1、第 1 页（共 15 页） 南阳师范学院 20XX 届毕业生 毕业论文（设计） 题 目： 交互式三维模型数据属性数据管理 完 成 人： 学 制： 专 业： 地理信息系统 指导教师： 完成日期： 第 2 页（共 15 页） 目 录 摘要 (3) 0 引言 (3) 1 数字三维校园属性数据 (3) 2 GIS 在三维数字属性数据中的管理 (4) 3.1 GIS 发展概况 (4) 3.2 GIS 概述 (4) 3.2.1 地理信息系统概念 3.2.2 地理信息系统功能 (4) 3 属性 数据库 选择 (8) 4.1 图形数据库 (8) 4.2 属性数据库 (8) 4.3 符号数据库 (10) 4 属
2、性数据采集 (10) 5.1 采集原始数据 (11) 5.2 数据实地核对验证 (11) 5 属性数据管理 (11) 5.1 对象的属性 (11) 5.2 属性数据管理 (12) 6 总结 (14) 参考文献 (15) Abstract (15) 第 3 页（共 15 页） 交互式三维模型数据属性数据管理 摘要 ： 目前常见的 “三维数字校园 “虽然实现了虚拟校园的三维场景漫游 , 但由于建立的校园三维模型没有属性数据 , 因此没有复杂的查询功能。本论文面向 “南阳师范学院数字三维校园 “, 研究校园三维模型属性数据的采集与建库 , 并通过网页的形式实现了属性数据和三维模型数据的紧密结合三维数
3、字校园 , 属性数据采集 ,数据库 , 并通过网页的形式实现了属性数据和三维模型数据的紧密结合。 关键字： 三维数字校园；属性数据管理；数据库 1 数字三维校园的属性数据 “ 数字校园 ” 是指信息化的校园 , 或者说校园的虚拟对照体1,2,3。 数字校 园概念深化于虚拟校园 , 简单说来包括数字与校园 , 进而延伸出几方面的 内容 , 就近年来的研究成果而言主要包括虚拟校园 再现、数字信息与信息管理。本论文基于虚拟仿真的数字校园化层面。 虚拟仿真的数字校园 4,5, 它除了可以提供三维可视化界面和虚拟现实场景界面的校园景观漫游 , 还必须提供校园信息的浏览与查询 , 并可上载到计算机网络 ,
4、 提供远程用户访问的一个新的校园空间。此外 , 其中很重要的数字概念包括属性数据与空间信息 , 两者结合才构成完整的概念模式。因此 , 在数字三维校园的建设工作中 , 必须突破属性数据与空间数据形式上的分离 ,属性数据个体之间的分散 , 在空间数据的引导与当前技术层面 ,以最优的效果实现属性数据的采集与建库工作 , 加强整个校园系统在属性方面的完整与时效性 , 通第 4 页（共 15 页） 过用户的主动与被动需求 ,带给他们最大的视觉效果与便捷服务。 2 GIS 在三维数字属性数据中的管理 2.1 GIS 发展概况 随着社会的发展， 21 世纪人类已进人信息化社会，数字地球、数字中国、数字城市
5、、数字校园等概念已逐渐被人们所认识，现在已感受到信息社会给人们的生活和社会的管理带来的方便、快捷。在地理信息技术方面，以“ 3S” (GPS:全球卫星定位系统 ;GIS:地理信息系统 ;RS:遥感技术 )为代表的现代测绘技术已基本取代传统的测绘方法，测绘行业已成为现代地理信息产业，并服务于整个社会各个方面，特别是地理信息系统 (GIS)在城市规划、建设管理方面起着十分重要的作用。高等学校作为城市的一个重要的组成部分，其校园总体规划与有效的管理越来越引起社会和学校领导的高度重视。随着高等教育改革，学校合并组建了许多规模较大的新的大学 ;从校园的建设与绿化、学生规模、师资力量、专业设置、教学方法、
6、招生人数、学生管理等方面做出了不同时期的安排。以上情况均给学院的规划与管理工作提出了较高的要求，传统的手工规划与管理模式 已远远不能满足高等学校的发展需要。 GIS 作为一种能科学地管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，能提供对规划、管理、决策和研究所需信息的综合性技术系统，是有效地解决城市规划与管理问题的先进工具。因此，将 GIS 技术用于高校的校园规划与管理，建立一个集图、文、表、管一体化的，能科学地、动态地管理学院信息的办公白动化系统，是解决学院规划与动态管理的有效的技术工具。 2.2 GIS 地理信息系统概述 （ 1）、概念 信 息、地理信息和地理信息系统信息是用数字、文字、符号、语言
