★ ★ 环 境 与 设 计 ★ ★ Cities and Towns Construction in Guangxi [ 文章编号] 1672- 7045( 2008) 12- 0117- 04 基于 Skyline 的 三维景观 GIS 系统的实现 ◆ 谭云婷 陆朝锋 廖顺华 摘 要：Skyl i ne 是当前世界 上应用较为广泛的三维 GI S 软件 之一，它能够快速地融合数据、更 新数据库，展现 3D地理空间影像， 其功能十分强大。本文通过收集 资 料 、数 据 预 处 理 、建 立 三 维 地 形、精确建模、系统集成等一系列 步骤，对广西南宁市青秀山风景 区进行了初步实现，推动了对真 三维可视化 GI S 系统这项技术的 基础性探讨和研究。 关 键 词 ：三 维 景 观 地 理 信息系统 AJ AX Skyl i ne [ 中图分类号] TU111. 19+5. 9 [ 文献标识码] A 1 引言 数字青秀山风景区作为一种 数字景观，可以说是数字城市的 一个缩影。系统的建立主要是应 用影像数据与 DEM数据的结合对 三维地形进行仿真显示，结合建 模技术实现实地建筑物的三维重 建 ，从 而 实 现 景 区 的 三 维 可 视 化。另一方面，我们应用组建开 发的方式把 GI S 技术融入三维景 区建设，实现景区的查询、定位、 分析等功能，建立三维 GI S景观系 统。 2 系统设计 数字青秀山风景区系统综合 应用了空间三维技术与 GI S技术， 对二维信息进行模拟仿真，实现 多视角、多层次的三维显示，同时 实现了地形模型与用户的交互访 问。详见图 1。 系统包括三个方面的内容： 空间信息数据库、三维可视化场 景、集成系统平台。 （1）空间信息数据库：采用数 据库组织属性数据，通过 I D对应 到场景中的三维模型，建立一个 开放、稳定的基础信息数据库。 实现基础信息、专题信息、图片的 统一管理。青秀山风景区信息量 较少，可考虑应用 Acces s 作为信 息管理数据库。 （2）三 维 场 景 可 视 化 ：应 用 Skyl i ne 的 Ter r aExpl or er Pr o 实 现青秀山风景区的三维可视化。 （3）开发应用系统：系统采用 BS结构，应用 Dr eamveaver 调用组 图 1 · 2008 12 117 

★ ★ 环 境 与 设 计 ★ ★ Cities and Towns Construction in Guangxi 件、开发包开发三维 GI S 系统，实 现多源多尺度海量空间数据的存 储、索引、查询、应用和服务功能。 3 数字景区的实现 3. 1 数据收集 为了更好地完成数字青秀山 景区系统，确保系统的现势性，充 实系统的数据量，实现逼真的三 字段名称 数据类型 长度 字段说明 表 1 I d Name I nt r o Pi c X Y 文本 文本 文本 文本 双精度 双精度 11 50 200 50 - - 景点编码信息 景点名称信息 景点简介 图片链接路径 景点 X坐标 景点 Y坐标 维可视化效果，需到景区实地收 3. 3 数据库设计 集以下数据： （1）更新信息：应用 GPS 接收 机测量获取道路信息；同时对照 景区地图更新景点信息。 （2）照片信息：沿路用数码相 机收集建筑物四面的纹理信息。 （3）录像信息：沿路用数码摄 像机收集景点的录像信息。 （4）文字信息：收集景点的文 字介绍信息。 3. 2 数据预处理 （1）配准、纠正 dem数据和影 像数据，获取实现三维地形的基 础数据。 （2）根据影像和收集到的定 位信息矢量化道路、景点和面状 居民地。 （3）对景点数据新建名称字 段，并录入名称。 我们要对现有的资料进行分 类 组 织 ，建 立 完 备 的 景 点 数 据 库。数据库结构见表 1。 3. 4 实现三维场景 （1）实现三维地形：利用Skyl i ne 的 Ter r aBui l der 模块将彩色正射 遥感影像与数字高程模型 DEM进 行快速融合，形成具有照片实景 效果的三维地面模型，生成 MPT文 件 。 