基于三维GIS技术的符号化表达系统的设计及实现

发布时间:2020-04-03 12:00:09 作者:臻图信息 阅读量:3170

  随着三维GIS技术的发展,人们在其可视化能力方面要求不断提高,在部分应用中,人们不仅要求将场景中物体位置准确描述表达出来,同时还需要保证其逼真性和美观性在智慧城市阶段,三维GIS的构建需要提高效率和速度、降低成本。三维GIS符号化表达系统的设计能够满足人们在这些方面的要求。当前人们对三维GIS符号化表达系统的设计非常重视。以ZTMAP为基础研究三维GIS符号化引擎,展开三维GIS符号化表达系统的设计,应用三维符号,具备有场景操作、空间分析、场景快速搭建以及二三维一体化等方面功能,提高三维GIS应用有效性,本文就此展开了研究分析。

1三维GIS系统应用现状

  在智慧城市阶段,人们在三维GIS技术的效率、速度以及成本方面有着越来越高的要求,三维GIS借助虚拟现实技术以及计算机技术等技术手段,就三维空间数据进行相关的处理和管理等方面操作,提高三维GIS数据可视化水平,更好地完成三维空间分析,为地学规划以及决策等方面问题的解决打下良好的基础。

  当前,三维GIS系统存在有制作周期长、数据多、渲染效率差等不足,这些方面问题主要是因为场景模型借助建模软件进行制作,模型在数据方面有着非常大的需求量,导致系统效率受到严重影响。三维GIS符号化能够实现对这一问题的有效解决,符号化之后,三维数据不再需要占据过大的空间,能够提高数据管理以及空间分析方面的规范化和标准化。要提高三维符号化数据表达有效性,更好地完成三维空间场景的分析和操作,已经成为当前GIS系统研发的一个主要方向内容。

2三维GIS符号化表达系统总体设计

2.1系统框架

  选择单机系统进行系统总体设计,开发语言选择C++,结合组件式GIS思想,在一个控件集合所有三维符号功能模块,提高整个GIS系统设计有效性。系统总体架构包含有4个层面:第一层,三维GIS符号化表达系统以符号化引擎为基础进行二次开发,建立用来展开符号化表达系统,使用C++进行功能接口的调用以及系统界面的编写;第二层,三维GIS符号化引擎主要用来进行三维符号化表达,能够生成三维符号,将二维符号转化为三维符号,分析三维空间等;第三层,依赖库。依赖库主要是用来进行栅格数据处理、解析矢量数据等操作,作为三维GIS符号化引擎基础,实现各类常用空间分析功能;第四层,多源数据层。多源数据层存在有纹理数据以及二维矢量数据,借助GDAL能够解析二维矢量数据,自动生成道路等数据以及属性信息,纹理数据主要是用来生成纹理贴图。

2.2三维符号化表达设计

  在展开三维符号化表达设计时,需要与空间分布特征以及地理要素形态特征结合在一起,借助放样技术以及参数化技术,场景通过三维符号表达,完成三维符号库的建立,对符号化有效性以及通用性展开分析判断。三维符号化表达不仅能够用来规划场景,同时还能用来表达二三维一体化,满足相关数据自动生成以及各类空间要素符号表达需要。

2.2.1场景规划

  在场景规划方面,三维场景自定义规划,在制定位置,使用相应符号进行三维符号的绘制,变化每一个符号矩阵,进行一系列选择、缩放以及平移。在点符号模块方面,以点状地理要素三维符号为主,根据设计需要选择相应位置完成三维符号的添加;线符号模块以线状地理要素为主,用鼠标绘制三维线状地理要素;在面符号模块方面,包含三维面状地理要素符号,通过鼠标绘制面状符号,填充纹理和要素。通过三维符号搭建的场景渲染速度快,有着非常好的应用效果,通过矩阵变化以及参数设置,设置相对应的三维点状线状符号,这种设计方式比较灵活;另外,还需要根据面状符号要素和纹理进行填充,包含三维符号化表达符号姿态等方面内容。

