基于Skyline的青海省三维地理信息系统建设 |
| 2012-08-12 11:22 作者：宋华明 马秉斌 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月12日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，基于青海省三维地理信息系统的建设，论述在Skyline平台下三维地理信息系统建设的工作内容、系统层次结构、开发工具选型、关键技术和基本功能要求。并在最后指出现阶段三维系统存在的不足和对近期地理信息系统建设方案的预期。
青海省三维地理信息系统是一个可提供全省三维地形浏览服务的综合地理信息平台，其主要用于为政府决策部门和相关行业应用提供详尽的三维空间数据服务。同时其建设也是为了对三维地理信息技术在国民经济建设中的可能应用方式做出有益尝试，并为数字城市、数字青海的建设实施积累经验。
1系统开发目标
建立覆盖全省范围的具有较高分辨率的三维地形场景，并在西宁、德令哈、结古、东北部城市群的重点城镇和重大项目实施地区建立高分辨率的精细三维地形场景，同时完成德令哈、结古的城市建筑三维建模，完成数字三维城市的基础空间数据建设。
建设一个综合性的三维地理信息系统，实现在三维场景下的全省区域范围内的地图浏览、信息查询、快速定位、空间量算等功能，以完成对传统二维地理信息系统通用功能的移植。
从行政区划、旅游资源、数字城市、重大工程建设项目等四个应用方面完成三维信息系统的建设，并以这四个方面为切入点对三维地理信息技术在国民生产中的实际应用和推动作用进行全方位的展示。
2系统建设内容
系统建设内容主要影像、DEM、三维场景等数据的整理加工和系统开发两方面的内容。
数据加工：
1）影像数据加工
利用全省2.5米的全色影像对TM进行增强，生成全省多光谱的2.5米影像，裁切和拼接增强好的分幅2.5米分辨率的多光谱影像，并进行匀色。还包括重点城镇和重大项目建设区域区域1米、0.5米、0.2米影像的拼接、裁切工作
2）高程数据的加工
目前，虽然青海省区域范围内有25米的DEM数据覆盖，但数据的时效性比较差，无法对地形进行真实反应，很难满足应用要求，因此对于地形地貌因人为情况发生重大变化的地区需用新测的高程数据重新进行DEM的生成。
3）MPT加工
用加工好的影像数据和DEM数据建立场景工程文件，并计算全省多级比例尺和分辨率的MPT，其工作量包括色彩调整、显示比例设定、不规则区域黑边去除等工作。
4）矢量数据的加工和发布工作
三维平台需要整合三维地形数据和矢量数据，矢量数据若以实体的形式导入工程文件，将造成加载FLY工程文件时，读取数据时间的延长，用户体验差。必须使用SFS服务或WFS服务数据，加载方式为流方式加载。具体数据来源为公共数据框架入库的数据，在发布前需先进行脱密处理。为了提高渲染效率，需对大面、长线分别进行面转线和抽稀处理。
其中系统所用矢量（比例尺为1:250000）数据包括：州级行政区、县级行政区、乡级行政区、国省道、县乡道、主要河流、湖泊、省级城市、县级城镇、行政村、自然村、旅游资源。
5）建筑三维建模
为了数字城市的建设内容需对德令哈、玉树、西宁、东部城市群等重点区域的城区建筑进行建筑边线提取、各外立面的照片拍摄，然后在3DMAX下完成建筑物的三维建模。并需将其进行坐标归零、导出为能为三维软件所用的“.X”文件。
6）FLY文件的设计
FLY文件主要用于三维系统中地形文件、矢量数据、热点数据等的组织。由于本系统为以一综合系统，牵涉的城市、工程众多，数据多样复杂，，必须经过精心的设计和精细的调整才能达到应用的要求和较高的响应速度。其工作内容还包括地形的局部修正、道路、地面的贴图处理、数据显示比例的调整等。
7）热点数据的加工
对于行政驻地、旅游景点等热点，因为要加入文字介绍、图片、视频等数据，需对其进行处理和加工，并将其组织为网页形式等。
3系统实现
3.1系统结构
系统设计为B/S结构，全部数据都以服务方式提供，三维地形数据（MPT）用TerraGate发布服务，三维工程文件（FLY）用IIS发布，且三维工程文件中所需资源数据（如图标、符合、热点信息、网页信息、视频、建筑模型等）需通过IIS全部发布为网络资源，其指向地址全部打包为网络地址形式。矢量数据用SFS和ArcGISServer发布为WFS服务。其层次结构如下图所示：
