浙江省工程物探勘察院 蔡林濤

浙江省地理信息中心 葉遠智

浙江省國土資源廳信息中心 嚴慶良

臺州市區(qū)三維查詢信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

浙江省工程物探勘察院 蔡林濤

浙江省地理信息中心 葉遠智

浙江省國土資源廳信息中心 嚴慶良

一、引言

目前，信息化浪潮正以超乎人們想象的勢頭席卷全球，知識經(jīng)濟、信息時代已被人們?nèi)嬲J識和接受，可持續(xù)發(fā)展已成為各國、各地區(qū)最關心的課題之一，人類需要站在更高的位置全面、客觀、綜合地了解和認識我們賴以生存的地球、區(qū)域和城市，對社會發(fā)展和經(jīng)濟建設進行全面規(guī)劃，對出現(xiàn)的各種復雜問題尋找對策和思路 。一方面，數(shù)字地球、數(shù)字區(qū)域、數(shù)字城市、虛擬地理環(huán)境等新概念不斷涌現(xiàn)并被人們賦予新的內(nèi)涵，這些概念或目標將為我們認識地球或區(qū)域提供一種新的方法。另一方面，現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，特別是寬帶計算機網(wǎng)絡技術、大規(guī)模存儲技術、高分辨率衛(wèi)星遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術的飛速發(fā)展，為這些概念和目標的實現(xiàn)提供了強有力的技術支持。

地理信息系統(tǒng)作為一種空間型、基礎型的信息系統(tǒng)，可以彌補傳統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（MI S）的不足：將城市資源與環(huán)境、城市基礎設施和社會各組成要素集成或整合到電子地圖上，能直觀地表達和揭示這些信息所隱含的規(guī)律，為政府、企業(yè)的管理和決策提供技術支撐。基礎地理信息為各種信息資源的空間定位和空間分析提供了統(tǒng)一的基礎，也為各種信息資源的整合提供統(tǒng)一的空間載體或平臺。

臺州市信息化建設自2006年大規(guī)模啟動以來，由于領導重視已取得實效，到目前為止規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、基礎地理信息系統(tǒng)均已經(jīng)通過專家驗收。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術、計算機技術、3 S（GI S/R S/GP S）技術、虛擬現(xiàn)實、航空與航天技術等的飛速發(fā)展，給地理信息技術帶來前所未有的變革，利用高分辨率衛(wèi)星影像以及航空像片，通過對影像的平面、高程、結構、色彩等的數(shù)字化處理，按照統(tǒng)一坐標無縫拼接而成可以迅速建立三維景觀。人們可以直觀地從三維景觀上判讀出山川、河流、樓宇、道路，突破平面地圖對空間描述二維化、三維空間尺度感差、沒有要素結構與紋理信息等諸多限制。

為更好地滿足臺州市規(guī)劃管理業(yè)務的需要，同時滿足全市范圍內(nèi)其他專業(yè)部門日益增長的三維地理空間數(shù)據(jù)服務的需要，臺州市建設規(guī)劃局提出了利用現(xiàn)有基礎地理信息數(shù)據(jù)庫中的影像和DEM數(shù)據(jù)等基礎地理信息數(shù)據(jù)，結合規(guī)劃專題數(shù)據(jù)，建設臺州市區(qū)三維查詢信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建成將為“數(shù)字臺州”的建設提供全市三維立體框架的地理信息服務，同時也將極大地提高臺州市建設規(guī)劃局的規(guī)劃業(yè)務水平。

二、建設現(xiàn)狀

1、數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

（ 1）基礎地理信息數(shù)據(jù)

目前臺州市約有600平方公里，13000余幅1：500 DLG數(shù)據(jù)已經(jīng)按相關的數(shù)據(jù)整理與建庫規(guī)范要求入庫。同時省測繪局提供的臺州市1：10000 DLG、1：10000 DEM、1：10000 DOM已經(jīng)轉換為臺州獨立坐標系，并存儲于基礎地理信息數(shù)據(jù)庫中。臺州市現(xiàn)有的Spot5影像數(shù)據(jù)及其它高分辨率影像（如Quick Bird）已經(jīng)完成數(shù)據(jù)建庫。

