logo资料库

三维GIS开发.doc

发布时间：2022-06-18 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.52M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共29页
第2页 / 共29页
第3页 / 共29页
第4页 / 共29页
第5页 / 共29页
第6页 / 共29页
第7页 / 共29页
第8页 / 共29页
资料共29页，剩余部分请下载后查看
    一、绪 论
    1.1 引言
    1.2 实习目的
    二、三维可视化研究介绍
    2.1 三维可视化的研究意义
    2.2 三维可视化的现状
    2.3 建模软件
    2.4 平台软件和应用软件
    2.5 三维可视化的发展前景
    三、三维可视化方法举例
    3.1 基于SketchUp和ArcGIS的三维可视化研究
    3.2 基于sketchup和ERDAS的三维可视化研究方法
    3.3 基于sketchup和google earth 下的校园三维建模方法研究
    四、作业流程
    4.1 前期说明
    4.2 准备数据
    4.3 使用的软件
    4.4 步骤
    4.4.1 总体流程图及细节流程图
    4.4.2 三维地形生成过程
    4.4.3 楼房建模过程
    4.4.4 成图
    4.4.5 动画的制作
    五、小组实习日志
    六、心得体会
    七、参考文献
    基于遥感数据的三维 可视化研究报告 实习课题：基于遥感数据的三维可视化研究 小组成员：郭秉须、桂翔、刘真真、刘杰、成永方、王豪、姜浩天 日 期：5 月 28 号至 6 月 8 号 班 级：0624092 班 指导老师：高松峰
    目 录 目 录...................................................................................................................... 1 一、绪 论 .......................................................................................................................................... 2 1.1 引言 ..................................................................................................................................... 2 1.2 实习目的........................................................................................................................... 2 二、三维可视化研究介绍................................................................................................................ 3 2.1 三维可视化的研究意义 .....................................................................................................3 2.2 三维可视化的现状 ............................................................................................................. 3 2.3 建模软件 ............................................................................................................................. 3 2.4 平台软件和应用软件......................................................................................................... 4 2.5 三维可视化的发展前景 .....................................................................................................4 三、三维可视化方法举例................................................................................................................ 5 3.1 基于 SketchUp 和 ArcGIS 的三维可视化研究 ................................................................ 5 3.2 基于 sketchup 和 ERDAS 的三维可视化研究方法 ......................................................... 6 3.3 基于 sketchup 和 google earth 下的校园三维建模方法研究 ......................................... 7 四、作业流程 .................................................................................................................................... 9 4.1 前期说明 ............................................................................................................................. 9 4.2 准备数据 ............................................................................................................................. 9 4.3 使用的软件......................................................................................................................... 