基于SuperMap構建城市三維GIS應用平臺研究

權亞楠

摘要：隨著信息科技的發展，傾斜攝影測量技術在建筑工程、市政路橋、市政水暖及燃氣管道工程、城市規劃等領域中得到了廣泛的應用，與傳統實地測繪相比，不僅提高了工程數據的精準度，而且大大減少了外業工作量，提高了工作效率。傾斜攝影技術使大范圍三維建模成為現實，越來越多的城市實景三維模型開始陸續建成，用戶不再滿足于簡單的實景瀏覽。本文從實際應用出發，基于SuperMap提出構建某縣級市城市實景三維應用平臺的建設方案，論述了系統平臺的建設思路、平臺構建方案以及系統應用功能。

關鍵詞：傾斜攝影;實景三維;SuperMap

一、 緒論

隨著計算機、物聯網以及城市實景三維模型技術的飛速發展，越來越多的城市已經開始對城市進行智慧化升級，傳統的數字城市難以滿足用戶對日益增長的信息的進行高效的利用，三維數據憑借其立體、直觀、真實的視覺效果相比于二維數據受到越來越多的關注。由超圖軟件公司開發的SuperMap大型地理信息系統軟件平臺，因其具有以二三維一體化GIS技術為基礎框架，進一步拓展二三維一體化數據模型，融合傾斜攝影、BIM、激光點云等多源異構數據，賦能全空間的三維GIS應用的優勢，本文將采用SuperMap作為系統的開發平臺，提出一套基于SuperMap軟件的城市三維GIS應用系統的解決方案，通過整理內外業獲取得城市地理信息數據以及相關的業務數據，構成三維系統的底層數據，然后通過SuperMap的三維開發組件，將城市規劃管理功能集成起來，實現對城市高效的管理與分析，提高整個城市規劃建設的管理與決策水平。

二、三維GIS應用平臺構建思路

系統建設主要分為兩個方面，分別為基礎地理數據的建設與系統軟件的開發。三維GIS應用平臺生產方案主要包括數據的采集、三維模型的制作、數據的質檢以及系統研發四個步驟。其中三維GIS應用系統的數據主要來源于以下幾個方面：衛星遙感影像、RCD30傾斜相機通過航空攝影拍攝的傾斜影像、現場補拍的紋理照片、實地調繪城市三維模型各種屬性信息、數字高程模型，通過傾斜攝影測量三維建模還可以大大降低外業調繪的工作量。三維模型制作是構建三維GIS應用平臺的基礎，三維模型包含城市地形信息以及城市的實景三維模型，其中實景三維模型有具有城市建筑、城市道路和輔助修飾模型等。地形信息包含城市的地面起伏、山體、水系和植被等地貌，利用超圖軟件將正射影像與數字高程模型相疊加，構成城市的地形景觀場景，通過創建緩存文件使其能夠高速加載。三維模型的構建主要使用街景工廠、DP-Modeler軟件完成，首先將RCD30傾斜相機拍攝獲取的傾斜影像經過處理，導入到街景工廠中，然后通過空三操作，使影像創建連接關系，接下來進行點云構建、三角網構建、三維白模創建和紋理貼圖等步驟，建成帶有實景紋理的城市三維模型，建模精度能夠滿足平臺數據采集需求。對于重點的城市中心區域，通過現場實地補拍照片，利用DP-Modeler實現精細建模，能夠呈現出更加精細的紋理信息，結合軟件建模功能還實現現實與虛擬相結合，在實景模型中虛擬建模實現平臺的規劃展示功能。建模過程中采用的重點技術如下：

1）LOD技術：街景工廠三維模型建模采用LOD技術，能夠在不同層次顯示模型的細節，對于城市級別數據的加載更加流暢。

2）軟件綜合建模：在建模過程中采用街景工廠與DP-Modeler相結合的技術，基礎城市邊緣模型采用街景工廠生產獲取，城市中心區域采取DP-Modeler單體化精細建模技術，使其能展示更多的細節。

三、系統研發及功能實現

（一）系統研發

本系統采用C/S的技術框架，集成了數據庫技術、二三維一體化技術、多媒體集成技術等。系統采用超圖軟件公司的SuperMap iObjects軟件作為開發平臺，以Visual Studio 2010為開發工具，以C#作為編程語言，結合COM開發技術，根據用戶的實際要求和方案的設計進行二次開發。采用基于C/S的架構模式及復用性高的組件技術，提高平臺的靈活性、開放性和擴展性。整個平臺分為GIS基礎功能、查詢功能模塊、空間分析模塊、規劃審批模塊和應急處理模塊五個功能模塊。

（二）基礎功能

平臺通過三維建模實景展現了城市的三維場景，同時提供包括三維場景的瀏覽、三維量測、視覺變換、模型導入、圖層管理等基本地圖功能，幫助用戶快速了解城市的具體情況，具體功能主要體現在以下幾個方面：

1）查詢功能

平臺提供信息查詢定位功能，用戶可以通過查詢具體的信息或地理實體的屬性實現快速定位。用戶還可以通過新建注記等方式實現興趣點的保存，方便用戶可以隨時調用。具體的查詢方式包括名稱查詢、屬性查詢、興趣點查詢、距離查詢、面積查詢、用地紅線查詢、地塊查詢等，還可以進行多條件查詢，提高查詢精度。

2）空間分析

系統提供針對三維模型與地形數據的空間分析，分析結果以窗口形式直觀的展示給用戶。具體功能包括日照分析、通視分析、可視域分析、天際線分析、限高分析、用地紅線分析、緩沖區分析、樓宇替換等空間分析功能，為規劃的編制審批、建設項目的審批提供決策的依據。

3）規劃審批

GIS應用平臺可以導入自定義的CAD、SHP等矢量類型數據，三模數據具有一定兼容性。通過導入矢量數據和三維模型數據，可以實現規劃數據的分析、不同設計方案的多屏對比以及規劃方案的替換等功能。具體包括方案對比、方案指標對比、二維資料聯動、高度及位置調整等規劃審批常用功能。

4）應急處理模塊

為防止系統出現故障或供電中斷等突發狀況，系統提供處理發生意外狀況的功能。具體措施包括備用電源設備、數據備份、數據應急恢復等功能，為系統的平穩安全運行提供保障。

結束語

本文將城市實景三維模型與二維矢量數據、地形數據、業務應用數據集中整合到三維GIS應用平臺中，實現了城市的數字化、三維化、智能化，也為城市的管理與規劃提供了一個高效的工具，通過平臺能實現城市的是三維展示、查詢、空間分析、規劃審批、應急處理，為城市規劃設計、管理、應急救援提供基礎平臺及依據。利用三維GIS應用平臺，為決策者提供了方便直觀的管理方式，能夠對城市的建設和發展起到關鍵的作用，也為其他城市起到了很好的借鑒。

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