林業數據中三維影像制作

韓朝暉

(山東省國土空間數據和遙感技術中心，山東 濟南250014)

1 三維GIS在林業中應用的意義

隨著科技的發展，地理信息系統（簡稱GIS），在林業系統各方面，如森林資源管理、營造林、公益林管理、防火指揮等，有著廣泛的應用，日漸系統化發展。隨著計算機技術的發展，GIS三維顯示技術的不斷發展，林業信息空間三維可視化成為如今林業GIS應用的重要特征之一。三維可視化技術使傳統二維的、靜態的地圖表示向三維的、動態的場景表示方向發展，利用虛擬現實技術在信息數據庫支持下立體空間化的顯示各種林業數據，更直觀的體現林業資源，使林業工作者更有效的了解數據體現的現實意義。

在三維GIS中，與二維GIS中定義在二維平面上的目標具有完全不同的性質。三維影像就是利用二維的影像數據和矢量數據，疊加高程信息，立體直觀逼真的反應數據的空間位置和時空分布。所謂的二維即平面位置的（x,y），三維不僅反映空間物體或對象的平面位置（x,y），同時反應高程信息(z)。即表達空間對象間的平面關系，而且能描述和表達它們之間的垂向關系。目前，在很多三維影像的制作后導入數據庫，利用三維模型軟件不僅可以從各個方位觀察圖形圖像的效果,還能夠按照具體的飛行路線觀察圖形圖像的動態變化。

在林業三維影像制作上，所謂的Z坐標即通過添加TIN和DEM數據來實現，使我們可以很清楚的了解林地所在的地形、海拔、坡度坡向，對林地所在的地區的面積體積有更直觀有效的了解。因此對于林業造林規劃、生物多樣性、退耕還林等林業項目具有更有效客觀的指導作用

2 三維影像生成軟件

這里重點介紹的三維影像生成是為了實現林業動態監測系統中的立體三維展示，利用Super3D Builder軟件生成ive格式的數據，導入數據庫，實現林業信息三維化數據展示。

Super3D Editor具有三維GIS軟件和虛擬現實仿真軟件的功能，是個三維數據編輯軟件。Super3DEditor將多種來源的三維物體模型數據組裝到一個大的三維場景中，采用所見即所得的編輯模式，直接編輯各個三維物體的屬性，集中優化三維場景的組織結構。

Super3D結構組成

Super3DEditor中的數據以數據鏈表樹的方式組織，鏈表樹中的節點表現為不同類型的數據節點，通過定義數據節點實現三維數據的表達，這些節點具有通用的屬性。Super3DEditor支持海量的三維數據（包括貼圖紋理），快速、逼真的渲染效果，支持網絡數據存儲和讀取。Super3DEditor有空間分析功能，包括查詢、距離和面積量算、通視分析、動態標繪等。

Super3DBuilder軟件就是它的衍生版/精簡版。Super3DBuilder軟件，包括Super3DBuilder模型編輯器，大地形生成工具，矢量文件轉換工具等。三維影像數據主要使用大地形生成工具，也就是Make Terrain。

大地形生成工具MakeTerrain，窗口如下圖所示：

大地形生成工具（MakeTerrain）是根據地面影像(Image)和數字高程模型(Dem)生成三維地形的工具，用戶可以填寫對話框參數或者直接寫批命令文件轉換數據。

3 數據準備、處理及三維影像生成

3.1 數據準備及其要求

(1)數據準備，需要有tif格式的影像數據，tif或者img格式的dem文件，最好文件格式一致；

(2)所有數據坐標轉換為WGS_84坐標系；

(3)使用Arcgis或者Erdas軟件對影像數據進行修邊等前期的處理，影像留白處需要剪裁；

(4)影像底圖、大地模型的索引shp文件。

3.2 定義數據分區范圍

在Arcgis中使用arcmap打開底圖還有subtile11.shp文件，查看圖框范圍。這里subtile11這個文件，是利用特定的算法，演算出來的一個圖形分區文件，山東省處于第11層圖形分區中可以分為500多個分塊。對于全省的三維圖形，每次處理生成一個分塊的三維數據。

3.3 三維影像生成

使用MakeTerrain，根據軟件要求導入dem及所需的tif影像數據，根據所在區域要求，填入extent中所需的 x、y、width、height數值，creat batch file，生成一個.bat軟件，運行如下批處理命令。

至此，即在指定的文件夾中生成需要的model.ive文件。生成的ive文件，雙擊可以自動用Super3DBuilder模型編輯器打開，也可以打開軟件，在group中導入模型文件。查看生成文件是否正確。下圖及所生成的三維影像，更直觀立體的顯示里該地區的地形地貌和森林數據信息。

4 林業三維影像應用中存在的問題

由于三維影像的處理設計方面比較廣，涉及復雜的空間數據關系、基礎數據處理、軟件的應用、等高線數據的矢量化、高程標注的處理、最新最準確的影像數據的獲得等等，三維數據的生產需要海量數據的處理，這些對計算機軟硬件有很高的要求，以及數據生產處理的需要大量的時間。目前由于軟硬件的限制，數據獲得及其處理，比較緩慢，使得林業在三維GIS的應用上還有一定局限性。隨著科技的進步，這些問題在不久的將來一定會得到更快更好的解決，科技林業的發展也會迎來更好的明天。