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三維技術(shù)對地理信息的應(yīng)用論文
１數(shù)據(jù)的組織
對于Ｓｋｙｌｉｎｅ軟件，其處理數(shù)據(jù)的主要對象是空間數(shù)據(jù)，而空間數(shù)據(jù)具有種類繁多、數(shù)據(jù)量大、組成復(fù)雜等難操作點(diǎn)，針對這些，Ｓｋｙｌｉｎｅ采用了自身特有的方式來存儲數(shù)據(jù)［１２］。同時，因?yàn)樵谌S場景的建立過程中需要航空影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)不僅容量巨大而且組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需要建立空間數(shù)據(jù)庫對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有序的管理，為后期平臺運(yùn)行提供巨大的支持。而平臺設(shè)計(jì)中采用的廣東省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫［１１］，是采用最先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理軟件和最合適的平臺支撐，采用統(tǒng)一的規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能準(zhǔn)確的銜接不同比例尺實(shí)體之間的邏輯聯(lián)系。
２三維場景數(shù)據(jù)的處理
三維場景在本系統(tǒng)中所起到的重要作用是毋庸置疑的。所以必須按照系統(tǒng)所要求的規(guī)格精確細(xì)致地建造三維模型。三維模型是各種人工或天然的地物在計(jì)算機(jī)三維空間中的虛擬表現(xiàn)。構(gòu)建三維模型的目的在于可提供給使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺的感受，使用者在身臨其境的感覺中獲取空間的多種參數(shù)。虛擬環(huán)境的建立則是虛擬仿真技術(shù)的核心內(nèi)容，除了滿足使用者的沉浸感，還需滿足系統(tǒng)的交互性和實(shí)時性。三維場景需要在多種數(shù)據(jù)的支持下構(gòu)建，包括指定區(qū)域的遙感影像﹑數(shù)字高程模型﹑實(shí)地量測所得的地形圖﹑地物紋理數(shù)據(jù)等。三維場景是整個系統(tǒng)的核心，所有功能的實(shí)現(xiàn)都是圍繞著它展開的，它的成敗對于整個系統(tǒng)來說有著至關(guān)重要的作用。三維場景的質(zhì)量直接體現(xiàn)在漫游效果中，三維場景要做到盡可能的給使用者一個真實(shí)、客觀的場景重現(xiàn)，特別要注意在外形和質(zhì)感方面盡量細(xì)致。
３平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)是ＧＩＳ的必不可少的組成部分，而三維地理信息平臺和二維地理信息平臺相比，最大的特點(diǎn)是具有更好的直觀性，所采用的數(shù)據(jù)更加復(fù)雜龐大。
３．１平臺數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)
三維地理信息平臺除卻必須調(diào)用到的矢量數(shù)據(jù)意外，還需要可以任意角度觀察的三維景觀，三維景觀的設(shè)計(jì)流暢框架如圖１所示。三維景觀的構(gòu)建需要用到數(shù)字高程模型和高分辨率遙感影像來表現(xiàn)，而城市建筑物還必須用到三維建筑模型疊加在三維地表上來進(jìn)行表示。同時，對應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)，甚至包括地名數(shù)據(jù)、興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)等也必須用來對三維場景進(jìn)行配置，這樣才能使得三維地理信息平臺具備定位和瀏覽功能。平臺的主要集成數(shù)據(jù)有：（１）地形景觀數(shù)據(jù)。廣東省國土資源廳在本次設(shè)計(jì)中提供了覆蓋全廣東省范圍的５米格網(wǎng)間距的ＤＥＭ（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量約為６０ＧＢ；同時，還提供了約８００ＧＢ覆蓋全廣東省范圍的ＤＯＭ（數(shù)字正射影像圖）。（２）三維城市模型數(shù)據(jù)。目前，廣東省國土資源技術(shù)中心的城市三維模型數(shù)據(jù)覆蓋了清遠(yuǎn)、汕頭、梅州等１０個市城區(qū)約１２０平方公里左右，建筑物模型有１０００００多棟，模型文件大小總數(shù)據(jù)量超過１００ＧＢ。后期，其他城市的模型也將會被陸續(xù)補(bǔ)充。（３）矢量專題數(shù)據(jù)。在三維景觀中，可以利用矢量專題數(shù)據(jù)在三維地表進(jìn)行疊加，進(jìn)行空間展示和分析。（４）地名地址及ＰＯＩ數(shù)據(jù)。廣東省國土資源廳根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，制定了全廣東的地名地址數(shù)據(jù)庫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文檔，并通過將采購的導(dǎo)航ＰＯＩ數(shù)據(jù)與全省地名數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和融合后，建立了覆蓋全省的地名地址及ＰＯＩ數(shù)據(jù)庫。
３．２三維地表的構(gòu)建