2.2.2二三维一体化

  在二三维一体化方面,借助二维GIS数据生成三维模型数据,将二三维联系在一起显示,更好地完成二三维数据在空间方面的衔接。二三维一体化符号化表达系统,使用二维矢量数据,包含物体在点图层以及线图层等方面数据内容。就实现思路而言,首先要解析二维矢量数据,获取其中属性值和相对应的几何字段;其次要结合不同要素绘制三维模型。在二三维一体化表达方面,包含有两种形式,分别是线状要素符号化以及面状要素符号化。选择二维矢量图层为基础表达面状地理要素二三维一体化,生成所需要的面状要素。

  以道路为例,首先读取道路线图层每条路段记录,获取三维空间坐标以及起点终点ID等参数,存储至相应的列表中。其次,获取道路点图层顶点ID存储至相应的列表。再次,结合道路线图层ID号进行标记,得到链接ID号,根据其长度以及路宽打断三叉以上叉路口。最后,结合获取的路段列表进行道路的绘制以及纹理贴图。根据起始点终点ID列表参数获取道路交叉点顺序,确定交叉口的空间位置和形状,计算纹理坐标并贴图。

3场景操作和分析应用

3.1场景漫游

  场景漫游模块中,漫游模式有用户自定义模式和经典模式两种。用户自定义模式有节点跟随模式以及设置路径模式等,主要是通过设置对话框参数进行自定义场景漫游;经典模式有飞行模式、驾驶模式、步行模式以及轨迹球模式等,通过封装以及继承OSG自带漫游器实现。其中飞行模式调用osg GA : FlightManipulator类实现,移动鼠标进行场景的移动和旋转;驾驶模式调用osg GA: Drive Manipulator类实现,移动鼠标实现漫游功能;步行模式调动osg GA:Camera Manipulator类实现,移动鼠标点击键盘进行场景漫游;轨迹球模式调用osg GA:TrackballManipulator类实现,移动鼠标完成场景漫游。

3.2场景编辑

  在场景编辑方面,包含工具以及场景操作两个方面内容,其中工具主要是用来进行节点的选择以及漫游路径交互绘制,场景操作主要是进行场景缩放、窗口平移以及节点删除等方面操作。在具体操作过程中,平移操作需要借助视点上下和左右操作进行,放大与缩小操作需要拉近或者拉远视点来使窗口向前或者向后移动,删除操作需要在父节点中删除所选中的节点。

3.3空间分析

  空间分析模块有多种不同组成结构,如缓冲区分析、属性查询、天际线分析、空间量算等。在实际应用中,也可以结合专题应用添加相对应的分析模块。空间分析模块是三维GIS符号化系统与三维地图之间最为明显的区别。空间分析可以通过符号化地理要素进行。在缓冲区分析方面,能够进行圆形缓冲区分析,鼠标左键在界面选择两个点,其中一个点作为圆心,另一个点与该点距离为半径,使用着色器将园内顶点颜色渲染;在天际线分析方面,主要用来分析当前角度和视点的可见区域,在屏幕上绘制场景要素边缘;在可视分析方面,有可视域分析以及通视性分析两方面内容,其中可视域分析将参数输入对话框,包含视角大小、位置、方向以及长度等,先将场景渲染至纹理,之后计算顶点深度,获取深度纹理涂对应值比较,顶点可见为绿色,顶点不可见为红色;通视性分析以鼠标确定视线起点和终点,交点通过碰撞检测获取,红色作为不可视部分,绿色作为可视部分。

4结语

  三维GIS符号化表达系统以ZTMap三维引擎为基础,具备有场景操作、空间分析、场景快速搭建以及二三维一体化等方面功能。选择C++作为系统开发语言,以COM组件完成编程,整个系统有着非常好的可扩展性,可以根据用户实际需求添加所需要的地学分析库。引擎控件能够二次开发,在单机以及网络中都有着非常好的应用效果,实现相应功能。另外,根据所需要的符号,灵活添加其他功能接口。本次研究还存在有一些不足,例如未能实现在网络环境下调用,在之后的研究中将逐渐优化和完善,希望能够在实际应用中更好的发挥出价值和作用。

 

