基于三維GIS的校園瀏覽系統的研究

發布時間:2020-04-03 14:16:37 作者:臻圖信息 閱讀量:2362

多數校園地圖均是基于二維的,是對現實世界中的各種地理現象進行二維平面投影,具有很大的局限性,大量的多維信息無法得到充分的表達和利用。三維瀏覽系統比二維地圖更具有表達性、認知性,具有更形象的現實逼真效果。將三維景觀可視化技術與地理信息系統相結合,利用GIS強大的空間分析功能對虛擬景觀進行空間分析以及空間、屬性數據的管理。該系統正是利用ZTMAPGIS強大的組件庫,進行三維功能的二次開發,實現對鹽城師范學院新長校區的地形、部分地面建筑物的三維動態顯示、漫游功能。

1系統分析

1.1需求分析

    數字校園是數字地球的微觀表現形式在校園區域的具體體現。目前,三維虛擬校園設計主要有以下幾種方法:以CAD, 3DSMAX為平臺構建的三維模型、基于虛擬現實軟件和高級語言編程實現的三維模型、利用ZTMAPGIS等軟件自帶的三維功能進行開發的三維模型?;谏鲜鋈S虛擬校園的研究現狀,將三維景觀可視化技術3DSMAX與地理信息技術ZTMAPGIS相結合的需求應運而生。

1.2可行性分析

    3DSMAX是美國Autodesk公司開發的3D建模和影視動畫桌面體統,廣泛應用于電影制作、科技教育和科學研究等一些應用領域。

   ZTMAPGIS提供了眾多接口用于三維實體的建模。因此要實現基于三維GIS的校園瀏覽系統,技術上是可行的。同時,三維GIS開發的校園瀏覽系統也是一個對外宣傳和普及地理信息系統知識的窗口,適應社會發展和需求,在社會適應層面上也是可行的。

2三維場景建模

2.1基礎數據的獲取

    校園二維空間數據來自AutoCAD下的*.dwg格式的測繪數據,ZTMAPGIS軟件進行相關的矢量化,對整個校園分為點、線、面分層矢量化。在三維建模過程中,還需要獲取其高度信息數據。地物紋理信息數據通過1200萬像素數碼相機采集后,對每張圖片用Photoshop進行處理,使得物體更具真實感。

2.2 CAD數據轉shapefile數據

    將鹽城師范學院新長校區測量得到的AutoCAD數據在ArcCatalog中打開,選擇CAD數據,右鍵導出,選擇“ToShapefile",選擇輸出路徑即可。

2.3三維模型建立

    校園地物包括樓宇建筑、道路、橋梁和綠化設施等。根據獲取的數據選擇合適的建模方法,該系統中利用AutoCAD數據在3DSMAX軟件中建模生成所有的三維建筑模型,然后導入ArcScene,在現實建筑物的位置輸入一個點,在點的顯示屬性中,選擇“3D Marker Symbol",再選擇對應的三維建筑模型即可。

3三維虛擬校園系統功能分析與設計

    三維場景驅動和漫游方式有很多如MultiGen Creator與Vega結合、Vrml與Java結合等。該系統主要利用ZTMAPGIS提供的SceneControl和MapControl控件作為三維顯示工具,構建三維場景瀏覽模塊、信息查詢模塊和統計分析模塊等。

3.1系統功能分析

    校園三維瀏覽系統在設計與開發中主要考慮三維景觀瀏覽顯示功能、信息查詢功能、統計分析功能和基本控制功能。三維景觀瀏覽顯示功能包括顯示三維空間場景,實現基本空間瀏覽功能,如放大、縮小、漫游、導航等;查詢功能包括空間與屬性之間的雙向查詢;統計分析功能包括建筑物統計、緩沖區分析等;基本控制功能包括了三維向控制、量測和圖像截取等。

3.2系統功能實現

    3.2.1三維瀏覽顯示功能

    在三維瀏覽模式下為三維場景提供選擇、漫游、全屏顯示等操作,用戶可靈活使用鍵盤操控場景方向,可以自由控制飛行的路線。同時用戶在瀏覽三維場景的時候,可以隨時地物在整個圖中的位置,達到瀏覽全局的效果。

    3.2.2信息查詢功能

    信息查詢是GIS最重要的功能之一,主要是通過空間查屬性和屬性查空間的兩種方式來實現。(1)空間查屬性,即根據鼠標所指的空間位置,系統可查找出該位置的空間實體和空間范圍(由若干個空間實體組成)以及它們的屬性,并顯示出該空間對象的屬性列表。比如,通過點擊某個建筑物,將鼠標點擊位置的屏幕坐標轉換為三維空間點坐標,返回點擊選擇的建筑物對象,將建筑物對象傳遞給屬性顯示窗體,這樣既可以顯示該建筑物的詳細信息,包括其名稱、圖片、樓層數,還可以通過選擇樓層顯示特定樓層的平面圖。(2)屬性查空間,即通過屬性字段定位建筑物,通過一個窗體,讓用戶選擇需要查詢的內容,系統會根據相關內容在屬性表中快速找到符合條件的圖層字段,并定位到相應的圖層空間要素上,符合條件的建筑物將在地圖主窗口高亮顯示。

    3.2.3統計分析功能

    建筑物統計是根據建筑物的不同用途來分類統計的,如教學樓的用途是教學、體育館的用途是體育活動,統計結果是顯示不同用途的建筑物所占的面積。

    緩沖區分析是GIS的一種非常重要的空間分析功能,在GIS應用中占很大比例。該系統中的緩沖區分析主要是應用Analysis Tools下Buffer類,通過給定Buffer一個緩沖區距離,在原有圖層中得到一個新的Buffer圖層。

    3.2.4基本控制功能

    三維方向控制主要實現對三維場景的方向定制移動,包括向上、向下、向左、向右、向前、向后操作,主要通過調用Scene Control下的Camera接口來實現三維場景的定制距離移動。量測工具實現在地圖中進行距離測量和面積量算。三維場景的截取是選擇自己感興趣的場景,對其截取,保存為bmp或者jpg圖像格式的三維場景圖。

4結語

    該文介紹了基于3DSMAX進行三維建模,使用VS.NET開發平臺,利用ZTMAPGIS提供的相關接口對鹽城師范學院新長校區的三維顯示,擬實現對校園的場景瀏覽、信息查詢定位、量測、統計分析等功能,嘗試虛擬現實與GIS相結合,體現組件式GIS二次開發的低成本、完整、高效的優點。

 

原文來自:http://www.bestglobalwebsiteaward.com/blog/index.php/article/21.html

標簽:三維GIS  

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