城市三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究

潘科

[摘要]在城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，由于人類(lèi)活動(dòng)密集，無(wú)論是城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)，還是災(zāi)害防治，都是需要及時(shí)解決的重要問(wèn)題，因此，傳統(tǒng)的城市發(fā)展模式已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足社會(huì)需求，由此引出了城市三維地理信息系統(tǒng)的技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)城市三維地理信息系統(tǒng)進(jìn)行概述，提出了城市三維地理信息系統(tǒng)的技術(shù)支撐及系統(tǒng)構(gòu)架，以期促進(jìn)數(shù)字城市的建立，更好的推動(dòng)城市進(jìn)步。

[關(guān)鍵詞]城市發(fā)展 三維地理信息系統(tǒng) 系統(tǒng)應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)] TU19 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-152-1

當(dāng)前地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到城市發(fā)展的方方面面，對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市信息化建設(shè)起到了重要的推動(dòng)作用，但傳統(tǒng)的GIS技術(shù)屬于二維形式，對(duì)于空間數(shù)據(jù)的處理也僅限于二維狀態(tài)，由此無(wú)法滿(mǎn)足三維場(chǎng)景的處理需求。隨著三維地理信息系統(tǒng)的推出和廣泛發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)不斷成熟，應(yīng)用的范圍也不斷推廣，對(duì)于城市發(fā)展中的問(wèn)題解決起到了良好的幫助作用。

1三維地理信息系統(tǒng)概述

所謂城市三維地理信息系統(tǒng)，主要是指針對(duì)城市區(qū)域內(nèi)的空間對(duì)象，采用真三維方法進(jìn)行描述，實(shí)現(xiàn)可視化的分析管理模式的地理信息系統(tǒng)。三維地理信息系統(tǒng)是一套完善的系統(tǒng)，不僅能夠在城市規(guī)劃中實(shí)現(xiàn)三維立體的虛擬景觀(guān)瀏覽，讓用戶(hù)切身感受仿真城市中的一切，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)三維化數(shù)據(jù)管理，如搜集數(shù)據(jù)、檢查質(zhì)量、轉(zhuǎn)換坐標(biāo)、數(shù)據(jù)查詢(xún)等，實(shí)現(xiàn)所有相關(guān)數(shù)據(jù)的無(wú)縫轉(zhuǎn)接。除此之外，三維空間分析和三維場(chǎng)景交互也是三維地理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)重要功能，通過(guò)三維空間分析，能夠建立相應(yīng)的三維模型，實(shí)現(xiàn)三維空間的分析與操作，而通過(guò)三維場(chǎng)景交互，則可以在三維空間中針對(duì)場(chǎng)景中的可視化對(duì)象進(jìn)行瀏覽、查詢(xún)和操作。

2城市三維地理信息技術(shù)支撐

2.1三維可視化建模

通過(guò)應(yīng)用三維可視化建模技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市地理信息的準(zhǔn)確搜集和數(shù)據(jù)分析，從而保證監(jiān)測(cè)城市發(fā)展的可靠性。三維可視化建模主要分為紋理建模和幾何建模兩種情況，而城市三維的可視化功能則主要包括地物可視化和地形可視化兩種。當(dāng)前，應(yīng)用最多、最廣的地形可視化技術(shù)是基于真實(shí)地理數(shù)據(jù)的處理技術(shù)，對(duì)于此種技術(shù)措施的應(yīng)用，首先應(yīng)當(dāng)明確數(shù)字高程模型，選取正確的格式，數(shù)字高程模型的特點(diǎn)表現(xiàn)為能夠根據(jù)觀(guān)測(cè)點(diǎn)的疏密問(wèn)題明確地形精度，從而得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，保證地理信息系統(tǒng)的合理應(yīng)用。就城市地區(qū)的地形而言，由于地少人多，地形起伏較小，由此也就能夠保證地形數(shù)據(jù)的搜集與整理可行性，在很大程度上降低了數(shù)據(jù)模型建立難度。在采用三維可視化技術(shù)進(jìn)行地形觀(guān)察時(shí)，可以采用數(shù)字高程模型，并適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大模型中的網(wǎng)格間距，以提升模型的可視化顯示速度，保證數(shù)據(jù)搜集的可行性。

