三維電子地圖的技術研究范文

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1總體技術路線

三維電子地圖服務平臺的總體框架由“支撐層”、“數據層”、“服務層”、“應用層”組成，其邏輯關系如圖1所示。支撐層是三維電子地圖服務平臺運行的支撐與保障，包括網絡設備、標準規范、管理辦法、支撐軟件等。數據層是三維電子地圖服務平臺服務的基礎，包括用于地理信息服務的系列空間資源，主要包括三維模型數據、三三維電子地圖服務平臺總體框架維實體矢量數據、道路數據等部分。服務層是三維電子地圖服務平臺建設的核心內容，主要包括網絡地圖服務、網絡要素服務、路徑分析服務、空間分析服務以及通用WebService等。應用層是三維電子地圖服務平臺對外提供的應用服務，即基于系統對外提供的基本功能，主要包括三維可視化、地圖書簽、地圖搜索、自駕分析、地圖糾錯、地圖標記和廣告服務等幾部分。

2三維電子地圖數據庫建設

2．1系統數據構成

該系統數據庫的建設主要是城市三維電子地圖專題數據，依據統一的技術標準和規范，對現有的公共地理空間框架數據進行統一的加工處理形成。從應用和保密為出發點，主要包括三維城市模型、興趣點矢量數據、道路矢量數據等專題數據。

2．2三維電子地圖專題數據生成流程

2．2．1三維模型基礎數據來源。

數據是三維地理場景構建的基礎，無論是場景的表達，還是場景的信息查詢與分析均是以數據為支撐的。在通常情況下如果不考慮地物的內部結構、組成，快速建立其三維模型的關鍵是獲取地物的三類基礎數據，即地物的二維平面數據、第三維特征數據和紋理數據，其中二維平面數據和第三維特征數據共同構成三維空間模型，紋理數據則間接反映了地物的要素類型及其性質。三維電子地圖服務平臺的三維模型數據獲取方式。二維平面數據主要以1∶1000地形圖為基礎，在現場進行實地更新修編完成;第三維特征數據采集以現場屬性調查方式為主;紋理數據采集主要是使用現場數碼拍照和航測影三維模型數據獲取方式像提取相結合的方式。

2．2．2三維場景的快速構建流程。

模擬與抽象一直是人類認識世界的基本方法，對現實世界的認識與建模既可以通過抽象的方法，也可以通過模擬的方法。如果說地圖是一種對現實世界的抽象表達，三維場景則是對現實世界的一種模擬表達。該系統基于大比例尺地形圖數據來構建三維場景，主要包括數據獲取、模型構建、模型融合以及三維場景生成4個步驟。數據獲取主要是以大比例尺地形圖為主要數據源，結合其他多種形式的數據來進行地貌和地物要素的數據獲取。其中，地貌數據主要包括等高線數據以及離散的高程點數據;地物數據主要包括居民地、道路、水系、植被以及其他附屬設施5類要素的空間數據和屬性數據。模型構建主要是指地形和地物模型的構建。其中，地形的構建首先根據所獲取的等高線以及離散的高程點數據生成規則格網DEM，然后基于規則格網DEM采用四叉樹結構來生成多分辨率地形;地物模型的構建主要是針對水系、植被、居民地、道路以及其他附屬設施5類要素，采用基于屬性描述的方法來實現大場景的三維地物模型快速構建。模型融合是基于模型快速構建的基礎上，采用數據融合技術來進行地物模型與三維地形之間的空間位置融合處理。三維地理場景生成是指集成整個場景的三維模型，生成一個以空間可視化為目的、空間分析為輔助的三維場景。

2．2．3三維電子地圖專題數據融合與組織。

專題數據生成的時候，除了上述三維場景模型外，還要收集和整理相關的電子地圖數據、其他格式的數據甚至是紙質地圖和其他資料，能直接從公共服務平臺提取的數據(例如道路中心線數據、一些興趣點數據等)盡量采用平臺提供的服務來生成，不能直接提取就要采用其他方法，包括格式轉換、數字化、地址匹配等。然后，按照莆田市地理信息公共服務平臺項目建設要求，按照空間統一渲染的空間事先方向和相機設置點，將柵格型三維場景模型、矢量型二維實體模型、興趣點數據、道路數據進行配準和融合，通過一定的合理組織形式，建成符合標準的柵格矢量一體化的三維電子地圖。

3三維電子地圖服務平臺構建技術

傳統網絡程序的開發是基于頁面的、服務器端數據傳遞的模式，把網絡程序的表現層建立于HTML頁面之上，而HTML是適合于文本的，傳統的基于頁面的系統已經漸漸不能滿足網絡瀏覽者的更高、全方位的體驗要求了。而富互聯網應用(RichInternetApplications，縮寫為RIA)的出現就是為了解決這個問題。富互聯網應用程序中的富客戶技術通過提供可承載已編譯客戶端應用程序(以文件形式，用HTTP傳遞)的運行環境，客戶端應用程序使用異步客戶/服務器架構連接現有的后端應用服務器，這是一種安全、可升級、具有良好適應性的新的面向服務模型，這種模型由采用的WEB服務所驅動。結合了聲音、視頻和實時對話的綜合通信技術，使富互聯網應用程序(RIA)具有前所未有的網上用戶體驗。ArcGISServer是一個用于構建集中管理、支持多用戶的企業級GIS應用的平臺。ArcGISServer提供了豐富的GIS功能，例如地圖、定位器和用在中央服務器應用中的軟件對象。開發者使用ArcGISServer可以構建Web應用、Web服務以及其他運行在標準的．NET和J2EEWeb服務器上的企業應用，如EJB。ArcGISServer也可以通過桌面應用以C/S(Client/Server)的模式訪問。三維電子地圖服務平臺以城市三維專題地圖數據為支撐，利用ArcGISServer和FlexBuilder開發，實現城市的三維地圖顯示、瀏覽、查詢功能，并能提供基于三維電子地圖的地圖書簽服務、自駕查詢服務、地圖標記服務、地圖糾錯服務、地圖廣告服務等。

4結語

該研究對城市三維電子地圖服務平臺的關鍵技術進行了探討，將網絡地理信息系統技術和虛擬現實技術相結合，重點論述了三維電子地圖的生產流程，之后以三維專題地圖數據為支撐，利用ArcGISServer和FlexBuilder開發了可視化三維電子地圖平臺，實現城區的三維地圖顯示、瀏覽、查詢功能，并能提供基于三維電子地圖的地圖書簽服務、自駕查詢服務、地圖標記服務、地圖糾錯服務、地圖廣告服務等。系統采用網絡技術和三維可視化技術，通過虛擬現實形式對中心城區的建筑物、主干道以及整個周邊信息進行數字化三維建模，并利用開發出的系統實現大眾化的服務，同時該平臺也能推廣到其他應用領域，比如民政、國土、規劃、旅游等。但該平臺只能從單一的視角進行三維地圖數據的展示和分析，以后的發展方向應該是多視角甚至是任意旋轉的真三維網絡地圖服務平臺的構建。（本文來自于《安徽農業科學》雜志。《安徽農業科學》雜志簡介詳見.）

作者：黎華吳浩尹章才單位：武漢理工大學資源與環境工程學院