三维平台技术设计方案

目录一三维地图平台系统总体设计6设计要求6设计原则61.成熟性和先进性原则72.完备性和适用性原则73.开放和标准性原则74.一致性原则75.可靠性和安全性76.现势性87.灵活性88.可扩充性8技术路线8架构设计111.体系架构112.软件架构12（1）地理信息系统软件13（2）数据库软件系统13（3）服务器操作系统14（4）并发数与响应时间143.系统物理架构14二三维数据建设16图形数据采集合成161.数据标准16（1）精细采集16（2）简单采集172.流程描述173.采集目标184.采集X围195.采集方式19（1）航测数据采集、高程数据采集19（2）外业纹理数据采集以及野外调绘记录20（3）内业三维模型数据的建立20（4）影像数据的修改和纠正20（5）DEM数据的修改21（6）三维场景数据的合成21（7）属性数据的录入216.采集器材21三维模型数据建立221.建模标准22（1）数学精度需求22（2）模型精度需求232.建模工具243.模型制作及导出25（1）立体模型的生成26（2）立体图模型的材质处理及贴图29（3）立体模型的修改35（4）立体模型的导出374.质量控制38（1）质量控制措施及标准38（2）过程控制流程38（3）质量检查规X39（4）模型检查工具395.效果控制39（1）原有效果分析39（2）外观还原标准39（3）结构还原标准39（4）效果控制措施39信息数据采集入库401.采集目标402.采集X围403.采集流程404.数据规X41（1）数据内容41（2）数据格式415.数据导入426.数据匹配生成42三数据库设计43数据库设计原则431.标准化432.一致性433.X式设计434.完整性435.有效性446.安全性447.可扩展性448.兼容性44数据建库451.建库标准45（1）数据标准45（2）操作标准452.数据库建设方案463.数据采集与更新机制47逻辑结构设计47数据管理481.版本控制482.多尺度空间数据的统一管理493.尺度矢量数据的组织与管理494.多尺度栅格数据的组织与管理505.分布式数据的联动管理50数据库设计中的关键技术511.历史数据管理512.数据查询速度52数据库安全管理521.用户管理532.日志管理543.备份与恢复544.存储安全54接口设计551.接口设计要求552.所需开发的接口57（1）应用接口57（2）通讯接口58（3）校正接口58（4）扩展预留接口58四三维地图平台设计59前台功能设计591.地图基本操作功能592.用户交互功能60（1）地图便签60（2）地图导航61（3）二三维地图切换61（4）测距与测面62（6）地图标注63（7）地图图层设置63（8）地图纠错64（9）标志性建筑物三维查看功能643.三维地图黄页功能66（1）企事业信息展示66（2）企事业周边信息查询67（3）企事业单位入驻684.搜索功能69（1）地图搜索69（2）快速搜索70（3）屏内搜索71（4）周边搜索72（5）公交搜索73（6）框选查询765.广告展示功能766.VR全景展示功能777.公共服务指南功能788.企业信息展示功能799.定制专题地图功能80后台功能设计811.实体管理812.定义热区833.单位管理854.未分析单位875.已分析单位87API接口功能设计87五项目管理89项目管理891.管理总则892.管理目标893.实施机构设置89（1）项目领导小组90（2）项目实施小组91（3）项目需求分析组91（4）地理数据采集组91（5）模型规划构建组92（6）模型导入优化组92（7）系统平台技术开发组93（8）项目协调组93（9）项目质量监控组93（10）项目验收小组944.项目人员保证945.项目阶段划分966.项目过程控制98（1）项目过程控制的主要环节98（2）有关开发规X98（3）开发过程控制99（4）各阶段的质量控制文档100（5）开发过程中的版本控制1017.配置管理102（1）文档分类102（2）与业主方（或客户方）协调的文档1028.验收管理104(1)系统初验104(2)整体系统验收1069.协调配合工作106系统安装与测试1071.系统安装107（1）安装介质107（2）软件与硬件交付107（3）文档交付1072.现场安装调试1073.软件测试108（1）软件测试类型108（2）测试的方法109（4）内部测试110（5）整体测试1114.系统测试113（1）数据和数据库完整性测试113（2）接口测试114（3）集成测试114（4）功能测试115（5）用户界面测试115（6）性能评测115（7）负载测试116（8）强度测试116（9）容量测试117（10）安全性和访问控制测试118（11）故障转移和恢复测试118（12）配置测试119（13）安装测试119六项目实施计划120实施方案120项目进度计划表120七培训计划122培训方针122培训目标1221.培训人员要求1222.培训内容1223.培训目标123培训计划123培训教材123八售后服务124售后服务目标124售后服务方针124售后服务团队124售后服务联系方式124售后服务流程1241.诊断故障并提交故障诊断报告1242.制定系统维护和故障恢复的实施计划1243.管理、监督维护计划的实施1254.确认维护工作完成并提交维护报告1255.提交成果1256.验收125系统维护服务承诺126一三维地图平台系统总体设计设计要求1、建立一个724小时不间断、无故障运转安全稳固的三维地图系统平台。实现互联网服务平台三维展示查询功能，方便业务系统整合。