地理信息三维可视化系统应用研究

地理信息三维可视化系统应用研究

发表时间：2018-10-18T10:29:19.020Z 来源：《防护工程》2018年第16期作者：党英培

[导读] 地理信息系统是在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统

山东博林地理信息有限公司山东省德州市 253000

摘要：地理信息系统是在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。三维可视化地理信息系统是企业信息化的重要组成部分，它延伸了管理者的视觉与听觉，让管理层可以更快更好地掌握企业信息以调整管理决策。

关键词：地理信息；三维；可视化；应用；分析

引言：在信息时代大环境下，信息发挥的作用越来越重要，也逐渐改变了人们的生产以及生活方式。地理信息系统是在上世纪60年代逐渐形成与发展起来的，地理信息系统是对地球或者是某一区域的地表空间信息加以收集、分析、管理以及储存的技术。二维地理信息技术的发展已经经历了很长一段时期，逐渐被应用到了生产生活各个领域，由于二维地理信息是基于一些抽象的符号构建的，不能从中感受到如自然界般的三维效果。三维地理信息其实是基于二维地理信息而构建的，可以更好地分析空间系统中某些现象，采用更加直观的方法处理一些现实问题。

1.系统设计

1.1总体设计

一是系统数据库。包括基础数据库：整合厂区基础地理地形数据库;三维模型数据库：厂区三维模型数据库（包括模型与纹理信息）。管线、管网数据库：地下水、电、气等管线等图形与属性信息。其他信息数据库：包括后期建立其他数据库例如视频监测、消防设施管理等数据库;提供基础数据服务。二是系统平台。系统应建立统一平台，在此基础上提供应用服务，利用统一的平台将三维景观漫游、二维空间数据管理、交互式查询、地下管线、管网管理等全部集成进来，并提供可扩展的接口，为日后开发其他应用系统提供方便。所建成的统一平台应该具备空间数据引擎模块、数据交换模块（例如二维与三维模型数据，基础图形数据的交换），同时利用GIS平台功能集成三维视景漫游浏览平台的开发。

1.2系统功能

一是三维视景漫游子系统。三维交互浏览：将要求系统以三维实时仿真的方式，将厂区的概况呈现出来，真实感和可视化要达到完善地步的交互式环境。通过对此的漫游可以了解到各主厂房、主通道、主房间、主要管道、主设备模型等相关的信息。包括：系统自动漫游（路径播放）和人工控制漫游。人工控制要求可以放大、缩小、旋转等。对主要建筑、厂房内部的主要干道、厂区道路及周边环境需要精细展现。二维导航：以电子地图的形式实现二维导航功能，在二维导航电子地图上，可以实现地图的放大、缩小、平移、查询基本信息等功能。在电子地图上选取某区域，要求显示出该区域的三维虚拟场景。三维模型展示：对于重要的地区和标志性建筑物，系统提供了建筑物、附属设施等实体按实际比例制成的三维仿真模型。二是综合管网管理子系统。通过对厂区管线路线的电子化、矢量化，并叠加在三维平台上。避免了传统图纸易丢失易损坏造成的数据缺失。同时，通过GIS系统的图层叠加、空间分析及数据输出功能，能够实现管线位置数据的图形输出，为企业的生产管理提供决策支持。各种给排水、电力、通讯、消防和网络等管线交叉分布，将常规的图纸管理升级为三维管理，对其进行地上、地下模式的交互式管理。要具有水平距离测量工具；空间距离测量工具；垂直距离测量工具。

1.3数据建设

一是精细建模。通过相关建模软件将城市的道路、建筑（包括规划中的建筑、现状建筑、历史古迹复原的外部真实细节与内部实际效果）进行计算机模拟，在计算机内再现与现状、未来、历史完全一致的城市空间。二是室内建模。对重点区域、主要厂房、车间、消防设施、办公楼建设内部漫游模型，为领导及客户提供直观动态的演示效果。

2.地理信息三维可视化系统模块设计

2.1基本操作模块的设计

地理信息三维可视化系统操纵模块是在工具条中完成相应的设计，包含模型选取设计、缩放漫游设计以及坐标查询设计等。在基本操作模块中，基本上涵盖了系统中使用的全部操作，在进行基本操作模块设计过程中，坐标查询的操作是非常重要的内容，只有确保了坐标查询的准确性，才能确保准确地对三维可视化空间进行查询以及分析。在坐标查询操作模块设计过程中，可以采用正解变换方法以及反解变换方法加以实现。正解变换方法即把三维空间不同的点坐标，采取特定的转换方法转换至二维屏幕之中，和鼠标点击的目标加以匹配，以获取到目标点的三维坐标；反解变换方法即是依照投影矩阵逆矩阵，把窗口相应的坐标值映射到三维空间，转变为三维点的坐标，以得到选择目标的坐标值。此系统的设计是采用反解变换方法完成对坐标查询模块的设计。

2.2地标编辑模块的设计

在地理信息三维可视化系统中，地标编辑模块是非常关键的一个模块，此模块能够实现对地标的不同操作。在编辑过程中，是将视点当成目标点，以完成对目标点的编辑。在进行名称编辑过程中，应准确定位视点具体位置，并确定位挂接的父节点，再将相应的名称输入进去，之后就能够在父节点下形成特定的子节点。在相机编辑操作中能够设定子节点具体的漫游方式，此系统中一共设计了渐变、跳跃、平移以及路径等4种不同的漫游手法，以达到用户各种功能需求。查找功能最为关键的作用是对不同的节点属性进行查找，同时还可以进行模糊查找，例如，用户输入“山”时，便能够显示出“山东”、“山西”、“唐山”、“鞍山”、“马鞍山”、“黄山”等全部带有“山”字的节点。属性内容包含有地名以及经纬度等，当用户点击所要查询的节点时，系统就能够自动漫游到此节点位置处。

2.3模型编辑模块的设计

模型编辑模块的功能是对一些由外部导入的三维可视化模型执行操作命令。模型编辑模块中包含非常多的图形信息资源以及符号信息资源，模型符号又包含2种不同的种类，分别为三维模型以及地图符号。所谓三维模型，指的是利用相应的建模软件，例如3DMAX软件，