9 4.4 步骤 ................................................................................................................................... 10 4.4.1 总体流程图及细节流程图 ..................................................................................10 4.4.2 三维地形生成过程 .............................................................................................. 11 4.4.3 楼房建模过程 ......................................................................................................21 4.4.4 成图 ........................................................................................................................ 22 4.4.5 动画的制作............................................................................................................ 23 五、小组实习日志 .......................................................................................................................... 23 六、心得体会 .................................................................................................................................. 25 七、参考文献 .................................................................................................................................. 28 1
    一、绪 论 1.1 引言 随着空间技术、三维可视化技术以及数字测绘技术等的飞速发展，“数字地球”、“数字城 市”、“数字校园”等理念深入人心。“数字校园”是“数字城市”建设的一部分，其不仅能 提高校园地理信息的可视化程度，使用户更快速、完整地了解校园情况、有效扩展数字校园 的功能、而且能对“数字城市”起到实验作用。现实世界是三维立体的，并随着时间在不断 发生变化，前人源于无需求或有需求但缺乏技段长期以来惯性地使用二维地理空间信息，并 作为认识世界与改造世界的基础资料。然而当前复杂的客观现象和层出不穷的人类杰作使得 人类接受和依赖的二维地理空间信息在应用中渐显捉襟见肘之窘态，人们迫切需要三维地理 空间支撑，构建三维城市场景，以实现立体表达、精细管理和科学决策之目标。由于人们对 三维信息的需求与日俱增，三维可视化技术方兴未艾，已经广泛应用于社会生活的各个领域， 比如数字城市、军事应用、环境监测、风景区规划、地质和矿产活动、交通监控、房地产开 发、水文地质活动、医疗救助以及数字城市建设等。那么什么是三维可视化呢？它是一种利 用计算机技术，再现三维世界中的物体，并能够表示三维物体的复杂信息，使其具有实时交 互的能力的一种可视化技术，是对现实世界的真实再现。 为了使大学生对三维的研究更为了解，实习期间将其设为一个研究课题是十分重要，并且 对学生的实践也是一个很大的帮助，由于时间的局限性，我们本次课题的研究是定位于校园 某区域的三维可视化研究。 1.2 实习目的 掌握 sketchup 软件的使用，了解本次研究课题的主要流程，掌握三维可视化研究的方法， 加深对本专业的了解，及对 GIS 建模方法的掌握。 2
    二、三维可视化研究介绍 2.1 三维可视化的研究意义 三维可视化技术从计算机学科出发，已经渗透到各个学科中去，在地理学、资源环境学、 测绘学、海洋学、建筑学、生物医学等学科都能找到它的用武之地，而且为这些学科的科学 研究提供了极其有用的帮助，在一定程度上促进了这些学科的发展。比如，在建筑、交通、 医学等领域，三维可视化技术可以提高决策者的预见性，能够对其质量和成果进行前期的评 估，避免不必要的浪费和损失；在动画和虚拟世界的应用，已经让我们领略到了它带给我们 强烈的视觉冲击和真实世界的完美再现，使我们可以游历远古的城堡，遨游浩瀚的太空；在 仿真技术方面的应用，可为医学手术实施、机械制造加工、矿物开采加工、水利设施建设等 提供一定的决策作用。也就是说，三维可视化技术的发展，已给我们带来了更多的惊喜，对 三维可视化的研究有着非常重要意义。 2.2 三维可视化的现状 以计算机技术为基础的三维可视化技术，大多以软件的形 式体现出来，目前主要分为建模软件、平台软件和应用软件 3 类。三维可视化的关键是建模，平台软件大多以模型为基础，实 现漫游、观察、分析、决策等基本操作；而应用软件主要是为了满 足三维可视化技术在某一方面的应用而开发的应用程序，如数 字校园、数字小区、三维城市景观仿真等。 2.3 建模软件 目前应用较多是欧特克(Autodesk) 公司的 3ds MAX 和 Maya；Multigen 公司的 Creator； Google 公司的 SketchUp；Microsoft 旗下 Caligari 公司的 trueSpace 等。这些建模软件，几 乎可以满足我们所见到的任何现实世界中的物体模型的建立，比如房屋、道路、管道、植物、 动物、日常用品以及我们现实生活中见到的一切。在这些建模软件中，3ds MAX，Creator 功 能强大，SketchUp 简单易学，但 SketchUp 本身不能对三维场景进行很好的渲染，3dsMAX 3