2.2數(shù)據(jù)獲取及管理

對(duì)于城市三維地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，其最終目的在于搜集數(shù)據(jù)，并整理數(shù)據(jù)，為城市各方面的建設(shè)與發(fā)展提供條件，就當(dāng)前三維可視化地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃發(fā)展中的應(yīng)用情況來(lái)看，高程屬性建模及CAD矢量數(shù)據(jù)建模是其中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。在傳統(tǒng)的二維地理信息系統(tǒng)中，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)大量二維數(shù)據(jù)的搜集與管理，因此，對(duì)于三維可視化地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)紋理數(shù)據(jù)獲取及三維對(duì)象重構(gòu)，但由于技術(shù)的局限性，也使得紋理信息的搜集還需要通過(guò)人工方式取得，由此也就在一定程度上增加了任務(wù)量，難以保證數(shù)據(jù)獲取的效率。根據(jù)實(shí)踐研究表明，通過(guò)應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法，也能夠?qū)崿F(xiàn)三維可視化地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的搜集與整理，并逐漸成為數(shù)據(jù)搜集的主要途徑，此種方法值得推廣。

3城市三維地理信息系統(tǒng)

要想將三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)用到城市的規(guī)劃發(fā)展過(guò)程中，形成一套完整的城市三維地理信息系統(tǒng)具有重要意義。

3.1系統(tǒng)構(gòu)架分析

3.1.1數(shù)據(jù)層

對(duì)于城市三維地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，其系統(tǒng)構(gòu)架中最為關(guān)鍵的就是數(shù)據(jù)層，專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)搜集和整理，數(shù)據(jù)層中包含了所有二維地理信息系統(tǒng)所搜集的數(shù)據(jù)，形成了最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，供數(shù)據(jù)的搜索和應(yīng)用。當(dāng)前，對(duì)于二維地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)不斷優(yōu)化，通過(guò)結(jié)合三維地理信息系統(tǒng)形成三維可視化的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而增加數(shù)據(jù)的加載及瀏覽速度，在對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化護(hù)理后，能夠進(jìn)一步的提升系統(tǒng)運(yùn)行水平。城市三維地理信息系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖如圖1所示。

3.1.2業(yè)務(wù)邏輯層

在此層，主要負(fù)責(zé)處理三維地理信息系統(tǒng)中的三維場(chǎng)景，對(duì)需要研究的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定位處理，并查詢(xún)相應(yīng)的屬性，建立模型，形成仿真的三維場(chǎng)景，按照需求進(jìn)行三維測(cè)量，然后應(yīng)用到城市規(guī)劃當(dāng)中。業(yè)務(wù)邏輯層主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)三維地理信息系統(tǒng)的基本功能，以保證三維可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

3.1.3應(yīng)用層

此層屬于用戶(hù)進(jìn)入三維地理信息系統(tǒng)的端口，對(duì)于三維地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的系統(tǒng)客戶(hù)端，用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端登陸，登陸系統(tǒng)后能夠直接瀏覽系統(tǒng)內(nèi)的三維場(chǎng)景，并運(yùn)用相應(yīng)的系統(tǒng)功能完成自己的搜索需求。

3.2功能模塊設(shè)計(jì)

針對(duì)城市發(fā)展具體情況所開(kāi)發(fā)的三維地理信息系統(tǒng)包括以下模塊：三維場(chǎng)景、區(qū)域定位、三維飛行、虛擬景點(diǎn)瀏覽、屬性查詢(xún)、三維測(cè)量、三維規(guī)劃等，這些模塊屬于三維地理信息系統(tǒng)中較為常見(jiàn)的模塊，用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端登陸均能實(shí)現(xiàn)這些功能，從而幫助其完成數(shù)據(jù)的瀏覽與搜索，并為城市規(guī)劃與發(fā)展做出相應(yīng)的決策。針對(duì)各個(gè)功能模塊，除了上述模塊外，三維地理信息系統(tǒng)仍在進(jìn)一步的改進(jìn)和深處理，在后續(xù)的發(fā)展過(guò)程中，除了能夠繼續(xù)實(shí)現(xiàn)三維可視化技術(shù)外，同時(shí)還能夠進(jìn)一步完善功能模塊，為用戶(hù)提供更多的方便。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的二維地理信息系統(tǒng)已經(jīng)逐步被淘汰，取而代之的是能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃與發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)的三維地理信息系統(tǒng)，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，針對(duì)三維地理信息系統(tǒng)的功能情況，可以進(jìn)一步進(jìn)行改善數(shù)據(jù)模型及系統(tǒng)應(yīng)用功能，以更好的滿(mǎn)足城市規(guī)劃需求。

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