三维地理信息系统应用与开发

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,三维地理信息系统的应用与开发,1.三维地理信息系统发展和应用,（1）三维地理信息系统发展,自20世纪60年代世界上第一个GIS-加拿大地理信息系统（CGIS）问世以来，短短40余年，GIS技术从蹒跚学步走向了茁壮成长，在土地管理、电力、电信、城市管网、水利、消防、交通以及城市规划等领域得到了广泛、深入的应用。但随着在各行业的纵深应用，GIS技术开始面临应用“瓶颈”将现实世界简化为平面上二维投影，注定了二维GIS在描述三维空间现象上的无能为力。于是，从E都市、都市圈、城市猎人到Google Earth的横空出世，三维GIS在带给人们前所未有的视觉冲击的同时，也向人们展示了GIS技术发展的新趋向。,据不完全统计，2009年中国地理信息产业总规模达到750亿元，从业人员约40万，从业机构超过1万家，一些地理信息技术与产品已达到或接近当前国际先进水平，其中三维地理信息系统发展 尤其迅猛，以几何级的速度增长。目前涉及三维应用的行业和领域多达四十多个，仅北京国遥新天地、灵图,、,时空信步,等国内几家主流三维软件厂商就已完成三维项目超过150个，带动行业创造产值约20亿元人民币，约占2009年中国空间信息产业总产值的1/10。,三维地理信息系统和虚拟现实技术紧密联系，随着虚拟现实技术发展而发展。虚拟现实技术又称为VR(virtual reality),是21世纪的一项高新技术，,是一种高度逼真的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机交互技术,应用范围非常广泛，其中包括航空、航天、船舶、铁道、建筑、土木、科学可视化、医疗、军事、教育、娱乐、艺术、体育等。特别在娱乐领域的应用主要是网络游戏几乎达到了登峰造极的地步。因此三维地理信息系统在国外又称为虚拟地理信息系统(VirtualGIS)。虚拟现实技术应用案例1,.案例房地产小区三维虚拟仿真系统.exe,（2）三维地理信息系统主要应用领域,A.国土规划部门：通过建立三维数字城市地理信息系统,能精确看见三维建筑模型的空间分布，使国土规划审批更准确科学。同时系统具有灵活的可更新、可扩展性，能实时建立城市新的规划三维模型，实现城市规划成果动态更新，为城市规划方案审批、方案比较提供直观有力的辅助管理；同时利用规划三维模型建立规划中的城市三维空间，提供用户动态模拟城市规划与设计的未来现实景观效果，提高规划管理效率。,.案例国土和城市规划部门应用.flv,B.,矿山遥感监测,依据矿产资源开发多目标遥感调查与监测情况，矿产资源规划执行情况、矿产资源开发状况、矿山地质环境现状等数据。构建能够展示、查询、分析、统计的矿产资源多目标遥感调查与监测成果三维可视化平台，充分结合地理信息系统和遥感方法的多层次、多参数、多时相等技术特点，通过三维GIS平台，满足矿产资源多目标遥感调查与监测情况的三维可视化应用。系统主要应用于国家及各级政府的矿区监管部门，使他们能够适时地获取各矿区作业点的状况，形成分析报告，为维护矿业秩序以及综合整治矿区环境提供技术支撑及决策依据。查看矿区的开采面：,查看地质灾害情况：,C.煤矿安全监控,在矿山基础信息（位置、资源、开拓、巷道）的基础上，通过对煤炭企业自然状况的分析（系统），井下人员的定位（人），设备开停的监测甚至包括日后的远程控制（物），井下瓦斯的监测（环境），让企业的各级领导可以层层管理，层层控制矿山的安全生产状况，并可以依据系统反应的实时生产情况（巷道的掘进，工作面的推进，设备的安置）判断生产作业是否合理，安全管理制度是否到位（管理和制度）.,D.旅游景区三维地理信息服务平台,可以为旅游景区搭建一个展示自然风貌、历史文化景观的三维网络平台，为游客提供一个直观、动感、交互性强、信息内容丰富的旅游综合服务平台，最终实现展示景区风貌、推介旅游产品、提供政府服务、助力客企对接的目标，从而提升景区的品牌形象。,E.公安110三维辅助指挥系统,可以实现公安局110车辆人员指挥调度，警情实时监听和查询分析，摄像头实时监控统。该系统为公安局指挥中心快速处理110警情、实时了解警力的分布、提高巡逻车辆的调度效率起到了重要作用。,F.水利防汛预案管理,建立一个由数据支持和驱动的、可以在三维场景下进行交互使用的、具有水利防汛预案预案制作、修改、更新维护等功能的可视化的防汛预案管理系统，为防汛减灾提供直观的决策支持平台，为防汛工作管理、人员管理、部门管理、抢险队伍管理、文档管理、技术培训提供技术保障。,2.基于skyline三维地理信息系统开发,A.三维地理信息系统开发平台简介,国内：北京国遥新天地信息技术有限公司的EV-Globe、适普软件有限公司的IMAGIS，北京超图公司Supermap,北京灵图软件有限公司VRMap,国外：美国Skyline、NASA的World Wind、google公司Google Earth,skyline软件区别于其他软件特点：,（1）在3D模型的特定区域建立指向网页、应用程序和数据库的超级链接，能够和硬件设施进行连接，比如与银行监控录像进行连接，应用于银行金融安全服务；与煤矿瓦斯监控设备链接，应用于煤矿安全实时监控；与公安交警监控录像链接，进行城市公共交通进行实时监控，这是目前其他软件系统所不具备的。