2、建立一个集成的数据服务中心。将三维地图数据和相关业务信息集中存储在数据库服务器中，并可以共享给任何有权限的访问者，同时解决并发访问问题。3、在提供强大功能的基础上使操作简单化。工作人员只需经过简单培训在浏览器上操作就能实现丰富的功能。4、系统要提供强大的空间数据处理和分析功能。5、建立一个结构可伸缩并可灵活扩展的平台。数据库可以是集中统一的，也可以是分布式的，用户的功能和数量可以方便扩展。6、开发方便，可以根据业务需要开发出符合工作流程的系统。系统要符合IT业的开放标准，可以与其他系统进行无缝集成。设计原则为了实现以上设计，在本项目的建设中要坚持高起点高要求。因此，在软件、数据、系统响应的时间特性、三维地图人机操作界面、主机系统、网络系统等方面提出各自的性能目标。要达到较高的成熟性和先进性、完备性和适用性、开放性和标准型、一致性、可靠性和安全性、现势性、灵活性、可扩充性。1.成熟性和先进性原则平台建设要采用成熟、合理先进的技术路线和体系结构。确保系统成熟、可靠和先进，使系统能够适应未来技术发展和需求的变化，具有较强的生命力，符合未来发展的趋势。2.完备性和适用性原则充分保证三维公共服务平台运行的完备性和适用性，平台的功能体系和数据结构均应满足网络工作的要求，同时满足对信息的查询检索、统计、制图和数据共享方面的需求。要求平台在充分考虑公众计算机水平和操作习惯基础上开发的各项服务和管理功能易于操作和使用，结构简洁、清晰，界面友好。3.开放和标准性原则在平台开发过程中必须坚持标准化原则，遵循国家标准、行业标准及本局相应的接口标准，保证软件平台能跨平台部署和运行，可以运行在各种操作系统和网络浏览器上，如Windows、UNIX、LINUX操作系统，IE、Tencent Traveler、MyIE、Firefox等浏览器。在软件平台开发过程中，数据规X、编码规X及文档规X都必须遵循国标或相应的规X要求。要具备国际化标准的网络协议、软件体系结构，便于系统扩展和升级。4.一致性原则作为一项系统工程，在充分考虑系统阶段性建设的同时，必须保持整个平台的一致性，遵循国家和应用行业制定的有关标准与规X，以便与其它系统进行连接。5.可靠性和安全性应建立一套完整的安全体系，包括安全管理、安全机制、安全系统及安全检查等多方面内容，来保证系统稳定和数据安全。对于一个实用的平台来说，安全至关重要，特别是综合数据库系统，数据安全必须得到保证。为此，系统应设置有效、可靠的安全机制，确保数据与应用的安全，免遭各种破坏和非法使用。必须建立起数据备份及数据访问的安全机制。备份是系统发生非人为因素时产生的对数据的破坏，而数据访问的安全机制保证数据不会被非法用户的有意数据破坏，系统建库时需要统筹规划。6.现势性所提供的地理空间信息要体现最新的现势性，包括最新的道路、桥梁、河流、建筑物等所要求的基础信息。7.灵活性系统业务流程按业务的自身固有规律设计与制定流程，减少重复和交叉，以提高工作效率。在流程的设定上，要有灵活性和跳转性。在系统设计时，运用工作流和页面流技术，进行深入的业务数据流的跟踪与分析，坚持高弹性、高灵活性、个性化的原则，对业务模型结构进行科学可靠的设计，实现业务内容增减变动的自动控制与定制。8.可扩充性在业务处理功能上要具备组件化，采用多层结构体系相结合的方式提高软件适应变化的扩充能力，以及软件的自动重组能力。在系统设计时从体系结构等方面充分考虑系统的可扩充性性，减少后期扩充系统模块的工作难度和工作量。系统设计应尽可能的具备系统自动化操作能力。系统利用O/R Mapping（如Hibernate）提供的技术，抽象分离业务逻辑与数据库数据的耦合，这样在系统升级或迁移数据库时可以无需要修改代码即可方便切换。技术路线本项目方案设计根据该建设项目提出的总体要求，结合我们设计思想和设计原则，形成了一个完整的方案描述框架，以确保采用先进和成熟的技术来满足用户的需求。本方案采用B/S架构，采用最先进的基于J2EE的WEB应用Spring MVC、Spring、Hibernate框架开发技术，对软件开发平台的选择充分考虑了先进性和稳定性等因素，中间件平台、开发工具、GIS服务器和数据库均采用业界主流产品，以JAVA技术为基础，遵循J2EE标准。l 采用Browser/Server结构、智能客户端(Smart Client)技术考虑到本项目终端用户的特点，系统采用B/S架构，用户只需使用浏览器即可使用系统。平台的业务逻辑集中在以Web为基础的服务器上实现，并且集中处理。Web服务器或者应用服务器控制着事务处理的整个过程。通过智能客户端技术系统可以实现自动升级，维护十分方便。l 采用SOA面向服务的体系架构面向服务的体系架构(service Oriented Architecture, SOA)就是在分布式的环境中，将各种功能都以服务的形式提供给最终用户或者其他服务。采用面向服务的体系架构可满足企业灵活多变，可重用性高的需求，可降低应用系统和IT环境的复杂性，该体系结构可轻松地集成和重用，以创建真正灵活和适应性强的IT架构。l 采用先进的基于J2EE的Spring Webflow、Spring MVC、SpringHibernate开发框架Spring开发技术是目前比较先进J2EE应用开发框架。它是轻量级容器的杰出代表，具有很多满足现代编程技术要求的技术优点： 松耦合Spring框架的核心思想就是解耦。应用程序的各个部分之间（包括代码内部和代码与平台之间）通过一种称为控制反转（IOC）的技术来实现形成一种松耦合的结构，使得应用程序有更多的灵活性。 