启 动 Ter r aExpl or er Pr o 模 块，导入 MPT文件，实现三维地形 模型，详见图 2。 （2）粗 建 模 ：导 入 面 状 居 民 地，对于横切面是矩形的规则建 筑 物 ，可 以 在 Ter r aExpl or er Pr o 中对矩形进行拉伸形成灰盒 子，并对灰盒子进行纹理映射，构 建简单民居，详见图 3。 （3）建筑物精细建模。 在 3DMAX中的数据处理工作 包括贴图处理、三维建模、纹理映 射以及数据导出四个部分。 ①纹理贴图的处理：建筑物 的纹理影像，已采用数码相机到 实地拍摄获得，我们应用Phot oShop 对影像进行旋转、拉伸、裁减、拼 接等处理，制作某一侧面对应的 完整纹理影像。要注意保证建筑 物主要立面的纹理完整真实，同 一房屋各侧面纹理影像相应高度 对齐，保持工作区内所有纹理影 像色调均衡。 ②三维建模：塔、亭等景区建 筑 物 的 构 造 要 比 一 般 建 筑 物 复 杂，因此必须在 3DMAX中对景区建 筑物进行建模，同时也保证了建 筑物的真实性。在建模过程中使 用到的造型方法主要包括拉伸、 放样、旋转、布尔运算等，在三维 图 2 图 3 · 2008 12 118 

★ ★ 环 境 与 设 计 ★ ★ Cities and Towns Construction in Guangxi 造型时，应首先构思出欲建立造 型的形状，分析一下用何种造型 方法最合适，尽量选用产生边线 的基本要素。下一步，我们将在 Dr eamveaver 下调用组件进行系 统的开发。在开发过程中要注意 较少的方法进行造型，减少模型 反复调试系统的各项功能，减少 工具对三维地形进行垂直测量、 水平测量、面积测量。 （7）剖面提取功能：通过在地 形表面划出剖面线，系统分析获 数据量，有利于三维系统的运行 系统运行错误。 取此处的剖面图。 速度。 ③映射贴图：将处理好的图 片赋予三维对象，并添加 UVWMAP 修改器调整二维贴图的坐标，将 应用 Skyl i ne 组件进行开发， 能获取其所提供的三维可视化功 （8）透视功能：根据用户输入 的视点以及目标点，分析两点之 能，并通过不同的视角查看表面 间的通视情况。 数据，对表面数据进行查询，进行 建筑物的表面与纹理建立关联， 三维动画模拟。此三维景观系统 使贴图正好贴在三维模型合适的 包括以下功能： 位置。不同的对象要选择不同的 贴图投影方式，保证三维模型的 真实感。 ④模型导出：最后，将建好的 模型导出. X格式，在 Ter r aExpl o- r er Pr o 模块中为 MPT文件添加建 筑模型，在添加模型的过程中，对 照景点数据库为模型的 I D赋值， 建立三维场景中的模型对象与景 点数据库的接口，为系统集成时 图形和属性数据双向查询的实现 作铺垫，详见图 4。 （4）添加标注。 导入矢量景点数据，用其名 （1）三维可视化：最大程度的 满足用户对信息的了解需求，起 到最佳的信息传递效果－三维全 景虚拟展示，充分激发旅游者的 兴趣和意向。 （2）漫游功能：用户可通过场 景漫游工具结合地图信息的导航 在三维景区进行虚拟游览。 （3）缩放功能：用户可根据自 己的意愿对景区模型进行缩放， 既可进行全景浏览，也可以集中 在兴趣点上放大观察。 （4）查询定位功能：用户只要 提供查询条件，就可以方便、快捷 （9）精品游览路线推荐：根据 景区特点以及以往游客的游览习 惯，定制几条游览线路并进行全 程虚拟飞行录像，供游客观看并 在制定游览路线时作为参考。 （10）统计查询功能：提取数 据库的数据，在三维地形中动态 生成柱形统计图，详见图 6。 4 关键技术 三维数字景观的建立涉足了 当前 GI S领域的前沿技术，系统的 实现不但具备了电子地图、电子 沙盘的功能，对地物进行定位、观 察与分析，同时，又能在数字地图 的基础上实现立体的虚拟建设。 称字段的信息进行标注，并设置 查询所需的兴趣点属性信息，并 它所包含的支撑技术主要体现在 标注高度与标注背景图片，使系 在景区中实现居中定位。 统在漫游过程中高空显示标注， 详见图 5。 3. 5 集成三维系统 经过上述步骤，我们已经准 备 好 了 建 立 三 维 GI S 系 统 所 需 （5）热点查询功能：用户通过 选中景观中的某一对象，就可调 以下几个方面： 4. 1 数据信息管理技术 在数字景观的建设中，将集 出该对象的具体信息，包括语音、 合巨大的各种图形信息、图像信 图片、视频信息。 （6）测量功能：用户能通过该 息、属性信息等，属性信息应用数 据库进行管理，应用特定编码与 图 4 图 5 · 2008 12 119 