其中，TerraGate服务器、多媒体服务器、ArcSDE服务器可根据实际部署需要合并为一个服务器。
3.2系统关键技术
1）海量数据加工和发布
构建全省的三维平台搭建牵涉到对覆盖全省范围的影像数据的加工和处理。根据系统建设要求，至少需采用5M以下分辨率的卫星影像数据。根据青海省行政区划面积计算，其影像数据量将达到TB级，但是拼接这些影像数据就将耗费大量的人力物力和机器资源，而将这些影像数据和DEM数据融合加工成三维场景数据需要花费半个月至一月的24小时无间断的机器计算时间。
通过比对前期实验数据，决定改变以往将所有影像数据全部进行拼接的前期处理方式，改用以目录形式加载规则分幅数据进行场景计算的方法。在进行三维场景生成时，需用多台联网计算机构建分布式计算环境，以完成数据的计算任务。
2）矢量数据的发布
三维信息平台的搭建，不仅要考虑三维场景数据的加工，同时还需融合多种矢量数据，以完成查询、定位、分析等功能。在网络条件下，如何高效、稳定的提供矢量数据，并将其与三维场景数据进行融合显示，在很大一部分程度上将决定三维平台的建设质量。
为了降低三维系统与矢量数据平台的耦合性，同时增强数据灵活性，系统中所用的矢量数据将全部发布为WFS服务和REST服务形式。三维系统通过满足OGC标准的接口进行矢量数据的调用。
3）模块间的通讯
网络三维系统的构建涉及多种类型的程序和模块间的通讯，程序需要和AxtiveX控件通讯，前台要和后台通讯，富客户端插件要和页面元素进行通讯。
为了构建一个通畅有效的通讯通道，选用了JavaScript脚本语言作为通讯中心节点，富客户端插件通过JavaScript进行ActiveX调用，富客户端负责界面的展示和与后台服务的通讯，并通过JavaScript将服务调用结果广播给个相关程序和模块。而且，JavaScript还将作为富客户端控件之间的信息转发中心。
4系统功能模块
4.1模块划分
根据系统的建设目标，需完成行政区划、旅游资源展示、数字城市、重大工程建设项目四个子模块的开发。其中：
行政区划模块要完成全省范围内的行政区划数据展示，包括行政驻地、热点区域的查询、定位、相关信息介绍和展示的内容。
旅游资源模块主要完成全省旅游资源点分布情况的展示、精品旅游线路的展示、还需能够查询到各著名景点的图片、文字等介绍信息、并以画廊的形式展示景点的风情照片。同时，需预制几条三维浏览路径，以使用户能够以虚拟三维形式饱览青海的大美风光。
数字城市模块主要完成对西宁、德令哈、玉树、东部城市群等城市区域的全方位展示，其中需包括快速定位、路径浏览等功能。
重大建设工程项目展示模块主要完成玉树应急、溃坝演示、城市综合管理、规划方案比对等多个典型示范应用系统的建设。
4.2系统功能设计
根据系统建设目标，系统需提供三维浏览、模糊检索、快速定位、信息查询、场景导航、图层控制、场景比对、应用展示等功能。
1）三维浏览
通过提供一整套完整的操作工具，在用户端实现三维场景的自由浏览，实现三维场景的漫游、放大、缩小、跳跃、不同视点多角度观察等功能。
2）模糊检索
根据用户提供的局部信息，实现全省范围内多种数据的快速模糊检索，并为“快速定位”功能提供定位坐标依据。
3）快速定位
基于“模糊检索”的结果，实现全省范围内功的快速定位，并提供跳跃和飞近两种方式供用户选择。
4）信息查询
对于一些重点区域，如重点城镇，旅游名胜等，系统可提供热点区域查询，用户可通过点此热点区域，以查询其相关信息，并在多媒体技术支撑下实现热点区域全方位信息展示。
5）场景导航
以鹰眼图的方式提供全省三维场景导航，用户可通过此功能了解到现时三维场景在全省区域中的所处位置，并可将三维场景快速定位到全省任意感兴趣区域。
6）图层控制
用户可通过此功能实现对三维场景中叠加的信息数据图层的控制，用户可自由控制图层的加载和显示，并根据自身关注信息内容进行定制。
7）场景比对
用户可通过此功能实现感兴趣区域的两期、三期、甚至多期的场景对比显示，能够以一种非常直观的方式查看在不同历史时期，该地区的地形地貌的变化情况。
8）应用展示
主要用于展示三维信息技术在国民经济各领域中应用情况，通过几个典型的应用项目，介绍青海省近年来在三维地理信息系统方面的建设成就，并用几个示范应用展示三维技术应用前景。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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