展示层与业务逻辑分离随着应用复杂度的逐渐上升和对应用灵活性要求的提高，IT逻辑和业务逻辑尽量分离的呼声也越来越高。AOP技术作为实现这种分离的一种比较好的途径而越来越受到大家的重视。Spring框架就是面向切面的编程（AOP）的支持。Spring内置的AOP支持是一种锦上添花的功能。它使得一些本来必须由容器支持的功能，比如事务控制可以脱离开容器运行，从而达到瘦身的目的。这也是为什么Spring框架常被人成为轻量级容器的一个原因。Spring框架在展示层尽可能少的包含业务逻辑处理。除了直接支持JSP之外，它还支持基于FreeMarker模板，基于Velocity模板或其它文档类型的界面等的表现层实现。业务层一般包含主要的业务逻辑，尤其是与用例相对应的那些业务逻辑。另外，这一层也适合包含事务管理和安全控制方面的逻辑。良好的业务层设计可以使得展示层可以采用不同的技术而不影响业务层。业务层的功能上可以类比于J2EE技术中的无状态会话BEAN层次。 数据访问可以与底层持久化层的具体实现相分离DAO实际上就是数据接口层，在应用中可以通过XML标准的文件接口来体现。DAO的存在使得数据访问可以与底层持久化层的具体实现相分离。一般在DAO接口中主要就是实现数据对象的查询、存储、删除等操作。从理论上讲，DAO层与底层数据的存储方式是独立的，也就是说并不一定要求是关系型数据库。Spring框架在设计的时候也考虑到了其它非关系型数据库数据源的情况。 持久业务对象持久业务对象是问题域中业务对象的持久化表示，比如一个用户对象，一个某等。通过某种O/R映射技术来实现这些业务对象的持久化。持久业务对象是可以包含业务逻辑的，与业务层所包含的业务逻辑不同的地方是持久业务对象所包含的是与具体业务对象直接相关且更为通用的业务逻辑。l 采用符合J2EE标准的组件开发技术通过用户管理组件、安全控制组件、GIS通用组件、多源数据接口组件、增值服务应用组件、模版管理组件、数据处理组件、信息发布组件、数据交换组件等提供对外服务和对内管理的支撑；组件可以跨平台进行部署。业务系统中的应用服务及应用支撑软件需要满足各种工业标准（如TCP/IP、HTML、XML、J2EE、CORBA、SOAP、WDSL）。系统中的各个组成部分通过这些标准可实现互连。l 平台的系统设计采用国际先进的多层结构N-tier architecture功能解藕：每层都有其各自功能，底层为高层提供服务，服务接口固定，保证层与层之间互不耦合，层与层的开发相互独立。功能解藕是扩展性的基础。扩展性：功能解藕和组件技术使本系统很容易扩展新功能分布性：J2EE, Cookie，REST设计模式等技术的使用功能，自然支持系统的分布式部署灵活性：组件技术，XML，WebService等技术，使平台可灵活配置参数，可灵活组装/拆卸功能模块，以灵活适应运营商的要求。架构设计1.体系架构如图所示，系统采用多层体系架构，多层结构在本系统中具体体现分为三个层次，即应用接入层、业务逻辑层、数据核心层，其中数据核心层又包括数据层与数据访问层，它们主要功能和作用如下：应用接入层：提供地图浏览，信息浏览、信息搜索、数据接入，它是系统管理员、管理人员和客户获得系统资源或进行系统操作的界面，系统的用户界面层是基于WEB，这样既提供了操作的方便性和灵活性，也降低了系统的维护成本；通过用户界面操作可以直接操作和管理整个系统，可以完成管理平台的各项功能。业务逻辑层：它是本系统的核心，负责完成对系统操作的处理和业务逻辑的处理；实现业务逻辑处理、业务流程控制、消息通讯、智能采集处理、业务管理等功能。数据访问层：它的主要功能是完成数据处理和设备及服务管理的逻辑封装, 将各种设备、服务和数据库的异样性屏蔽起来, 以统一/规X的接口形式为业务逻辑层、表示层提供访问和操作数据服务；对于业务逻辑处理层、应用接入层来说，它是虚拟的设备、服务和数据库，使系统在性能和功能方面都具有很好的扩充性。数据层：这是用户所拥有的具体的信息资源的存储介质，通过数据访问层实现与应用接入层、业务逻辑层的数据交换。在本系统中,数据层存储了系统的地图数据等。2.软件架构本系统的系统架构如下图所示：系统架构说明：n 本系统采用先进的三层体系，包括：表现层、业务逻辑层、数据核心层（包括：数据连接层和数据层）n 用户端采用零客户端方式，通过WEB浏览器进行访问；n 本系统采用J2EE技术，实现高性能、高扩展性、跨平台。n 本系统采用开放式、跨平台技术，支持多种操作系统，例如WINDOWS/LINUX/UNIX等n GIS图层展现及功能采用百纳九洲公司独立自主研发BNGIS系统引擎进行图形及功能支撑。n 应用服务器采用Apache + Tomcat；Apache与Tomcat是业界推荐的使用搭配，具有高性能、稳定性高等特点。n 应用服务管理使用Spring容器，作为IOC和AOP实现，具有灵活性强，扩展性高，Spring也是J2EE各种流行框架的适配器（Adapter）。n 本系统使用Hibernate作为OR/M实现，故可以支持多种关系型数据库。（1）地理信息系统软件地理信息系统软件采用百纳九洲公司独立自主研发BNGIS2.0。BNGIS是一个基于Internet的WebGIS，它允许用户集中建立大X围的GIS地图、数据和应用并将这些结果提供给内部网络的或Internet上的广大用户。BNGIS为交换在Web上能发布的空间数据和服务建立了一个公共的平台。在本项目中，BNGIS主要应用于系统的GIS电子地图部分的显示、数据查询、业务应用及部分的编辑功能。