,（2）通过Intranet/Internet进行3D数据的网络并发传输和访问；,（3）强大二次开发功能：TerraExplorer Pro API,和Active X控件集,Skyline主要软件模块简介(相关软件和详细学习资料可以互相交流）,（1）,TerraBuilder：,通过叠加航片、卫星影像、地形数据、数字高程模型以及各种矢量地理数据，可以迅速创建海量3D地形数据库，输出为mpt文件。,（2）,TerraExplorer Pro,：,TerraExplorer Pro提供3D编辑器，用于创建、输入、处理和编辑3D模型中的现有和新建对象。可以从标准GIS文件和空间数据库中输入各种地形叠加所需要的信息，如文本、标注、图素、2D和3D实体,、,动画，结果输出为fly文件。TerraExplorer Pro系列产品包含丰富的工具集和扩展组件。利用TerraExplorer API函数进行二次开发。（c+,c#,vbscript,javascript),（3）,TerraGate,:,是一种网络数据服务器技术，它能够现时传送3D地理数据,实现三维应用程序网络实时在线发布。,B.基于skyline的三维地理信息系统开发,（以数字天津三维地理信息系统为例）,（1）系统建设意义：,1.1,城市规划管理和监管：城市规划管理部门可以通过数字西安三维景观平台全面、直观、及时地了解整个城市的发展动态，为总体规划提供准确的、直观的图形图像数据。,1.2,电力线路设计：,在电路选线方面，路径设计要具有前瞻性。设计人员可以在三维立体可视环境下进行交互式电力选线、路径优选和三维设计，根据实际情况适时调整优化线路路径方案。,1.3,住宅、房地产管理：,在数字天津三维地理信息系统系统中，所有的楼盘信息、房源情况、房屋、小区环境及其周边的规划、交通、环保和市政设施等相关信息等都包含在三维景观中。可以进行面积量算，距离查询，旧房改造成本计算。,1.4城市三维公共空间地理信息平台,以三维地理信息系统为平台加载各种专题应用信息并集成城市专业信息系统，如规划管理信息系统、房产管理信息系统、综合管线信息系统、基础地理信息系统、智能社区、,110,报警系统、城市旅游信息系统等。,（,2,）系统总体设计,2.1,系统设计的基本原则：,先进性原则：采用先进的数据生产技术、建设方案、软件开发标准，实现空间数据和属性数据一体化管理。,实用性原则：,系统采用通用的,Windows,操作系统，绝大多数的设置，操作和界面都简单易懂,安全性和完整性原则：,系统采用,SQ1Server2000,数据库管理软件来实现数据库系统的安全性和完整性。,2.2系统软件配置,开发语言选择：c#,数据库管理软件,:SQL server2000,空间数据库引擎,:,ArcSDE,系统开发软件,:,采用,ArcGIS,Engine9.2,作为系统二维开发平台，采用,TerraDeveloper5.1,作为三维,GIS,开发平台。,软硬件布置图：,2.3系统总体结构,2.4系统功能结构,2.5 平台接口设计,（,1,）二三维空间数据与属性数据接口：,在数据建库过程中依据数据标准的文档规定建立地理空间数据库和属性数据库结,构以及模型数据结构，在确定关键字段的同时规定关键字段的编码方案，保证关键字段的唯一性。,（,2,）软件接口设计：对于二维数据，通过,ArcGIS,Engine,访问,ArcGIS,Server,发布的地图服务,;,对于三维数据，通过,TerraDeveloper,访问,TerraGate,发布的三维场景。,（3）三维场景的构建,具体构建过程：,(1),获取三维场景构建所需要的数据，采集场景所需各类航片、卫星影像、,DEM.,建筑物结构、建筑物纹理数据。,(2),将获取的三维场景数据进行处理，包括,DEM,纠错，影像的拼接、融合,建筑物,3DMAX,模型格式转化和处理，。,(3),将处理过的各类航片或卫星影像以及高程数据,(DEM),以文件方式加载到,TerraBuilde,中，并按照要求进行边缘处理、羽化等操作,;,(4),采用,TerraBuilder,生成,MPT,格式的文件，形成,TerraExplorer,Pro,所需要的“数字地球”三维地形场景,;,(5),在,TerraExplorer,pr,。中，导入“数字地球”三维地形场景，通过连接空间数据库，根据需要在,TerraExplorerPro,中叠加二维矢量数据，并进行标注、配色等,;,(6),在,TerraExplorer,pro,中，导入三维建筑模型数据，并进行位置、大小、方位调整,;,对上述三维工程进行打包，最终生成,FLY,格式的工程文件。,（4）三维地理信息系统二次开发,本系统利用,c#,程序设计语言，采用,ArcObjects,作为,GIS,开发的基础控件和组件、,TerraDeveloper5.1,作为三维,GIS,开发平台进行开发，实现了三维基本操作、信息查询、空间分析、三维漫游等功能。,部分代码如下所示：（参看相关网站,http:/,等）,(5)系统实现,数字天津三地维理信息系统启动界面根据权限设置登陆界面，主界面分为四部分，分别是三维导航及信息检索面板、工具栏、视图区以及鹰眼视图。程序功能演示,.案例数字天津三维地理信息系统Releasesklinetst.exe,（6）程序需要完善的部分,a:结合具体行业和业务需求进行进一步的应用开发，在电子政务方面得到进一步应用（比如电力,、,水利,、,公安,、,旅游等领域）,b:未来发展将和电子商务链接，进一步拓展受益人群，从专业人士走向普通用户。比如：直接在三维地理信息系统中实现网上购物，在三维场景中植入广告，让三维地理信息系统成为一个面向大众的服务提供商。实现由电子政务向电子商务的应用拓展。,