★ ★ 环 境 与 设 计 ★ ★ Cities and Towns Construction in Guangxi 4. 6 WEBGI S技术 系统的构建主要应用了空间 三维地理信息系统技术结合 As p 以及 Aj ax 等网络技术，实现了三 维系统的查询、漫游、缩放、量测 等功能外，同时还采用了 Aj ax 技 术实现了无刷新动态统计方案， Aj ax 使用了 XMLHt t pReques t 进行 异步数据传输，使用户与服务器 相互通信而无须刷新当前页面， 实现了用户反馈与信息回应的无 缝结合。 5 结束语 三 维 青 秀 山 景 观 系 统 的 实 现，在结合 COM技术开发网络三维 地理信息系统方面做了许多有价 值的试验和尝试，不仅具有深远 的学术价值，而且具有广阔的应 用价值和前景。项目推动了对真 三维可视化 GI S 系统这项技术的 基础性探讨和研究，从而掌握数 字城市乃至数字地球信息表现的 关键技术。 参考文献 [ 1] 林 卉 ，赵 长 胜 ，孙 建 文. 数字校园三维建模与仿真的实现 与 设 计 [ J ] . 测 绘 通 报 ，2004，6 ( 20) : 10- 12. [ 2] 张瑞林，肖桂荣. Aj ax 技 术 在 地 理 信 息 服 务 中 应 用 研 究 测绘科学，2007，（6）：150- 151. [ 3] 温颜. 建筑效果创作难点 实例解析[ M] . 北京: 人民邮电出 版社，2005. 图 6 场景地物对象对应起来，实现图 形数据与属性数据的统一管理， 模，充分利用 3dmax 中的建模与贴 图技术，建立实体模型，再导入到 能有效解决海量信息的调用、管 场景中在地形中进行整合，建立 理、漫游等一系列运算分析的工 作，使数据达到调用运算自如。 4. 2 GPS－GI S－RS一体化技术 三维场景。 4. 4 三维 GI S应用系统集成技术 要实现三维景观系统除了三 全球定位系统、遥感技术与 维可视化以外，还需要实现三维 地理信息系统技术是建立“数字 景观”的三大支撑技术。其中全 球定位可获取对象定位坐标，遥 感技术可快速获取影像信息，而 地理信息系统具有良好的查询检 索、空间分析计算综合处理能力， 数字景观需要综合运用此三项技 分析查询功能，应用系统的实现 是以 Dr eamveaver 为开发平台应 用 As p、Aj ax 等网络开发技术嵌入 组件进行开发集成，为系统实现 漫游、查询、定位、空间统计分析 等三维 GI S功能。 4. 5 三维自然景观实现技术 术，才能建立精确、逼真的三维地 应用三维自然景观技术模拟 形，实现对地观测、信息处理和分 出青秀山景区的立体三维模型， 析模拟的准确性。 4. 3 数字建模技术 数字建模过程包括地形建模 与对象建模，在地形建模中，应用 DEM数据建立精确建模，并将影像 作为纹理数据，通过数据预处理、 模型不仅是一个具有真实坐标、 真实尺度以及真实纹理的三维景 观，而且需要进行真正的三维 GI S 建库及管理。模型的实现为公众 提供了一个全新的视角；另外，规 划部门可根据模型跟踪景区形态 参数设置、纹理映射、投影变换等 的建设发展，根据建设发展的不 构造出地形表面的三维景观模拟 同阶段要求，及时、准确地作出规 （作者单位：广西地图院，广西 图，实现三维地形模型；对于形状 特殊的地物，可采用 3dmax 辅助建 划建设方案，实现三维决策信息 南宁 530023） 管理平台。 · 2008 12 120