（2）数据库软件系统根据项目要求，在本项目使用Oracle 10g数据库，是目前业内伸缩性最好、功能最齐全的数据库，是业界第一个完整、简单的用于互联网的新一代智能化的、协作各种应用的软件基础架构，无论是用于驱动、打包应用程序或者是事务应用程序。（3）服务器操作系统本项目部署上在设计上是支持跨平台的，故可以支持多种操作系统，如Linux、Unix、Solaris和Windows，考虑到本项目后期的扩展性及安全性，我们选用了扩展性、互操作性和可管理性很高的Linux系统。（4）并发数与响应时间1）支持并发数从服务器分布式部署角度看，如采用四层交换机实现负载均衡技术，无限级增加PC Server方式，系统可以支持无数用户访问。据测试，单台性能较好的PC服务器，系统可以支持支持用户并发数可以达到 400500 （即系统支持 4百至5百个用户同时在线并发操作）。2）响应时间系统在允许并发用户X围内访问，一般的系统操作响应时间不超过3秒，对于地图加载、统计功能操作的响应时间不超过5秒（系统响应时间：指从用户发出访问请求到浏览器下载完页面的时间）。3.系统物理架构地图系统的物理部署结构如下图所示：结构描述：l 整个系统将搭建在机房内。l 客户端支持PC和3G手机；PC用户采用WEB浏览器（IE5.0以上）即可访问本系统，不需要安装客户端软件；3G手机用户通过浏览器直接访问系统。l 本系统由数据库服务器地图应用服务器组成。二三维数据建设图形数据采集合成1.数据标准（1）精细采集精细采集要求拍摄（含建筑、道路和高架桥等）结构准确，特有结构不能省略，细节表达准确，当建筑物表面凹凸的尺寸大于0.5米时，在照片中就应表现出来。精细采集应具有较高精细度，最大程度的接近真实，具有丰富的细节，能够表现建筑的特点，要求贴逼真纹理。对于城市主干道及其两侧建筑物、重要的标志性建筑和公共设施、高标准成片开发住宅区、工业园区等，要采取精细拍摄的方法，保证模型的精细度、真实度和美观度。（2）简单采集简单采集要求拍摄（含建筑、道路和高架桥等）结构基本正确，表现出基本形状，能够通过该特征明显辨认。简单采集应具有普通精细度，模型比较接近真实，具有最典型的特征细节，如屋顶形式、女儿墙、裙楼等，能够通过典型特征辨认出是真实的哪一栋建筑；简单采集纹理应基本真实。对于城市次干道及其两侧建筑物、一般公共设施、完善的成片开发住宅区、工业园区等，要采取简单拍摄的方法，在保证模型的真实程度上提高模型的美观程度。2.流程描述从数据建设的流程上看，三维公共服务平台的三维图形数据建设主要包括前期数据准备、中期数据采集、后期数据处理三大部分。其数据流程示意图如下：通过前期准备的数字影像和数字高程数据，利用软件建立起生产区域的三维场景。对场景中所有需要建立的建筑物和景观进行分类，利用中期野外采集的纹理数据和三维场景的建筑物顶部纹理数据以及已有比例尺CAD地形图数据和高程数据对建筑物和景观分别进行后期三维模型的建立，最后利用软件将三维场景和三维模型进行集成，并建立三维实体的属性库。根据基础数据进一步采集整合成为能够提供给三维制作人员的图片及数据信息并以表格的形式形成规X化的数据。航片图编号: 采集员编号: 页3.采集目标采集面积区域内的建筑、道路、河流、湖泊等信息。4.采集X围采集区域X围的建筑实体、风景点、道路、桥梁、山地、湖泊、河流、公交站台的外观形态。采集城市中的绿化、垃圾箱等城市公用设施的数量和外观形态。并拍摄照片作为制作三维的参照图片。5.采集方式我们将根据实际情况和不同的采集标准来制定相应的采集方式以满足三维模型对于制作精度及制作素材的要求。（1）航测数据采集、高程数据采集划分航拍区域，对高层建筑,我们通过航测数据的采集相关的数据。设计多条航线，使用特制航摄相机一部，焦焦152mm，柯达244真彩色航空胶片。航摄采用航摄飞机。航线按常规设计，航向重叠为56%，旁向重叠为25%一35%，其它符合国家标准地形航摄规X要求。也可以在航摄区域内布置了多个平高控制点，以及相关的检查点。同时对立交桥也进行了间隔20m的高程测量。 航拍数据（2）外业纹理数据采集以及野外调绘记录纹理数据影响了三维场景中的所有地物，决定了场景的整体效果与纹理细节，并最终决定实际场景的逼真程度。需要完成整个区域重点建筑物以及公共设施、成片开发住宅区、工业园区广场、河流、立交桥的拍摄及纹理采集工作。外业拍摄的照片、纹理按照分区及建筑物编号进行整理分类，并对复杂建筑加以拍摄说明，方便后期建模。与野外调绘、纹理数据采集工作同时进行的是测区内各种地物的野外调绘记录。野外调绘记录,一方面是建立三维景观的重要依据，另一方面也是成果递交的重要原始资料。野外调绘记录以野外拍摄的纹理相片为基础，需要记录拍摄相片与实际地物对应、相关地物的类型、特性、相互关系等内容。（3）内业三维模型数据的建立区域内所有模型分精密建模模型、一般简单模型两类。重点建筑和典型景点模型全部采用3DMax建模，精密建模的模型导出成x、3DS和OBJ格式的模型文件，通过TeraExplorer导人，实现模型与场景的融合。其余通过Skyline的TeraExplorer直接建模。纹理采用外业拍摄的照片，用PhotoshoP 进行处理而成。为了更真实地反映现实模型，房顶采用影像上的建筑物房顶处理而成。模型高度的确定由外业采集的高程数据得到。最后对三维环境下的全部建筑物的高程进行量测，获得了比较精准的建筑物高度，与测量值进行比较，误差控制在0.5m之内。（4）影像数据的修改和纠正通过影像合并出现影像过渡色调差异较大情况，我们进行了优化使之更美观。