（2）規(guī)劃專題數(shù)據(jù)庫

現(xiàn)有的28個規(guī)劃編制成果已錄入至規(guī)劃成果檔案庫，其中18個錄入到規(guī)劃成果空間庫（分區(qū)規(guī)劃3個、專項規(guī)劃3個、控制性詳細規(guī)劃12個，面積分別為430平方公里、730平方公里、64平方公里）；相關政策法規(guī)全部建庫；在建項目和已建項目已經(jīng)開始著手入庫。

2、系統(tǒng)現(xiàn)狀

臺州市建設規(guī)劃局現(xiàn)有系統(tǒng)主要包括臺州市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、臺州市基礎地理信息系統(tǒng)。臺州市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)和臺州基礎地理信息系統(tǒng)通過X ML語言的方式進行了相關的數(shù)據(jù)集成，臺州市區(qū)三維查詢信息系統(tǒng)也將采用這種方式與兩系統(tǒng)進行集成。

三、三維平臺選型

針對三維可視系統(tǒng)的具體需求進行分析，選擇了美國Skyline公司的Terra Suite系列軟件產(chǎn)品作為系統(tǒng)的三維城市軟件平臺。Terra Suite靈活、簡便的建模工具、穩(wěn)定的軟件功能、組件化的軟件體系、便捷的技術拓展優(yōu)勢是本項目三維GIS軟件選型的關鍵依據(jù)。

Terra Suite系列軟件產(chǎn)品可利用航空影像、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）和其它的三維或二維信息源以及GI S數(shù)據(jù)等創(chuàng)建的一個交互式環(huán)境。它能夠允許用戶快速地融和數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)庫，并且有效地支持大型數(shù)據(jù)庫和實時信息流通訊技術，此系統(tǒng)還能夠快速和實時地展現(xiàn)給用戶三維地理空間環(huán)境。Terra Suite是獨立于硬件之外的多平臺、多功能軟件系統(tǒng)。Terra Suite是基于網(wǎng)絡的三維GIS，具有精確的定位查詢、瀏覽、編輯、注釋、打印、空間分析、V R技術、用戶自定義工作界面、基于COM的二次開發(fā)以及網(wǎng)絡發(fā)布等功能。

四、數(shù)據(jù)處理

1、數(shù)據(jù)范圍

臺州位于我國東南沿海，數(shù)據(jù)覆蓋臺州市全市范圍，地理位置為東經(jīng)120°11＇-122°00＇、北緯27°2＇-29°19＇之間。

表1 項目建設所需要的數(shù)據(jù)及覆蓋范圍

2、數(shù)據(jù)格式

原始影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)采用Erdas Image或ESRI的Raster Data Set數(shù)據(jù)格式，矢量數(shù)據(jù)符合ESRI的Geo Data base數(shù)據(jù)模型，具體為ESRI Shape格式。其他三維建模數(shù)據(jù)應符合3D MAX軟件的標準數(shù)據(jù)格式。

3、場景數(shù)據(jù)處理

柵格數(shù)據(jù)處理主要為影像成果（ErdasImage格式）在Terra Builder中進行的處理，包括：

（1）新建TBP工程并設置為Globe模式；

（2）在工程中添加DOM數(shù)據(jù)，相同精度的DOM需設置正確的疊加顯示關系。為每一塊DOM添加裁切的邊界線，以防止在影像邊緣出現(xiàn)黑邊。為每一塊DOM設置約200米的羽化值，使影像的邊緣過渡更自然；

（3）在工程中添加DEM數(shù)據(jù)，添加裁切邊界線，并設置200米羽化值；

（4）設置MP T壓制的壓縮率并實施壓制，完成MP T制作。

三維場景數(shù)據(jù)處理流程圖如下：

圖1三維場景數(shù)據(jù)制作流程

4、矢量數(shù)據(jù)處理

該項數(shù)據(jù)處理主要為滿足矢量數(shù)據(jù)在三維場景中的疊加顯示，盡量保證在疊加適量數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)能夠高速穩(wěn)定運行，同時使三維場景有較好的顯示效果，主要處理流程如下：

