1、华北油田三维地理信息系统建设摘要：本文以 “华北油田三维地理信息系统建设”为例，详细阐述了三维地理信息系统建设的总体框架，介绍了三维地理信息系统建设的技术路线和方法，结合三维地理信息系统的功能特点，探讨系统在华北石油管路局的具体应用，望本项目对正在进行的数字城市建设能起到一定的指导作用。 关键词：基础数据，三维建模，三维地理信息系统 Abstract: In this paper, in order to “Huabei Oilfield 3D geographic information system construction“ as an example, describes in det
2、ail the overall framework of the construction of three-dimensional geographic information system, introduces the technical route and method for construction of three-dimensional geographic information system, combined with the features of 3D geographic information system, discussed the specific appl
3、ication in the North China Petroleum Pipeline Bureau, hope this project the construction of digital city is to play a guiding role. Key words: basic data, 3D modeling, 3D Geographic Information System 中图分类号：TN948.61 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02 1、引言 随着计算机科学技术的发展，二维地理空间信息已逐渐不能满足城市规划、市政建设、人
4、们出行等等方面的需求。三维地理信息系统建设已成为一种趋势。三维地理信息系统具有如下优势： （1）空间信息的展示更为直观。三维地理信息系统为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化。 （2）多维度空间分析功能更加强大。如：日照分析、阴影分析、危险域分析等。由于三维数据本身可以降维到二维，因此三维地理信息系统自然也能包容二维地理信息系统的空间分析功能。 2、技术流程 （1）基础数据制作流程： （2）三维地理信息系统建设流程： 3、三维模型建模 （1）三维建筑建模 利用已完成的本测区真彩色正射影像图、1：500 地形图及航测内业采集的轮廓高度作为基础数据，进行
5、建筑物三维建模，建筑物三维建模视建筑物重要性采用等级为精细模型、标准模型和基础模型。对于地标性建筑物用 3DMAX 和 1:500 比例尺地形图数据进行精细建模。居住小区、住宅等建筑物采用基础模型，表现建筑物主体形状和特征，装饰性的细节采用纹理贴图表示。厂房等建筑物采用基础模型。模型的高程数据采用航测内业量取的方式获得。 （2）植被模型的建模 草地采用单片面纹理表示，各种树木和灌木等可采用十字片面或多片面表示，正确反映树木的形态分布特征，树木模型的高度与实际高度基本相符。植被与软件通用符号库中的植被模型相同或近似的，采用通用符号表示。行树、景观植物可采用纹理库中的一种或多种，设置一定的高度变化
6、区间，随机生成。植被模型的平面位置与实际大体相符。 （3）交通设施模型的建模 道路的铺装方式及材质特点依据正射影像图确定或实地采集铺面纹理。道路上的各类交通标志如：标志标线、信号灯等，与实地基本保持一致。路灯、信号灯若纹理库中有相同或类似纹理时，使用纹理库中的符号表示，设置合理的高度与间距，保证平面位置和高度的正确。道路依据基础数据中的道路边线生成三维几何面模型，道路纹理采用简单纹理。反映路面的材质和交通标线。人行道的铺装图案、材质及颜色实地采集或采用近似纹理。 （4）三维地形模型 三维地形模型建模采用制作的 1：500 正射影像（DOM）及数字高程模型（DEM）叠加。 4、三维地理信息系统建
7、设 利用 TerraBuilder 模块生成地形模型文件*.mpt，将 3DMAX 中导出的*.X 文件打包生成带金字塔优化贴图影像的*.XPL 文件并在 Skyline TerraExplorerPro 模块中导入。 系统开发采用 C#编程语言，主要利用 Skyline 提供的各种控件、接口，组织和利用 ShapeFiles 数据、SQl Server 数据库来建立华北油田三维数字管理系统。按照华北石油管理局的要求进行三维地理信息系统开发。 系统功能如下： （1） 查询 进行图、属互查。按属性信息，鼠标指向的建筑物可以显示名称。根据对象名称进行查找，在对象名称中输入搜索条件，将查找结果列出，
8、单击查找后即可飞行到该对象，并用标记显示，系统可以进行模糊与精确两种类型查找。 （2） 分析 可以实现基于 DEM 和 Model 的三维空间距离量算、地表距离量算、面积量算、地表面积量算等分析功能，在满足规划业务需求的同时，也可以用于工程、国土、水利等行业的基本应用。 （3） 统计 可以根据建筑物的建筑年代、层数、所属单位等内容进行统计，统计结果以列表形式输出，并可以导出，导出为 Excle 表格式。 （4） 输出 系统实现了输出功能，如三维视频或快照输出、漫游视频输出、打印输出等功能。 （5） 浏览 视图：可同时显示其三维建筑、DOM，也可根据需要显示指定的要素；操作：包括放大、缩小、漫游
9、等操作功能，利用鼠标和键盘实现三维地图平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。 （6） 编辑 画点、画线、画多边形，建立立体几何物体； 能进行图层编辑，主要包括增删图层、修改图层名称、图层状态编辑、修改图层次序、打开关闭图层等功能。 （7） 宣传展示 可以设置进行自动飞行展示，也可以手动操控展示，如：以第一人称、第三人称视角进行交互控制，并实现在运动过程中对地形和地面建筑物的游览与信息展示。 5、三维地理信息系统的应用 （1）方案对比： 系统具有灵活的更新功能，为城市规划方案审批、方案比较提供直观有利的辅助管理，为领导决策提供科学依据。 （2）阴影分析 浏览不同时段内太阳阴影的变化，为规划提供辅助决
10、策手段。 （3） 、挖填方计算 利用三维模型，进行土方量挖填计算。 （4）建筑物属性输入、查询、统计： 建筑物属性可以输入并保存建筑物的各种属性如：名称、层数、建筑年代、所属单位等等。也可以按照建筑年代、所属单位等进行统计，方便管理。 通过建立三维地理信息系统能精确看到三维建筑模型的空间分布，使土地规划审批更加准确科学。 6、结束语 以 1：500DOM、DEM、三维精细模型数据、1:500 地形图数据以及名称注记等，构建华北油田三维地理信息系统实现了三维地理信息数据交互浏览、查询定位、三维分析、模拟天气设置、动态导入矢量专题数据、二三维联动等功能。规划设计师在进行设计的时候可以利用规划辅助、
11、调整、分析等功能进行方案的设计和比对优化，提高设计质量，缩短设计周期，规划管理者可以直观、快速的进行决策，同时也便于公众参与监督规划为华北油田经济社会发展提供了基础数据及决策依据，有利于提高决策部门行政管理依据，有利于提升各部门服务发展的能力，为华北油田的规划建设做出贡献。 参考文献 1赵健.城市建筑物三维地理信息系统建模理论及开发技术研究D.太原：太原理工大学，2002 2周扬.数字城市三维可视化技术及应用D.郑州：解放军信息工程大学，2002 3韦春桃.空间三维建模方法研究D.桂林：桂林工学院，2004 4李成名，王继周，马照亭等.数字城市三维地理信息框架原理与方法M.北京：科学出版社，2008 5高山.三维城市模型若干关键技术的研究D.武汉：武汉大学，2004 6祁向前.数字城市三维建模数据处理研究D.太原：太原理工大学，2003