因为河流上的桥需要通过模型来体现，所以对影像上的桥进行了处理，用河水的颜色覆盖桥的影像。这样整体效果就更加美观。作正射影像前首先对原始影像进行颜色预处理，使各影像色调尽量一致;做好正射影像后再逐一细调，让各个影像间色调尽量一致，色差均匀，明亮度一致。对水域部分圈出统一进行色彩处理，使水域颜色一致。对处理后的影像进行最后的匀色批处理;对最后的影像进行逐一检查，并进行部分修改。（5）DEM数据的修改区域内地形起伏不大，除伏延山外基本为平地。为了能更细致的表达出地形的高低起伏，DEM制作精度达到0.3m。（6）三维场景数据的合成影像及DEM调整完毕后需要合成场景。使用专业软件进行合成。（7）属性数据的录入根据外业拍摄时的记录和现有资料的参考，我们对项目X围内重点建筑物赋予名称及信息提示等属性，方便系统进行检索和查询。6.采集器材在保证高精度拍摄建筑基本特征而尽可能降低影像透视造成的畸变的前提下, 采用专业级的数码单镜反光相机以及特制镜头。使用器材如下：（1）数码单镜反光相机尼康D700尼康D700采用尺寸为36.023.9mm的CMOS影像感应器，提供1,210万有效像素，更大的像素尺寸确保了相机具有更高的信噪比和更宽的动态X围。标准设置下的感光度X围可达ISO 2006400，更可扩展至HI 2（相当于ISO 25600）和Lo 1（相当于ISO 100）。内置的优化校准系统除了标准、自然、鲜艳和单色4种基本设置，还可以帮助摄影者通过简单的选择和调整，对影像参数（锐度、色调补偿、亮度和饱和度等）实现个性化设置。动态D-Lighting利用局部色调控制技术来确保画面具有合适的对比度，尽可能同时减少高光和阴影部位的细节损失。（2）PC-E微距尼克尔45mm F/2.8D ED镜头移轴镜头在过去也被称为TS镜头，即英文TILT和SHIFT（倾斜和移动）的缩写。这种镜头能够让主光轴进行平移倾斜或者旋转，达到调整影像透视和焦平面的变化以求画面全区域清晰。移轴镜头一般多应用在建筑摄影上，通过平移光轴纠正画面的透视线条汇聚问题，使得拍摄的建筑物没有常见的下大上下的透视感，而是建筑直立面在画面中始终保持垂直。另外，这种镜头也应用以产品照片为主的商业摄影中，通过旋转焦平面，使得被拍摄物体无论前后远近部位都能处于同一焦平面上，这样画面就能实现全区域聚焦的效果。三维模型数据建立1.建模标准需达到1:350的大比例尺建模使现实中的很多细节能够完美的表现。（1）数学精度需求1）采集所有单体占地面积大于33米的非临时建筑物（包括在建的但已完成所有外墙装饰的建筑）的外围轮廓，当轮廓线凹凸小于0.5米、且长度小于5米时可进行综合。2）建模完成的所有三维模型的数学精度应完全基于科学、合理的方法获得，应保证其整体误差控制在1米之内。3）所有模型坐标要求建立在84坐标系之中，建筑物的高程必须与实际的地形高程相符合（误差控制在1米之内）。4）建筑物顶面的纹理从高分辨率数字正射影像图上采集，建筑物侧面的纹理需在实地用数码相机或数码摄像机获取。建筑物的纹理数据，特别是侧面纹理，均需经过调色、去杂色等编辑处理，以恢复建筑物新建时的色调为准，分辨率不低于300DPI。5）道路模型必须与其他各区已有道路模型无缝对接。（2）模型精度需求采用企业级三维建模软件（如3DS MAX等），按照建筑物的真实尺寸和形状，在保证建筑基本特征的前提下，以尽可能少的三角形面片数量构造建筑物的三维模型，并粘贴编辑好的纹理贴面。要求采用三级混合精度建模，即精细模型、简单模型和概略模型。1）精细模型精细模型要求模型（含建筑、道路和高架桥等）结构准确，特有结构不能省略，细节表达准确，当建筑物表面凹凸的尺寸大于0.5米时，在模型中就应表示，三角形面数多数在1500以内。精细模型应具有较高精细度，最大程度的接近真实，具有丰富的细节，能够表现建筑的特点，要求贴逼真纹理。对于城市主干道及其两侧建筑物、重要的标志性建筑和公共设施、高标准成片开发住宅区、工业园区等，要采取精细建模的方法，保证模型的精细度、真实度和美观度。精细模型纹理分辨率要求为2048*2048。2）简单模型简单模型要求模型（含建筑、道路和高架桥等）结构基本正确，表现出基本形状，能够通过该特征明显辨认，三角形面数多数在500以内。简单模型应具有普通精细度，模型比较接近真实，具有最典型的特征细节，如屋顶形式、女儿墙、裙楼等，能够通过典型特征辨认出是真实的哪一栋建筑；简单模型纹理应基本真实。对于城市次干道及其两侧建筑物、一般公共设施、完善的成片开发住宅区、工业园区等，要采取简单建模的方法，在保证模型的真实程度上提高模型的美观程度。简单模型纹理分辨率要求为1024*1024。2.建模工具运用Autodesk的子公司Discrret公司提供的的3D MAX软件建模，作为三维设计软件，可以在虚拟的三维场景中创建出精美的模型，并输出图象和视频动画文件。3D MAX 软件目前是全球用户最多的三维软件。3D MAX 高级的建模技术，丰富的材质类型，精确的灯光模拟，复杂的角色动画控制，高级的全局光渲染等多方面的功能，都不亚于其他专业软件。这也是很多人梦寐以求的功能，通过这些功能，足以制作出激动人心的画面。