shù)字影像。第二，通常情況下，進行測量影像時，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，設計建筑規(guī)劃的圖紙，在建筑規(guī)劃設計圖紙里面包含了所有設計、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角點的平面坐標以及平面輪廓。

2.2構建城市三維模型

構建城市的三維模型常常采取B/S模式，利用Web服務器實現(xiàn)終端的使用和連接數(shù)據(jù)發(fā)布的服務器，與此同時，在瀏覽器中可以為用戶提供一些查詢服務和數(shù)據(jù)瀏覽的業(yè)務等，應用三維模型主要包括了:第一，應用服務功能，這項功能利用了空間網(wǎng)絡的三維數(shù)據(jù)信息端口，為使用者提供了使用服務。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，量算的內容包括了三維模型的長度、高度和距離。信息的查詢能夠對規(guī)劃的建筑物及其屬性進行查詢，若輸入了建筑物名稱就能夠對建筑物進行定位，亦或者進行建筑的選擇等，另外，也可以為其他的業(yè)務提供可擴展端口，以便各功能的擴展需求。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)設三維場景

其一是創(chuàng)建城市的三維地形的場景，采用數(shù)字高程模型以及數(shù)字正射影像來進行高精度的城市三維場景的建設，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。進行數(shù)據(jù)預處理以及數(shù)據(jù)編輯的時候，一般使用遙感的數(shù)據(jù)處理，其中處理內容包括了DOM、DEM的坐標和格式的準確切換。其二，建筑物的三維模型建筑，按照城市的實際規(guī)劃需求，把三維模型的創(chuàng)建劃分成標志性的建筑物模型和建筑物的粗略建模。其中，進行城市標志性的建筑物模型要借助3dsMax的軟件，然后根據(jù)實際的需求選擇建筑物，并用數(shù)碼相機拍攝建筑物，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，擴展模塊可以把格式轉換為X格式，在標志性建筑物模型建立的過程中，建模紋理可能減少。對于一些建筑物的粗略建模則通常采取TerraExplorerPro進行創(chuàng)建，這種創(chuàng)建模型的技術要按照建筑物實際的情況，然后勾畫建筑物大概的輪廓，再使用圖像處理的軟件對數(shù)碼相機所拍到的建筑物紋理進行處理，然后粘貼，最后形成三維模型。這種技術可以按照用戶要求進行修改模型，但是采用這種技術建立的模型，設計不夠精確。

3　結語

三維可視化技術是隨著計算機科學的進步而迅速發(fā)展起來的一門新的計算機圖形技術。本文對數(shù)字地圖的三維可視化作了一些初步探討，著重于LOD技術和可視性分析的應用等有關問題。基于三維地理系統(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)劃設計提供了依據(jù)。并將規(guī)劃成果直觀地呈現(xiàn)給用戶。

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-280-1