7、等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特 征，信息向人们提供关于现实世界新的事实的知识，信息为生产 (工作 )，管理、经营、分析和决策的依据。信息具有客观性、实用性、可传输性和共享性等特征。信息来自数据，数据是未加工的第 5 页（共 15 页） 原始资料。数字、文字、符号、图形等都是数据。数据是客观地对象的表示，信息则是数据内涵的意义，是数据的内容的解释。地理信息是指与所研究对象的空间地理分布有关的信息，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，它具有区域性。同时，地理信息具有多维结构的特征，即在同一坐标 XY 位
8、置上具有多个专题和属性的信息结构。而且地理信息有明显的时序特征，即动态变化的特征，这就要求及时采集和更新它们，并根据多时相的数据和信息来寻找时间的分布规律，进而对未来 做出 预测或预报。 地理信息系统 (Geographic Information system, GIS)是近几十年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、 CAD 技术、遥感技术 (RS)、全球卫星定位技术 (GPS)、网络技术 (Internet )、多媒体技术及虚拟 现实 (VR)技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、加工、管理、
9、分析和表达地理图形及其属性数据。根据需要将这些信息图文并茂地翰送给用户，便于分析及决策使用。 （ 2）地理信息系统的功能 按照 GIS 对数据进行采集、加工、管理、分析和表达，可将GIS 软件系统中与用户有关的软件分为五大子系统，即 :数据输人与转换、图形与文本编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析和数据的输出与表达。 (图 2 1) 图 2-1 GIS 的五大子系统 数 据 输 入 与 转 换 图形与文本编辑 地 理 数 据 库 空间查询与空间分析 显示输出 第 6 页（共 15 页） （ 1)数据输人与转换 :数据输入子系统包括将现有的地形图，外业观侧成果、航片、遥感数据、文本资料等转换
10、成汁算机兼容的数字形式的各种处理转换软件。 (图 2-2) 图 2-2 数据输入与转换系统 (2)图形与文本编辑 :现有的地理信息系统都具有很强的图形编辑功能。如 ARCGIS，除负责数字化仪的数据输人外，主要功能是用于图形编辑。 (3)数据的存储与管理 :数据存储和数据库管理，涉及地理元素 (地物的点、线、面 )位置，空间关系以及属性数据如何结构和组织，使其便于计算机处理和系统用户理解等。目前最流行的是商用关系数据库管理系统，一个有发展前景的模型可能面向对象关系数据模型，它既可以表达图形数据又可以有效地表达属性数据。在属性数据管理方面， GIS 软件提供了数据库的定义、建立和维护、操作等基本
11、功能。 (4)空间查询和空间分析 :虽然 数据库管理系统一般提供了数据库查询语言，如语言标准化结构查询 SQL（ Standard Structured Query Language)。但对于 GIS 而言，需要对通用数据库的查询语言进行补充或重新设计，使之支持空间查询，如一条公路穿过哪些城镇等，这些查询都是 GIS 所特有的。而空间分析相比空间查询来文本数据 现有地形图 野外测量数据 航片 遥感数据 交换终端 数字化仪 扫描仪 航测仪 磁带机 软件 地理数据库 第 7 页（共 15 页） 讲，是 GIS 在各行业更深层次的应用，内容更加广泛，包括地形分析、网络分析、叠置分析和决策分析等等。
12、图 2-3 空间查询与空间分析功能 (5)数据输出与表达 :数据输出和表达是关于数据显示和向用户报告分析结果的方法问题，结果数据可能以地图、表格、图表、文字、多媒体等多种形式表达，输出范围也很广，如输出到文件、磁介质、终端等等 . 图 2-4 数据的输出 位置查询 属性查询 缓冲区查询 地形分析 网络分析 叠置分析 决策分析 缓冲区分 析 空间查询 空间分析 输出 显示终端 打印机 绘图仪 磁带磁盘 地图 表格 图像 组合 第 8 页（共 15 页） 3 三维数字校园属性数据选择及建库 数据是 GIS 的“血液”，数据库的建立是实现 GIS 系统的关键所在。 GIS 数据库包括空间数据为 (图