通过3D MAX在实际的建模过程中，主要使用软件到以下工具：Geometry(几何体)-Box（立方体）-Plane（平面）Geometry(几何体)-pound Objects(复合物体)-Boolean(布尔物体)Shapes(二维地图)-Rectangle(矩形)-Line(曲线)-Arc(圆弧)Modifiers(修改器)-Extrude(挤压)-Edit Mash(编辑网格)-Bevel Profile(轮廓倒角)-Bevel(倒角)-Lattice(框架)-UVW Mapping(贴图坐标)Lights(光源)-Target Direct(目标平行光)-Omni(泛光灯)Camera(摄像机)-Target(目标摄像机)Standard(标准材质)-Opacity(不透明贴图通道)-Tiles(瓦)Render(渲染)-Crop(切割区域)-Resource Collector(资源收集器)通过以上方式的组合，可以构建真实的建筑模型。3.模型制作及导出模型制作流程如图：三维模型数据的制作，是3DMax根据GIS校正过的卫星地图再结合现场建筑实拍相片制作而成。我们在制作模型时，注重各建筑的点、线、面、光阴暗面及周边环境结合的制作以及准确体现地形地貌，体现模型逼真的结构和纹理，具备真实感。（1）立体模型的生成利用3DSMAX软件作图第1步,也是最重要的一步就是建模,即生成房屋的立体模型。通常有多边形、面片及NURBS建模3种建模方法,处理时使用3种不同的技术,会得到不同的结果。采用多边形建模方法建立建筑物模型最简便快捷。在AUTOCAD底图中各建筑物的几何多边形已形成,所要做的只是将2维底图上的建筑物拉伸成具有一定高度的实体模型,即房屋的立体生成。按一定的比例尺进行拉伸。面片,即BEZIER(贝塞尔)面片,不是通过面构造,而是利用边界定义的。这意味着边界的位置及它们的方向决定着面片的内部形式。面片技术能使面内部的区域变得光滑,形状与轮廓更相符,它的不足是有些局限性。根据航拍图进行坐标定位建筑模型初步定位与角度矫正建筑模型初始构建建筑模型细节构建建筑模型基本生成（2）立体图模型的材质处理及贴图建立模型之后的工作就是给模型赋予材质和贴图。在3DSMAX中基本材质赋予对象一种单一的颜色,基本材质和贴图与复合材质是不同的。在虚拟3维空间中,材质是用于模拟表面的反射特性,与真实生活中对象反射光线的特性是有区别的。基本材质使用3种颜色构成对象表面。AmbientColor(环境光颜色)。对象阴影处的颜色,它是环境光比直射光强时对象反射的颜色。DiffuseColor(漫反射颜色)。光照条件较好,比如在太阳光和人工光直射情况下,对象反射的颜色。又被称作对象的固有色。SpecularColor(高光颜色)。反光亮点的颜色。高光颜色看起来比较亮,而且高光区的形状和尺寸可以控制。根据不同质地的对象来确定高光区X围的大小以及形状。使用3种颜色及对高光区的控制,可以创建出大部分基本反射材质。这种材质相当简单,但能生成有效的渲染效果。同时基本材质同样可以模拟发光对象以及透明或半透明对象。这3种颜色在边界的地方相互融合。在环境光颜色与漫反射颜色之间,融合根据标准的着色模型进行计算;高光和环境光颜色之间,可使用材质编辑器来控制融合数量。被赋予同种基本材质的不同造型的对象边界融合程度不同。对材质基本参数的设置主要通过BasicParameters参数卷展栏来完成。对于不同的对象应采取不同的方案,例如,道路、草地、阶梯等对象采用基本材质,而对于建筑物、球场等采用贴图。贴图是物体材质表面的纹理,利用贴图可以不用增加模型的复杂程度就能突出表现对象的细节,并且可以创建反射、折射、凹凸、镂空等多种效果,且比基本材质更精细更真实。通过贴图可以增加模型的质感,完善模型的造型,使创建的3维场景更接近现实。3DSMAX 中最简单的是Bitmap位图。除此之外还有多种贴图形式。并且可在材质的同一层极赋予多个贴图,还可以通过层极的方式用复合贴图来混合材质。贴图的类型：3DSMAX 的所有贴图都可以在Material/MapBrowser材质/贴图浏览器中找到。不同的贴图组成在不同的目录下,如下图所示：1)3D Maps3维贴图。是程序生成的3维模板,如Wood木头,在赋予对象的内部同样有纹理。被赋予这种材质的物体切面纹理与外部纹理是相匹配的。它们都是由同一程序生成。3维贴图不需要贴图坐标。2)positors复合贴图。以一定的方式混合其它颜色和贴图。3)ColorModifier颜色修改器。改变材质像素的颜色。4)OtherMap其它贴图。用于特殊效果的贴图,如反射、折射。以上几种类型的贴图都将被应用到材质贴图中,进入材质编辑器,在Map卷展栏中材质选择贴图。如果赋予物体的材质中包含任何一种2维贴图时,物体就必须具有贴图坐标。这个坐标就是确定2维的贴图以何种方式映射在物体上。它不同于场景中的XYZ 坐标系,而使用的是UV 或UVW 坐标系。每个物体自身属性中都有GenerateMappingCoordinates生成贴图坐标。此选项可使物体在渲染效果中看到贴图。我们可以通过UVW Map修改器为物体调整2维贴图坐标。不同的对象要选择不同的贴图投影方式。如,Planar平面、Cylindrical柱面、Spherical球面、ShrinkWrap收紧包裹、Box立方体、Face面等方式。在UVW Map修改器中可以利用Alignment对齐控制器,对UVW Map的Gizmo物体进行变形修改,如下图所示：Bitmap是较为常用的一种2维贴图。在3维场景制作中,大部分模型的表面贴图都需要与现实中的相吻合,而这一点通过其它程序贴图是很难实现的。也许通过一些程序贴图可以模拟出一些纹理,但这也与真实的纹理有一定差距。所以文中选择以数码相机拍摄手段获取的位图来作为小区立体图对象的贴图。位图贴图是我们制作小区立体图过程主要用到的方法,具体制作过程如下所述。