（1）待處理的矢量要素統(tǒng)一轉換為Shape格式；

（2）線狀要素使用程序進行統(tǒng)一抽稀后并采用人工方式再排查刪除冗余節(jié)點；

（3）交通類數(shù)據(jù)經(jīng)過二次光滑后，局部地方存在與影像套合欠佳的情況，可按照最新影像數(shù)據(jù)進行修正；

（4）各類公路上的橋梁和隧道不再單獨表示，直接表示為相應的各類公路；

（5）對全省主干道、省道及以上道路按照影像更新核對，并作統(tǒng)一對象化處理；

（6）在Skyline進行符號設置及參數(shù)調(diào)整，各類數(shù)據(jù)在不同視野范圍進行分級顯示；

（7）在Skyline正常配圖后，部分注記可能顯示重疊，為了圖面表示合理，要在Skyline環(huán)境下作圖面巡視，一般可對低等級的地名注記做高度屬性個別調(diào)整。

5、數(shù)據(jù)整合

使用TerraExplorerpro工具將所有處理好的數(shù)據(jù)進行整合，最終完成三維場景工程的制作。

圖2數(shù)據(jù)整合流程圖

五、系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)采用B S架構進行設計，使用Microsoft Visual Studio2008基于.Net Framework 3.5進行開發(fā)，前臺開發(fā)采用Javascript語言，后臺開發(fā)采用C#。系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)模塊組成：交互式瀏覽模塊、綜合查詢定位模塊、輔助功能模塊、規(guī)劃分析模塊、系統(tǒng)維護模塊，主要以滿足以下四個方面應用。

圖3 系統(tǒng)組織架構圖

(一)基本功能

系統(tǒng)提供靈活、交互式的三維瀏覽漫游模式，同時能提供飛行路線的定制、調(diào)整等，系統(tǒng)還應可對瀏覽的速度和飛行速度進行定制。

系統(tǒng)能進行距離量算、面積量算、坡度量算、方案導出等基本的GIS功能。

(二)綜合查詢定位

系統(tǒng)可對地名、行政區(qū)、基礎框架要素、各類規(guī)劃信息進行綜合查詢。當系統(tǒng)查詢到相關要素時能從所在地以飛行的飛往目標物體或直接跳往該目標。

系統(tǒng)可在三維地圖中拾取所要查詢的地物，快速查詢到該地物的屬性內(nèi)容。

(三)規(guī)劃分析

實現(xiàn)從規(guī)劃數(shù)據(jù)庫實時加載具有空間位置的規(guī)劃數(shù)據(jù)，并將已有的規(guī)劃模型加載到規(guī)劃場景中；

實現(xiàn)在三維場景中可動態(tài)調(diào)整三維建筑設計方案；

系統(tǒng)能導入不同三維規(guī)劃方案，實現(xiàn)不同三維規(guī)劃方案在同一背景場景下的虛擬可視化對比，從宏觀上輔助決策；

在選址階段時，能輔助規(guī)劃人員進行地塊的選址；

提供基本的三維GIS通視分析；

提供規(guī)劃人員在某一位置進行快速建模的工具；

實現(xiàn)和規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、基礎地理信息系統(tǒng)進行集成；

實現(xiàn)與規(guī)劃管理信息系統(tǒng)進行會議聯(lián)審。

(四)系統(tǒng)維護

系統(tǒng)維護采用一站式登錄，可對用戶、角色、功能權限進行相應的管理，同時能對系統(tǒng)參數(shù)進行配置管理。

六、結束語

臺州市區(qū)三維查詢信息系統(tǒng)通過對臺州市地形地貌大場景的虛擬重建，為有關部門了解臺州市全貌提供了直觀的途徑。系統(tǒng)基于Skyline，在基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的支撐下，通過疊加各類規(guī)劃數(shù)據(jù)及專業(yè)管線數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在三維平臺上的綜合查詢定位及規(guī)劃輔助分析，為臺州市規(guī)劃管理業(yè)務提供三維輔助決策。系統(tǒng)的建成為“數(shù)字臺州”的建設提供了全市三維立體框架的地理信息服務，同時也極大地提高了臺州市的規(guī)劃業(yè)務水平。