摘要：實景三維技術(shù)是對村鎮(zhèn)房屋調(diào)查管理的重要手段，國家大力推進(jìn)新農(nóng)村的建設(shè)，因此村鎮(zhèn)的可視化愈發(fā)重要?；贑esium框架搭建村鎮(zhèn)房屋可視化應(yīng)用平臺實現(xiàn)村鎮(zhèn)房屋數(shù)據(jù)的可視化。將村鎮(zhèn)房屋數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，采用B/S架構(gòu)對格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)實現(xiàn)Web端的可視化。村鎮(zhèn)房屋可視化應(yīng)用平臺主要實現(xiàn)了房屋數(shù)據(jù)的可視化、房屋信息查詢、空間量測等，具有較好的數(shù)據(jù)可視化表達(dá)效果，能夠?qū)崿F(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)的多角度瀏覽及信息查詢，具有較高的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：村鎮(zhèn)房屋可視化信息查詢Cesium框架

中圖分類號：TP311.1

DesignandImplementationofVisualizationSystemforEfficientInvestigationofRuralHouses

WEIXin

ChengdeGeographicInformationCenter，Chengde，HebeiProvince，067000China

Abstract：Real3D technologyisanimportantmeansofinvestigatingandmanagingruralhouses.Thecountryisvigorouslypromotingtheconstructionofnewruralareas，sothevisualizationofruralareasis becomingincreasinglyimportant.BuildingavisualizationapplicationplatformforruralhousesbasedontheCesiumframeworktoachievethevisualizationofruralhousedata.Converttheformatofruralhousedata，andusetheB/Sarchitecturetovisualizetheconverteddataonthewebend.Theruralhousevisualizationapplicationplatformmainlyrealizesthevisualizationofhousedata，houseinformationquery，spatialmeasurement，etc.Ithasgooddatavisualizationexpressioneffectandcanachievemultianglebrowsingandinformationqueryof3Dmodeldata，whichhashighapplicationvalue.

KeyWords：Ruralhouses;Visualization;Informationinquiry;Cesiumframework

村鎮(zhèn)是城鄉(xiāng)最為重要的管理單元之一，村鎮(zhèn)房屋是農(nóng)民的物質(zhì)支撐與經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動者居住的地方[1]。自鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提出以來，國家加大對農(nóng)村的建設(shè)與發(fā)展，對高效精準(zhǔn)的地理信息需求也在不斷提高，關(guān)于村莊規(guī)劃和建設(shè)的研究得到廣泛關(guān)注。當(dāng)前，我國村鎮(zhèn)地區(qū)數(shù)量龐大，村鎮(zhèn)房屋不斷增加，大部分地區(qū)的鄉(xiāng)村建設(shè)呈現(xiàn)無規(guī)劃、房屋錯亂的現(xiàn)象[2]。在新農(nóng)村建設(shè)的進(jìn)程中，村鎮(zhèn)的面貌日新月異，村鎮(zhèn)房屋邊界、空間、信息問題一直備受廣大農(nóng)民的關(guān)注，因此，對村鎮(zhèn)房屋的快速高效調(diào)查管理、及時全面展示房屋三維信息工作迫在眉睫。

本文結(jié)合三維可視化技術(shù)，基于Cesium框架搭建村鎮(zhèn)房屋可視化平臺，展示研究區(qū)域內(nèi)的具有真實效果的空間場景，實現(xiàn)村鎮(zhèn)三維模型等數(shù)據(jù)的展示、信息查詢，為新農(nóng)村的規(guī)劃發(fā)展起到了關(guān)鍵的輔助決策作用。

1系統(tǒng)需求分析

將村鎮(zhèn)房屋數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化有助于及時掌握村鎮(zhèn)房屋信息，該可視化應(yīng)用平臺的核心功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加載、存儲、在線展示等功能[3]。將所獲得到的三維模型進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)加載并且提供房屋數(shù)據(jù)的信息查詢，展示房屋的信息。以村鎮(zhèn)的三維傾斜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使用Cesium開源可視化框架，實現(xiàn)對村鎮(zhèn)三維模型的可視化。

基于Cesium框架，采用B/S架構(gòu)設(shè)計村鎮(zhèn)房屋可視化應(yīng)用平臺所需的各項功能模塊，各個模塊之間銜接緊密、相輔相成，搭建可視化平臺[4]。平臺界面包括導(dǎo)航欄、數(shù)據(jù)可視化展示區(qū)域，簡化平臺界面，促進(jìn)村鎮(zhèn)房屋調(diào)查管理方式的轉(zhuǎn)變和組織管理效率的提高，輔助外業(yè)調(diào)查相關(guān)人員做出更為科學(xué)的決策，提高村鎮(zhèn)權(quán)籍調(diào)查效率。

（1）數(shù)據(jù)資源層：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存和與服務(wù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，存儲的數(shù)據(jù)主要包括各種影像數(shù)據(jù)及三維模型數(shù)據(jù)，通過將二維數(shù)據(jù)及三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為Cesium可以加載的格式，并存儲于在數(shù)據(jù)庫。

（2）應(yīng)用功能層：完成平臺的界面設(shè)計，功能設(shè)計等工作。平臺涉及的功能，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)更新、信息查詢、圖層管理、空間量測等。