13、形数据库 )和属性数据库。根据各高校及我院规划管理的实际情况，数据库结构设计如下 : 3.1 图形数据库 (1)校园 1: 500,1: 1000，地形图。表示学院整个地形情况，包括学院现有的各类建筑物、道路、体育运动场、水域、绿地、测量控制点、高程、注记等。 (2)院各类建筑物分布平面图，包括院长办公楼、行政办公楼、教学楼、实验楼、图书馆、后勤服务中心楼、食堂、学生宿舍、职工住宅楼等。 (3)校园综合管线图现状图，主要包括给水管网、排水管 (沟 )网、污水管、天然气管道、电力线、通讯线、有线电视线、校园网(Internet)等管线图。 (4)所政办公楼平面分布图，主要包括院领导办公室、院办公
14、室、宣传部、人事处、财务处、学工处、教务处、科研处、总务处、保卫处等综合管理部门位置。 (5)系部办公楼及下属教研室、科研机构的位置、教室、实验室、网络教室、多媒体教室等位置。 (6)图书馆平面分布图，包括书库、借书处、查询处、学生阅览室、教师阅览室、电子阅览室等分布位置。 (7)校园内各公共服务部门，如医院、商场、食堂、宾馆位置。除上述图形库外，还可以根据需要建立一些更详细的图形库。 以上图形数据库主要通过学院已有的地形图、规划图、管线图、建筑图进行数字化，还可直接利用全站仪通过实地采集，利用CASS5. 0 地形地籍成图软件 通过计算机编辑绘图获得。 3.2 属性数据数据库建立 第 9 页
15、（共 15 页） n n 1 1 n 1 n 数据库设计概念模型（ ER 图） 属性库主要包括人事档案数据、各种统计数据、建筑物属性数据等。 (1)教职员工信息库，包括编号、姓名、籍贯、出生年月、专业、学历 (学位 )、职务、职称、所在部门、工资、家庭住址、电话。 (2)学生信息库，包括编号、学号、姓名、籍贯、出生年月、专业、班级、交费情况、入校时间、离校时间、宿舍住址。 (3)建筑物资料库，包括楼房编号、楼房性质、建筑结构、楼层数、占地面积、总建筑面积、建成日期、设计单位、施工单位、造价。 (4)各种办公及教学实验管理库，包括设备编号、设备名称、型号系所名称 系所主页 联系电话 系所编号 学
16、校编号 联系电话 建筑编号 单 位名称 学院主页 单位编号 学院名称 综合造价 建筑用途 占地面积 建筑简介 坐落校区 建筑结构 建筑名称 楼层数 系所 校园建筑 位于 隶属 位于 行政单位 位于 学院 第 10 页（共 15 页） 规格、所属部门，购买日期、价格、 使用情况、保管人员等。 (5)年度教学日历、课程安排表，学期教学、考试、活动安排、课程编号、课程名称、授课时间、授课地点、授课教师。 (6)学生成绩档案，包括学号、姓名、课程名称、成绩。 (7)各种教学文件，特别是教学人纲、教学计划、学期授课计划、实训计划等。 (8)科研资料库，包括科研项目编号、项目题目、项目来源、项目负责人、参
17、与人、经费、审批日期、结题日期、项目鉴定情况、获奖情况等。 (9)院统计数据库，包括校园占地总面积、建筑物占地面积、总建筑面积、各类建筑的面积、各类资产总额、教 职工人数、学生人数等等。 3.3 符号数据库 各种地理要素以数字形式存入空间数据或这种存储形式是对地理要素的一种抽象，为了 GIS 物出结果的清晰明了，必须将图形图表符号化，建立符号库。符号库一般包括点状符号、线状符号和面状符号。符号库的建立，可以通过已绘好的符号数字化人库或用扫描仪扫描人库，也可用 AutoCAD 绘图软件在计算机中设计所需的符号入库，符号库的建立为以后的空间数据的查询显示输出提供有力的工具。 以上图形库、属性库及符号库虽然以不同的形式存储在数据库中，但这三种数据库不是孤立的，彼此之间有一定的联系，每一幅基本图形都对应着一个属性数据文件，图形库中每一个基本元素对应着属性数据文件的一个记录，它们之间通过用户标识符或 ID 代码建立彼此之间的联系。这样通过图形库要以检索、调用属性库，同样也可由属性数据检索、显示图形数据。 4 三维校园属性数据采集工作 三维属性数据是空间实体的特征数据 , 包括地理实体或现象的专题属性 ( 名称、分类、数量等 ) 数据和时间数据。它需要通过给予