从实地拍摄的数码相片中选取合适角度的照片在photoshop中进行拉伸扭曲得到所需贴图单元,保存为JPG格式。在3DSMAX中调用经过处理过的图片进行贴图,初步贴上的图在建筑物上是很不规则的,所以需要运用修改工具中的UVW 贴图坐标。由于建筑物较多,我们采用BOX贴图法,贴上实地采集的相片使得所得图像与实际建筑物很接近,如下图所示： 根据建筑实景选取相同材质对所选材质进行颜色调配等修改对建筑模型进行材质贴图建筑模型材质贴图基本生成建筑模型区域贴图效果（3）立体模型的修改模型建立后，将会涉及到相关的修改，进一步完善其结构。一般会采用3DSMAX软件布尔运算的原理，对3维模型进行修改,包括4种情况:Union(并):生成代表两个几何体总体的对象;Intersection(交):生成代表两个对象相交部分的对象;Subtraction(A-B ):从第1个对象上减去与第2个对象相交的部分;Subtraction(B-A ):从第2个对象减去与第1个对象相交的部分。修改建筑物模型时,首先,选择修改对象物体A ,并单击Boolean(布尔运算)按钮或在工具栏中选择pounds标签项单击图标。就会在命令板中出现一对话框,然后,按照对话框中的提示进行操作即可完成模型的修改。但是应该注意的是:布尔运算必须在两个物体相交时才能使用,而且连续的布尔运算会导致一些组件的消失。有两个方法可以避免该问题的发生,第1种方法是在进行每一个布尔运算前要退出当前的布尔命令;第2种方法是附着所有的“OperandB”对象。例如,要把小区大门两边的围墙中间开窗,最好是先把所有的矩形连接成一个对象,然后只用一次布尔运算来实现。而且布尔运算也不能过多地运用在建筑物造型中,因为经布尔运算的对象很难应用基本贴图方式。尽管应用的是UVW 坐标贴图,如果过多地应用布尔运算,贴图工作将会很繁琐。建筑模型细节修改处理建筑模型角度调整建筑模型区域最终生成（4）立体模型的导出模型修改完成后，直接导出OBJ、3DS格式。4.质量控制（1）质量控制措施及标准将根据数学精度要求和模型精度要求来严格执行。通过抽样检查的方式，令质量达标率达90%。（2）过程控制流程根据航拍图派遣信息采集人员对建筑和地形地貌等进行实地采集，为有效果防止漏采集信息现象，将会进行二次以上的采集，确保信息准确无误。然后根据招标人所提供的信息进行二次以上的核对。在确认信息后，再进行模型制作。建筑模型会认真核实该建筑信息，然后根据信息进行制作，每制作完成一建筑物就会重新核对该建筑物资料，提高建筑模型质量。（3）质量检查规X建筑模型的质量检查首先会根据采集回来的建筑信息进行比较，包括外观、结构等。然后根据建筑模型在3ds max 里面的面数等进行检查，以达到模型精度的要求。（4）模型检查工具公司有独自开发的3ds max 建筑模型检查脚本，该脚本能把不符合模型精度要求的建筑模型检查出来，而且准确率不低于90%。5.效果控制（1）原有效果分析首先会根据实地采集回来的建筑图片进行色彩、结构、外观等信息分析，然后会观察该建筑以及周边环境所造成的影响，再进行模型制作。（2）外观还原标准公司会根据实地采集的建筑图片与该建筑模型进行比较，相似度达95%才算符合标准。（3）结构还原标准根据实地采集的建筑图片和招标人所提供的航拍图与建筑模型进行比较，相似度达99%才算符合标准。（4）效果控制措施为了符合模型精度要求，对建筑模型的外观、结构、色彩等信息会进行多次分析与核对，确保效果达到标准。信息数据采集入库1.采集目标区域内的建筑、公共、商家信息。2.采集X围采集城市中的建筑实体、风景点、道路、桥梁、山地、湖泊、河流、公交站台的名称，需采集包含所有能体现公共服务的相关信息，包括但不限于党政公安机关、金融保险机构、酒店宾馆场所、餐饮娱乐场所、医疗卫生机构、教育科研机构、购物商圈场所、居民小区、旅游景点、交通服务设施、农林渔牧、邮政通信机构、企事业单位等为民众提供公共服务的系列信息。3.采集流程4.数据规X（1）数据内容根据不同类型的地理信息需采集记录不同属性的相关数据。1)道路河流信息需根据城镇公共交通术语标准GB5655-85的要求采集记录道路的名称、类型（快速路、主干路、次干路、支路、其他道路）、行车方向、车道、单双行道、斑马线、红绿灯、路口等信息。需采集记录河流的名称、流向等信息。2)建筑信息需采集记录建筑属性如下：名称单元号建筑详细地址联系是否为标志建筑物3)公共及商业信息需采集记录公共及商业信息属性如下：名称商家详细地址联系信息类型包括：常用公共服务、餐饮美食、旅行出游、教育培训、专业机构、购物广场、医疗卫生、美容健康、休闲娱乐、汽车服务等。（2）数据格式规X所采集记录信息的名称，地址，类型属性符合国家要求。名称为道路、河流、建筑、公共、企业的全称。地址均为统一格式，即某市某区某路某号。类型属性均为符合规X化学名的类型属性。5.数据导入 将按照区域划分所采集记录得到的数据人工录入到既定好格式和类目的Excel表格中，便于后期维护管理更新。6.数据匹配生成将填入数据的Excel表格按照既定好的字段（名称，地址，类型，属性等）导入至地理信息数据库中。根据规X化的地址信息，通过地址匹配，将导入数据库的信息与建筑实体相关联，并得到三维地理信息层。三数据库设计数据库设计原则数据库设计在充分考虑所采用的数据库管理系统的要求，参考数据库设计通用原则的基础上，针对地理空间基础信息公众服务系统项目的具体情况提出本次数据库设计原则：1.标准化数据库设计依据大型对象关系型数据库性能最优的要求设计。数据库建库要符合相应数据库建库规X标准。