（3）用戶層：用戶層管理平臺的用戶，主要有普通用戶與管理用戶。普通用戶可以利用系統(tǒng)實現(xiàn)三維模型的查看和分析管理；管理用戶負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的更新，以及根據(jù)用戶需求進(jìn)行系統(tǒng)的升級。

本平臺按照功能劃分為數(shù)據(jù)可視化模塊、信息查詢模塊、圖層管理模塊、空間量測模塊、用戶管理模塊，如圖1所示。

2系統(tǒng)總體架構(gòu)

本平臺基于分層設(shè)計的原則，建立規(guī)范的空間地理數(shù)據(jù)和服務(wù)框架，基于Cesium，采用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器形式向用戶提供訪問平臺的客戶端，平臺總體架構(gòu)如圖2所示，主要包括數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用功能層、用戶層。

3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

平臺包含的數(shù)據(jù)類型為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)兩種?？臻g數(shù)據(jù)主要涵蓋村鎮(zhèn)調(diào)查管理過程中需要使用到的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和房屋調(diào)查采集的數(shù)據(jù)，非空間數(shù)據(jù)主要包括用戶數(shù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)使用PostgreSQL作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，PostgreSQL是一個功能強大的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點：速度快、總體擁有成本低；使用容易、開放源代碼、可移植性強；對空間數(shù)據(jù)支持友好；支持大型的數(shù)據(jù)庫、調(diào)優(yōu)靈活、支持多處理器[5]。

幾個核心的數(shù)據(jù)庫表文件主要有補測點數(shù)據(jù)基本信息、房屋基本信息、權(quán)利人信息、用戶信息。

4系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

基于Cesium搭建村鎮(zhèn)房屋可視化應(yīng)用平臺，由于Cesium只能加載3DTiles格式，需要先將OSGB格式的三維模型轉(zhuǎn)化為3Dtiles格式，矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GeoJSON的格式。

通過CesiumLab轉(zhuǎn)換工具進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換[6]。CesiumLab轉(zhuǎn)換工具是市面上開源比較好用的轉(zhuǎn)換工具，在數(shù)據(jù)目錄下存放Data和metadata.xml文件，通過定義輸出目錄實現(xiàn)一對一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，完成傾斜實景模型到3DTiles轉(zhuǎn)換，得到3DTiles三維數(shù)據(jù)格式。將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Cesium支持的格式。GeoJSON是一種對各種地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼的格式，基于JavaScript對象表示法（JavaScriptObjectNotation，簡稱JSON）的地理空間信息數(shù)據(jù)交換格式。

4.2數(shù)據(jù)可視化功能

通過圖層管理進(jìn)行傾斜攝影測量三維實景模型、二維數(shù)據(jù)等不同類型數(shù)據(jù)在平臺上顯示。

4.2.1模型添加

將OSGB格式的傾斜模型轉(zhuǎn)化為3DTiles格式，通過Map類初始化用于構(gòu)件模型的基本地形服務(wù)，調(diào)用primitive的add方法實現(xiàn)3DTiles的加載，通過tileset.json文件獲取位置數(shù)據(jù)，直接在虛擬地球的底圖定位到該模型，如圖3所示。

4.2.2矢量數(shù)據(jù)添加

通過GeoJsonDataSource類中提供的geojson的加載方式，將采集的shp格式數(shù)據(jù)和補測界址點shp格式數(shù)據(jù)加載到Cesium平臺上。

4.2.3數(shù)據(jù)采集

在三維模型上動態(tài)采集數(shù)據(jù)，如圖4所示。Cesium通過注冊鼠標(biāo)事件使用entity類的方式進(jìn)行點、線、面數(shù)據(jù)的采集，在場景中手動采集繪制，鼠標(biāo)左鍵依次拾取房屋面外輪廓邊界，鼠標(biāo)右健結(jié)束拾取，通過數(shù)據(jù)采集形成一個黃色立方體包圍盒。

4.3信息查詢功能

在平臺中點擊一個房屋建筑，該建筑會高亮顯示，并且顯示該建筑的屬性框，包括該建筑物的結(jié)構(gòu)、房屋層數(shù)、建筑權(quán)屬人等信息，使得用戶查看建筑物的豐富信息。

通過Cesium.Scene類提供的pick方法，用戶使用鼠標(biāo)點擊三維模型時，鼠標(biāo)設(shè)置選中要素的樣式以及創(chuàng)建選中的模型，高亮顯示鼠標(biāo)選中的模型，并且彈出該模型的信息框（包括坐標(biāo)點、房屋信息）。

4.4空間量測功能

量測是GIS平臺的基本功能，量測功能主要包括距離長度、面積等量測。通過Measure類提供的一些基本量測方法，在三維模型上使用鼠標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)的點、線、面的拾取，拾取完成后即可顯示出所拾取對象的量算結(jié)果，包括長度測量、面積測量和高度測量功能，其中長度測量如圖5所示。

5結(jié)語

基于Cesium構(gòu)建村鎮(zhèn)房屋可視化應(yīng)用平臺，基于構(gòu)建的村鎮(zhèn)房屋可視化應(yīng)用平臺實現(xiàn)村鎮(zhèn)房屋數(shù)據(jù)的展示、信息查詢。驗證該平臺具有較好的模型數(shù)據(jù)表達(dá)效果和較高的模型數(shù)據(jù)管理操作性能，基于Cesium的三維實景可視化平臺具有實現(xiàn)快速加載與多角度瀏覽三維模型的功能且其模塊化功能完備，具有較高的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

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