在三維地理信息系統(tǒng)中，地形不僅僅起到一個場景顯示的作用，而且也是多項(xiàng)三維空間分析的基礎(chǔ)，同時也是建立整個三維場景的基礎(chǔ)，因此地形的建立在本系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。所謂地形建模就是在要建立三維場景的指定地域，按照一定的建模算法，采集該區(qū)域的地形和航空影像數(shù)據(jù)，從而逼真地反映該區(qū)域內(nèi)地形的起伏。本文中所建立三維地形的方法是利用Ｓｋｙ－ｌｉｎｅ組件對前期采集并處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并最終生成具有真實(shí)感的廣東省三維地形場景。其中主要采了Ｓｋｙｌｉｎｅ軟件中的ＴｅｒｒａＢｕｉｌｄｅｒ和ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ組件，ＴｅｒｒａＢｕｉｌｄｅｒ可以通過疊加航片、衛(wèi)星影像、數(shù)字高程模型以及各種矢量地理數(shù)據(jù)為用戶創(chuàng)建一個現(xiàn)實(shí)影像的、帶地理參考的、精確的三維數(shù)據(jù)場景，并將其生成的三維數(shù)據(jù)場景提供給編輯工具ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ，在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ中添加各種地物信息，通過ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ將影像、高程模型、矢量數(shù)據(jù)、三維模型等數(shù)據(jù)有機(jī)地組合在一起，最終生成三維地理信息場景的工程文件。
�。常橙S模型的構(gòu)建
本文的三維平臺設(shè)計(jì)中所建立的三維模型采用了３ＤＳＭＡＸ軟件，３ＤＳＭＡＸ是Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司開發(fā)的基于ＰＣ系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件，具有非常強(qiáng)大的３Ｄ處理功能。其中所建立的三維地物模型結(jié)構(gòu)非常細(xì)致、紋理?xiàng)l路清晰、完全可以精確的描述地物的形狀狀態(tài)。其處理步驟如下：（１）對前期采集的實(shí)景影像圖進(jìn)行紋理處理，以保證后期順利導(dǎo)入３ＤＳＭＡＸ；（２）把ＣＡＤ底圖導(dǎo)入３ＤＳＭＡＸ中，建立起地物模型；（３）把紋理處理過后的影像全面準(zhǔn)確的映射至３ＤＳＭＡＸ建立的地物三維模型；（４）最后把建立好的模型導(dǎo)出，方便在其后在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒ上為三維地表添加地物模型。
３．４三維場景的構(gòu)建
平臺中使用ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ進(jìn)行三維場景的構(gòu)造，其步驟如下：（１）把ＴｅｒｒａＢｕｉｌｄｅｒ所導(dǎo)出的三維地表數(shù)據(jù)通過ＴｅｒｒａＧａｔｅ發(fā)布為服務(wù)。然后在ＴｅｒｒａＥｘ－ｐｌｏｒｅｒＰｒｏ中連接該地形服務(wù)；（２）將需要疊加的圖層用ＡｒｃｇｉｓＳｅｒｖｅｒ發(fā)布為標(biāo)準(zhǔn)的ＯＧＣ－ＷＦＳ服務(wù)，然后根據(jù)系統(tǒng)需要使用的圖層在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ中為場景添加二維矢量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)屬性配置；（３）把３ＤＳＭＡＸ模型數(shù)據(jù)利用ＴｅｒｒａＥｘ－ｐｌｏｒｅｒＰｒｏ批量轉(zhuǎn)換為ｓｋｙｌｉｎｅ的ｘｐｌ２格式，并發(fā)布為網(wǎng)絡(luò)地址。然后在ＴｅｒｒａＥｘｐｌｏｒｅｒＰｒｏ的三維地形場景中，添加模型定位點(diǎn)的ＷＦＳ服務(wù)，并在對應(yīng)的屬性就行配置，以便在顯示中加載對應(yīng)的模型文件；（４）對最終形成的三維場景數(shù)據(jù)保存為ＦＬＹ格式工程文件。本文來自于《北京測繪》雜志。北京測繪雜志簡介詳見
３．５三維平臺的發(fā)布
三維地理信息公共平臺因?yàn)閿?shù)據(jù)量龐大，計(jì)算要求非常的高，所以最好配置高性能的服務(wù)器集群來進(jìn)行發(fā)布。服務(wù)器需要安裝ＳｋｙｌｉｎｅＴｅｒ－ｒａＧａｔｅ組件以及ＡｒｃＧｉｓＳｅｒｖｅｒ軟件，以及Ｍｉ－ｃｒｏｓｏｆｔ的ＩＩＳ服務(wù)（ＩｎｔｅｒｎｅｔＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｒｖ－ｉｃｅ，本文所用的是ＩＩＳ７）。通過ＩＩＳ，ＦＬＹ格式三維場景文件可以發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)ＷＥＢ地址中，而使用者可以通過在ＰＣ安裝Ｓｋｙｌｉｎｅ的客戶端在Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＩＥ中進(jìn)行瀏覽（如圖２）。
４結(jié)束語
本文通過把基于Ｓｋｙｌｉｎｅ的三維技術(shù)應(yīng)用于廣東省信息地理公共平臺建設(shè)中，清楚地展示了三維平臺的所用的關(guān)鍵技術(shù)，包括：數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，三維地表設(shè)計(jì)，三維模型設(shè)計(jì)等。三維信息服務(wù)的集成也導(dǎo)致了地理信息的使用門檻的降低，開創(chuàng)了廣東省地理信息服務(wù)的新模式。
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