三维校园地理信息系统分析与实现

三维校园地理信息系统分析与实现摘要：本文通过分析国内外三维地理信息系统的现状，对三维地理信息系统进行分析总结，探讨三维地理信息系统在校园中的应用,并结合重庆交通大学具体实例实现了三维校园地理信息系统的展现，使校园信息变得可视化，易操作化，具有较高的应用价值。关键词：三维；地理信息系统；分析与实现中图分类号：C931.6文献标识码：A文章编号：0引言三维校园地理信息系统是利用GIS技术、信息技术等搭建的校园地理信息服务系统模型。系统的目标在于将校园信息展现的方式从传统的纯文字模式解脱出来，实现地图与文字、图片相结合的方式，并以三维形式展现。构建本系统，可极大的方便校园内外人员在校园内学习、工作和生活，对于学校的宣传也有重要的意义。1三维校园地理信息系统概况国内外学者对三维地理信息系统的研究主要集中在：空间信息分析的新模式和新方法；空间信息应用模型：GIS的效益评价，三维、四维空间数据结构和数据模型；人工智能和专家系统的引入；网络GIS；虚拟现实技术与GIS的结合等[1]。将三维与地理信息系统结合，能解决其构建中的关键技术与重要功能等问题。探索三维场景与GIS结合的应用领域，将对真实场景的再现模拟奠定基础。2系统的分析构建三维地理信息系统，完成其应用，对系统的分析需求至关重要。1)用户需求的分析对于不熟悉校园的用户：建立的系统可以提供给在校新生及其他对校园设施不熟悉的人员使用，利用该系统能迅速、准确地掌握校园建筑信息及分布提供便利。对于熟悉校园的用户：提供空间信息与非空间信息相结合的数据分析和显示功能。本系统是一个空间型的信息系统，存贮有重庆交通大学的大量数据。也为领导部门进行多信息源提供辅助决策与模拟。2)三维地理信息系统具体功能分析管理功能：主要为系统管理人员设置，系统运行时，管理人员能实现操作系统的功能调用，利用操作系统的多任务环境充分共享资源。基本功能：包括GIS所拥有的数据采集，数据变换，数据库管理，信息输出图形图像显示以及信息查询等功能，该功能为用户提供输入数据，浏览数据，输出数据的基本操作。空间分析功能：包括拓扑空间分析，线性网络分析、空间叠加分析及其它功能，只要按其要求装入数据，设定参数，便可获得分析结果，这些功能是构建模型库的基础。3系统的实现3.1数据准备包括属性数据与空间数据的采集框架数据采集与处理：框架数据应采集校园三维建模所需的空间定位信息和几何形态信息；纹理数据的采集与处理：纹理数据应采集校园三维建模所需的地表和地物表面影像信息；属性数据采集与处理：属性数据应依据校园三维模型的应用需要进行采集。3.2模型的分类与要求三维模型宜包括地形模型、建筑模型、交通设施模型、管线模型、绿化模型以及其他模型等，各类模型按照表现细节的不同可分为LOD1、LOD2、LOD3、LOD4四个细节层次，按照表3.1的规定确定[2]。表3.1模型分类与细节层次其中各类模型主要地物地貌要求如下：地形模型：包含山体、水系和植被等地形地貌；建筑模型：包括各类地建筑物和其他建（构）筑物；交通设施模型：包括道路、桥梁和道路附属设施；管线模型：包括地上管线模型和地下管线模型[3]。3.3系统平台的构建本系统借助TerraBuilder与TerraExplorerPro实现三维展示，构建系统平台。利用ArcGIS用于矢量数据的处理与转换；在TB与TE中，生成三维地形、通过普通建筑的批量建模，实现三维展示和应用开发；通过DEM影像图在GlobalMapper提取DEM数据，再把获取的遥感影像DOM与数字高程模型DEM在ArcGIS中转换坐标系，统一转换到WGS―84坐标系下，然后用TB生成三维地形模型MPT，并将其导入到TE中进行地形异常处理，完成之后批量制作模型。在CASS中提取需要精细建模的建筑边框线且保存下来，再将其导入SU中进行精细建模，完成之后赋材质并贴图。然后把模型导出，加载入TE，将之前所建立的模型进行贴图并赋以属性。整体流程如图3.1所示。3.4系统功能的实现在加载地形数据集，添加矢量数据和相应的模型之后，即可在系统中进行三维景观的浏览漫游，也可以进行二次开发，定制界面和相应的功能。本系统在可视化集成开发环境VisualStudio2005中，集成TerraExplorerPro软件系统的全部功能以及自定义的界面，开发独立的3D可视化应用系统。可在该系统中进行基本的漫游导航操作和一些量测、分析和截图功能。其中功能菜单如下：1）文件：包括打开、保存、另存为、退出。2）导航：拖动模式、滑行模式、旋转倾斜模式，如图3.2。3）量测：水平、坡度、垂距、面积、等高线轮廓图、地形剖面分析、最佳路径分析、通透分析、视域分析、空间分析，图3.3所示。4）工具：截图、截图另存为、截图尺寸。4结束语本文通过分析三维系统国内外研究现状，系统需求，数据采集、数据模型的建立进行，搭建了重庆交通大学三维地理信息系，在可视化集成开发环境VisualStudio2005中，集成TerraExplorerPro软件系统的全部功能以及自定义的界面，开发独立3D可视化应用系统，既可以直观展现校园信息，还可以进行规划效果展示、土地面积量算、空间分析、缓冲区分析、路径最优分析等，这对校园的建设起到积极作用。由于篇幅有限，本文只列举部分功能供读者参阅。参考文献：[1]刘湘南，黄方等.GIS空间分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2005.[2]重庆市质量技术监督局.重庆市城市三维建模技术规范(试行草稿)[S],2010.[3]孙高.浅谈斜拉桥施工监控测量技术[J].工程管理,2009[4]国家质量技术监督局.《城市基础地理信息系统技术规范》[S],中国标准出版社.CJJ100?C2004.2004.基金项目：重庆交通大学研究生教育创新基金资助项目(20120109)注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。