蘇梓璇 高瑛 蘭明

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ArgGIS環(huán)境下2.5維構(gòu)筑物的地圖展示方法的實現(xiàn)

蘇梓璇 高瑛 蘭明

（國家測繪地理信息局陜西基礎(chǔ)地理信息中心 陜西西安 710054）

2.5維地圖是傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖之間的一種產(chǎn)品，具有以二維地圖的數(shù)據(jù)量和傳輸速度展示近似三維地圖的效果。為進(jìn)一步提高二維地圖的信息量和表現(xiàn)力，作者以“天地圖·陜西”項目為依托，研究了2.5維地圖的原理及實現(xiàn)方法，開發(fā)了相關(guān)工具，并對該理論和工具進(jìn)行了生產(chǎn)驗證。論述了一種基于測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)—大比例構(gòu)筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行深度信息展示的方法。

2.5維 立體構(gòu)筑物 ArcGIS

1 引言

為了進(jìn)一步提高“天地圖·陜西”電子地圖的直觀性和表現(xiàn)力，在2012年10月“天地圖·陜西”改版的項目中，實現(xiàn)了一種在傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖的過渡產(chǎn)品——假三維地圖（即2.5維地圖），該方法已經(jīng)正式運用于天“地圖·陜西”的更新維護(hù)項目中，取得了較好的效果。

2 方法的描述

基于ArcGIS環(huán)境下生成2.5維構(gòu)筑物模型的方法是采用斜平行投影的方法，將構(gòu)筑物通過三維空間地圖投影到地平面，生成構(gòu)筑物模型平面圖疊加到二維地圖中，既保證了空間坐標(biāo)的一致性，也能直觀地反映出構(gòu)筑物高度。該方法在ArcGIS工作平臺上，使用了ArcToolbox中的相關(guān)工具及編寫的C+程序，以較短的時間生成構(gòu)筑物的各個側(cè)面及建筑物的頂面，通過調(diào)整各面層的壓蓋順序及配色，能夠較好地展現(xiàn)構(gòu)筑物的立體效果，然后與其他二維地理數(shù)據(jù)套合，使用ArcGIS Server進(jìn)行地圖切片并發(fā)布。

3 方法實現(xiàn)的技術(shù)流程（圖1）

4 方法實現(xiàn)的技術(shù)要點

4.1 構(gòu)筑物各個面的構(gòu)成

為了符合大批量立構(gòu)筑物數(shù)據(jù)的快速產(chǎn)生和更新需求，對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了簡化，即只生成構(gòu)筑物的頂面及各個側(cè)面。依據(jù)大比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的采集要求，構(gòu)筑物必須按照構(gòu)筑物底部進(jìn)行采集，那我們通過基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)就可以直接得到構(gòu)筑物的底面，而構(gòu)筑物頂面和側(cè)面需要經(jīng)過坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換和工具構(gòu)面生成。

4.1.1 構(gòu)筑物頂面各投影點的生成

依據(jù)投影公式，根據(jù)構(gòu)筑物高度及構(gòu)筑物底面坐標(biāo)逆推得到構(gòu)筑物頂面各頂點的投影點坐標(biāo)，通過計算可以得到構(gòu)筑物頂面投影與底面投影的在x、y方向上的差值。將構(gòu)筑物按其高度屬性進(jìn)行分類，使用ArcGIS的move功能，將構(gòu)筑物底面進(jìn)行平移得到頂面數(shù)據(jù)。

4.1.2 構(gòu)筑物側(cè)面的生成

構(gòu)筑物側(cè)面的生成過程，是構(gòu)筑物底面各頂點與頂面各頂點的連接，但是由點狀要素生成面狀要素最主要的控制因素就是各頂點的連接順序。

由于底面數(shù)據(jù)與頂面投影數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，兩層數(shù)據(jù)的FID屬性項的數(shù)據(jù)是相同的，如圖2所示，底面數(shù)據(jù)的1點對應(yīng)頂面的1’點，底面數(shù)據(jù)的2點對應(yīng)頂面的2’點，如此類推，則構(gòu)成a側(cè)面的序列為1’，1，2，2’； 構(gòu)成b側(cè)面的序列為2’，2，3，3’如此類推。依據(jù)屬性項ORIG_FID可以對不同的構(gòu)筑物對象進(jìn)行區(qū)分，當(dāng)每一個構(gòu)筑物對象的構(gòu)面序列的程序運行到MAX(FID)這一個構(gòu)筑物的所有側(cè)面的都構(gòu)面序列都排列完成。利用ETGeoWizards工具選擇適當(dāng)?shù)目刂埔蛩?，生成每一個構(gòu)筑物數(shù)據(jù)的側(cè)面面狀數(shù)據(jù)。

4.2 各面層的壓蓋順序

為了達(dá)到正確展示構(gòu)筑物地目的，在配圖工程中必須調(diào)整各面層的顯示順序，以呈現(xiàn)立體效果，經(jīng)過試驗確定了壓蓋順序為：頂層、側(cè)面。

4.3 各層的配色

在構(gòu)筑物配色時，無論色調(diào)如何設(shè)定，一定要充分考慮圖層透明參數(shù)的設(shè)置。經(jīng)過多次試驗配色方案，頂面與側(cè)面應(yīng)采用同色系的色彩搭配，頂面的透明參數(shù)的參考值為：20%至40%；側(cè)面的透明參數(shù)的參考值為：40%至60%。

5 結(jié)果對比分析

試驗結(jié)束的前期我們將三種2.5維實現(xiàn)方法進(jìn)行對比的情況見表1。

本方案能夠較好地展示二維電子地圖中的構(gòu)筑物的立體效果，并且操作簡單能夠適用于大型更新項目中。圖2是影像地圖、二維電子地圖及本方案生產(chǎn)的2.5維地圖的對比。

本論文介紹的解決方案，與ArcGIS10.0中提供的制圖表達(dá)方法生產(chǎn)出的效果相比更具立體感，與矢量地圖結(jié)合起來進(jìn)行切片發(fā)布，可以在不影響瀏覽速度的情況下，更好地展示構(gòu)筑物信息，是一種簡潔、清晰的地圖展示方法。

6 結(jié)束語

基于ArcGIS環(huán)境下生成2.5維構(gòu)筑物模型的方法可以對構(gòu)筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行批量的處理，并且可以自由地調(diào)節(jié)參數(shù)，生成具有夸張效果地構(gòu)筑物數(shù)據(jù)，向公眾們提供了一種更加直觀、真實的用圖體驗。

[1] 宋珉，劉鵬超，趙維.2.5維地圖制作算法研究與實現(xiàn)[J].城市勘測，2010(5).

[2] 張競，王結(jié)臣.一種便捷的城市三維景觀可視化方法[J].測繪科學(xué)，2009(4).

[3] 劉利力.2.5維電子地圖關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)[J].城市建設(shè)理論研究，2013(5).