如企事业单位分类参照国民经济行业分类代码（GB/T 4754-94）、基础电子地图的标准编制参照现有的1：10000地形图分层编码标准。2.一致性数据库设计要符合数据一致性原则，特别是在业务操作过程中，有逻辑关系的数据库在本级系统中要保证物理存储一致性，尽量保持唯一性存储。保持数据的一致性要充分发挥DATABSE TRIGER，DABASE FUNCTION，DATABASE PROCEDURE等和数据库的完成。同时维持合理适度的数据冗余，发挥数据库最优性能。3.X式设计对于整体系统的数据库设计，原则上要采用第三X式的要求进行设计。具体情况适当降低X式，从而降低系统关系复杂性。4.完整性利用关系型数据库提供的数据完整性约束功能来保证数据的完整性，特别是要合理利用以下四种约束类型：Nulls、Unique Column Values、Primary Key Values、Referential Integrity、plex Integrity Checking。针对“正常情况下的数据丢失”，如历史数据的丢失，日志数据的丢失等问题，要严格设计科学的物理模型。5.有效性物理设计需综合考虑，根据业务规则，确定对关联表的数据量大小、数据项的访问频度，对此类数据表频繁的关联查询应适当提高数据冗余设计。索引可提供快速访问表中数据的策略。根据B树结构能提高按索引列查询的速度，以及地理空间基础信息公众服务系统系统项目的数据特点创建位图索引。此外，考虑利用数据库提供的簇表机制、历史数据分离机制、逻辑存储分开机制、空间数据索引机制等。6.安全性一是采用实体用户-角色-运行用户三级访问机制，通过角色对权限的控制，达到对数据的安全操作；二是在数据库表的设计上，对重要数据有备份，为了数据库的安全可靠性，对数据库实行物理备份为主，以逻辑备份为辅的备份方式。在联机备份状态，周期性对数据库全备份、增量备份，减少备份空间的需求，提高数据库恢复速度。三是加密。7.可扩展性满足现有应用的需求，并随着业务的发展提供良好的扩展能力，满足经济性和易于扩展的要求，以适应业务规模的发展。移植性强，能任意移植到任意数据平台。8.兼容性由于本系统的有关数据主要从各业务系统获取，在进行数据库设计时，需要充分考虑各业务系统本身数据的情况，保持数据结构的兼容性，方便进行数据的更新和保持数据的一致性。数据建库数据库是一切处理的基础，建库工作在整个系统建设中是一项技术要求高、难度大的基础环节，良好的数据库设计与建库才能够保障数据的合理有效性。由于系统数据来源与数据结构的特定性，必须对多元异构数据加以标准化，进行重新组织与整理，包括确定建库原则，制定分类编码、分层方案，确立建库流程，设计数据转换接口等内容1.建库标准（1）数据标准为确保本系统各数据库与应用之间的数据分类、编码及数据文件命名的系统性和唯一性，从而满足系统正常高效运行以及与其他相关系统协同运作的要求，实现系统之间相互兼容、信息共享，数据库建设时必须对规X化，标准化原则予以高度重视，包括下列数据标准：空间定位标准数据分类标准编码体系和代码标准各数据库与文件命名标准数据字典符号标准数据格式与交换标准数据质量标准数据处理标准（2）操作标准在实际建库操作过程中，要依据下列标准：数据库建库作业流程与技术规定数据库建设验收标准2.数据库建设方案具体建设方案步骤拟订如下：制定数据库建设的各项指标、规X与建库指导书针对上述五个数据库设计的内容，在保证入库图形数据经过严格接边与平差，具备统一的拓扑关系，以及属性数据实现与图形无缝连接的前提下，制定源数据获取方案、数字化作业流程与数字化质量要求书。数据库设计完成基础地理信息数据库、各部门专用数据库的数据模型设计、数据的逻辑结构与以及数据的物理结构设计，确定基础地理信息数据的分层方案与编码方案。提供多源数据转换接口所有入库图形数据及属性数据完全满足平台软件以及系统设计所支持的文件格式与数据格式要求，开发人员应在数据库设计完之后数据库建库之前完成相应的数据转换与关联接口编制的工作。数据入库由采购方委托相关技术单位，在系统开发人员协助下依据所制定的各项数据库建设技术规X实际建库。在系统开发人员的构成中，配备了13名数据库建设技术支持人员，该技术人员将依照数据库设计时所制定的一系列规X化标准与方案对建库工作进行全程指导与咨询。技术监督与验收在建库过程中，由技术人员配合监督数据入库操作、数字化作业的规X性，并对入库数据依照验收标准执行检查，协助业主完成验收工作。3.数据采集与更新机制数据采集方法及其规X制定采集设备、数据格式、存储模式、文字字体等规X；需要制定统一的数据现有数据的加工整理过程规X及入库方法；数据安全规X数据的安全规X包括数据本身的备份、恢复机制，对不同权限的用户授权数据X围标准，以及访问主体、访问对象的控制策略和实现方法研究；对基础数据则区分不同的用户进行安全分级管理，使数据更新时具有安全权限的控制；数据采集、更新建立能够使用的关键就是要保证系统数据的现势性，为采购方需要建立良好的配套机制来鼓励各部门数据采集和动态更新的积极性，例如可通过建立良好的数据共享机制，对能够及时维护数据、更新数据的用户提供相关的信息服务。逻辑结构设计在数据库逻辑设计中，空间信息参照国家标准对数据规定进行子库图层进行划分。在数据库逻辑结构设计时，尽量使一个功能操作较少的数据表，所以在库结构设计时，应将数据进行合理组合，在数据表设计时，遵循3NF规X，使库的逻辑结构合理，尽量避免重复存储。本系统的数据内容包括空间的及属性的数据，在市政数据库设计时，需要考虑时态性，采用增量式数据存储方式，能够实现数