    的应用比较复杂。也就是说每个软件都有自己的优缺点，只有配合使用才能发挥最好的效果。 另外，每个软件的数据存储格式都不相同，SketchUp 为.skp，Creator 为.flt，3ds MAX 为.max，trueSpace 为.cts，数据的相互调用实现起来不很方便，有待进一步改进。 2.4 平台软件和应用软件 三维可视化软件大都依赖于计算机图形学和可视化技术的发展。人们对计算机可视化技 术的研究已经历了一个很长的历程，而且形成了许多可视化工具，比如 Directx 和 OpenGL 等，尤其在地理信息系统领域， 当前 Arc/info，MapInfo，MAPGIS，SuperMap，GeoStar 等 国内外专业二维 GIS 软件都有自己专有的三维 GIS 子系统。比较专业的三维可视化系统软 件或平台有以下几种： （1）美国 ERDAS 公司的 IMAGINE Virtual GIS。该系统为三维环境下的可视化分析工具提 供了 GIS 的功能，它能够使用户对三维图像进行实时地查询与交互操作。主要有三维可视 化分析、交互可视化、威胁分析以及三维对象的链接集成、实时贯穿飞行，同时能够建立无 论数据大小的虚拟世界。 （2）美国 Skyline 软件。Skyline 系列软件是基于 GIS，RS，GPS 和虚拟现实技术的三维可 视化地理信息系统。能够利用数字正射影像、数字高程模型、矢量数据、3D 模型和非空间 属性数据等信息源，创建交互式的三维可视化场景；能够迅速创建、编辑、浏览、处理和分 析广域范围的真实三维地表景观、建筑物景观等，并且支持大型数据库和实时信息通讯技术。 （3）国内适普软件有限公司的 IMAGIS Classic。该系统是一套以数字正射影像（DOM）、 数字地面模型（DEM）、数字线化图（DLG） 和数字栅格图（DRG） 作为综合处理对象的 虚拟现实管 GIS 系统。该系统结合了三维可视化技术（visual reality）与虚拟现实技术（virtual reality），完全再现管理环境下的真实情况，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界中。 （4）国内灵图的 VRMap。VRMap 支持 OpenGL 和 DirectX 两种国际主流的图形标准，可 以充分利用计算机硬件的性能和当前最先进的图形学技术，并且具有完整的空间数据描述体 系。 2.5 三维可视化的发展前景 三维可视化的发展，缩短了现实世界和计算机虚拟世界的差距，并且拓宽了人们的视野， 不仅使人们更加清楚地认识这个世界，还为人们改造世界提供了很好的指导作用。它的未来 4
    更加令人向往。首先，与 GIS 的结合越来越紧密。对三维现实世界的可视化是以 GIS 为前 提的，地面模型和大范围场景模型的建立离不开 GIS，两者只有充分结合，才能实现真正的 三维可视化。其次，与现实世界的差距进一步缩短。三维的世界是静态的，而实际上我们是 在一个包括时间在内的四维世界里。目前 Skyline 的 TerraExplorer Pro 可以实现太阳、月亮 以及光晕根据时间、日期、时区等来显示在相应的位置上，并且太阳光源依照太阳所处的地 域不同而不同。随着算法的不断改进，将由三维领域向四维领域迈进。最后，与人工智能结 合更加紧密。人工智能的发展，由传统的程序员编程向电脑编程发起挑战。人工神经网络、 遗传等人工智能算法的改进，使计算机更加的智能化，人类能够做到的大部分事情计算机都 能做到。三维可视化的未来就是，我们不用在繁复的可视化算法中挣扎，也不用为实现不了 的操作而苦恼，因为只要我们能够想到的，计算机都能自动为我们做到。 三、三维可视化方法举例 目前进行三维可视化的方法很多，下面我们大致介绍一下几种常见的研究方法： 3.1 基于 SketchUp 和 ArcGIS 的三维可视化研究 通过 SketchUp 提供的 SketchUpESRI 插件将 Arc-GIS 中 Geodatabase 的二维平面数据 导入 SketchUp 中，然后在 SketchUp 中对数据进行三维建模，之后将模型以 MultiPatch 格 式导出，最后将数据加载到 Arc-GIS 桌面产品，进行三维演示与操作及动画的制作。 总体流程示意图如下所示： 5
    3.2 基于 sketchup 和 ERDAS 的三维可视化研究方法 总体流程图如下： 关键步骤如下： （1） DEM 和 DOM 制作 对于一定区域的三维景观模型而言，数字地面模型是不可缺少的，是其他地物定位的载体， 也是空间量算和交互操作的基础，而且DEM 也是制作DOM 的基础。而数字正射影像图包 含地表各种原始信息，具有准确的比例尺和相关位置，同时也为三维景观模型提供顶部的纹 理数据。因此制作三维城市景观模型，必须首先生产DEM、DOM 。ERDAS软件的LPS 模 块能够利用地面控制点的地面坐标及其在影像上的构像同时解求影像外方位元素、控制点、 检查点和连接点的地面坐标，即空中三角测量。在空三解算和模型标定的基础上，LPS 能 够充分利用影像对之间的相关性和影像匹配技术，按影像匹配和DEM 加密点采集、地面点 的定位、DEM 提取三步自动提取DEM，并利用数字地面模型编辑模块(LPS Terrain Editor， TE) 在立体模式下对自动提取的DEM进行编辑，以确保生产的DEM 数据与真实地面一致。 在DEM 制作的基础上，LPS 模块能采用流水线式的作业方式快速地进行单景纠正和整体纠 正制作DOM，并能准确评价每个控制点、连接点的误差[ （2）三维特征信息采集和简单模型构建 LPS 区域网空中三角平差后的传感器模型去除了与传感器模型定位相关的不确定性误 6
    差，在Stereo Analyst 模块下，采用OpenGL 技术自动地旋转、缩放和平移影像，从而自动 消除Y 视差，得到一个最优的立体视觉。一旦立体模型创建，使用三维空间后方交会技术， 在三维浮动游标和立体眼镜的协助下，通过调整X 视差可以从立体像对中提取三维坐标信 息。为了精确地收集三维GIS 数据，三维浮动游标必须一直调整以便切合于采集的地面特 征表面。在立体采集时应该充分利用Stereo Analyst 模块的自动地形跟踪功能（Terrian Following Cursor），该功能使用了数字影像的相关技术来决定立体像对中左右影像中特征点 的坐标位置，能自动地调整三维浮动游标的X 视差，应用该功能进行立体采集时可以极大 地降低脚盘或滚轮等外部高程调整设备使用的频率。在采集建筑物时，只需要应用三维多边 形延伸工具延伸数字化的屋顶到地面，就能够自动创建建筑物三维简单模型。 （3） 纹理映射和贴图 几何建模只是给了我们建筑物的几何框架，需要在其三维模型的表面或内部赋上纹理和贴 图使其更加真实Stereo Analyst 模块和SketchUP 软件均拥有强大的纹理映射功能及贴图功 能。 （4） 数据交互 主要是解决 ERDAS 和 SketchUp、SketchUp 和 ArcGIS 之间的数据交互问题 （5） SketchUp 建模及渲染 3.3 基于 sketchup 和 google earth 下的校园三维建模方法 研究 利用 SketehUp 可以从 GE 中获取精确的建筑分布信息和建筑平面图，且在获取影像的同 时能够记录研究区域的空间位置信息，这些信息可作为三维模型上传时的定位依据。 SketchUp 可以将建筑物三维模型发布到 GE 客户端中，并基于上述原理实现地形数据和三维 模型的无缝融合，通过开发和集成即可完成基于 GE 的虚拟环境构建。在上述技术基础之上， 利用 SketchUp 和 GE 可以方便地对校园建筑物进行三维建模并构建校园三维虚拟环境，其 一般过程下图所示： 7
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    信息化

    共收录1827份资料，累计6个分类，关注成员有19位，主要包括：管理软件,企业管理,电子商务,其它,IT管理,项目管理

    热门标签

    管理软件 企业管理 电子商务 其它 IT管理 项目管理

    最新资料