原文来自:http://www.ztmapinfo.com/blog/index.php/article/32.html

标签:三维GIS  

我要评论

热门标签

数字孪生  智慧城市  三维可视化  城市大脑  智慧社区  三维GIS  新基建  智慧交通  智慧园区  3DGIS  智慧环保  智慧安防  大数据  市域治理  地理信息  物联网  数字化  智慧大脑  GIS  智慧物流  智慧旅游  智能化  5G  智慧管廊  GIS地理信息  管理系统  智慧消防  应急指挥  智慧电网  gis系统  3DGIS+BIM  智慧展馆  服务平台  智慧建筑  GIS+BIM  智慧楼宇  智慧工厂    智慧港口  gis技术  烟草  智慧管理  gis  智慧景区  智慧水务  智慧电力  3dgis  三维gis  三维gis系统  ZTMapGIS仿真地图  GIS技术  智能交通  供应链  gis行业  应急管理  BIM  智能建筑  工业互联网  智慧监狱  元宇宙  智慧工地  综合治理  地理信息系统  智慧停车  智慧校园  三维gis平台  智慧农业  gis三维可视化  智慧能源  三维管网管线  室内地图  地下综合管廊  室内导航  智慧文旅  BIM+3DGIS  智慧医疗  智慧养老  管理平台  智慧机房  互联网  市域社会治理  三维可视化平台  区块链  GIS系统  智慧照明  商业地产  综合管控治理  室内地图导航  人工智能  智慧房产  智慧展览  智慧物业  3D-GIS  gis平台  gis平台系统  BIM轻量化  gis数据  三维GIS技术  gis三维系统  三维gis开发  三维gis技术  三维gis软件  智慧国土  三维GIS、智慧社区  智慧灯杆  应急指挥系统  商场可视化  智能监所  智慧林业  土地规划gis  动态渲染  智慧医院  智慧物流园区  智能电网   智慧公交  三维渲染  二三维一体化  VR全景可视化  资产可视化  二三维GIS地理信息平台  一网统管  智慧管廊综合监管平台  现代化  智能化建筑  map  三维GIS开发  GIS开发  城市规划建设  三维GIS软件  市域社会治理现代化  3D  三维可视化管理平台  智慧海洋  三维gis渲染平台  二三维GIS地理信息  智能热网  三维融合渲染平台  VR全景  综治  党校地图导航  机管局资产管理  兜逛VR  ZTmap3D  智慧商场  商业地产可视化  虚拟展馆  智慧路灯  室内地图定位  室内定位  综合管网  综合管廊  三位可视化  环境监测  ZTMap 3DGIS  bim  智慧电厂  智慧小区  3Dgis  ZTMapGIS  智慧铁路  智慧监测  智慧机场  实景三维  智慧服务区域  2.5D-GIS  地质灾害  三维管廊  智慧交通、数字孪生、3DGIS  智慧工厂、安全生产管理、3DGIS+BIM  数字孪生技术  智慧管网  三维地图  信用社GIS  交通仿真  ZTMAP3D  工业园区管理  信用社地理信息系统  智慧变电站  三维管网  管廊BIM  智慧制造  园区招商  2.5D地图  三维可视化渲染   GIS+BIM  BIM三维模型  安全管理  数字电网  智慧仓储  环保GIS  云gis  gis的基本功能  Webgis  gis地图  BIM平台  智慧环境  城市规划  数据管理  事故救援  业务功能  总体设计  Qt  技术详情  地下管廊  系统改造  gis地图服务  平台构建  电子沙盘  地图符号  系统测试  三维gis平台功能  电力巡检  三维gis二次开发 三维gis接口  管网GIS系统  管网管理GIS服务平台  高校GIS系统  电网GIS行业  配电网gis系统  gis市场  gis设备  gis信息系统  gis平台监控  BIM与GIS集成应用  gis软件系统  移动GIS  视频监控  房产交易地图  VR虚拟现实  GIS应用平台  GIS管网系统  消防GIS系统  管网gis系统  gis服务平台  公共安全  gis高压设备  数字经济  基础设施建设  无人机  系统架构  GIS平台  gis空间分析  环保可视化  三维GIS平台  gis专业  gis地理信息系统  三维gis软件系统  gis三维平台  CIM  数字城市  顶层设计  gis应用  交通运输  数字化城市  三维gis模型  建筑产业  信息物理系统  自动化  城市应急  大数据可视化  系统管理  景观设计  gis应用实例  gis是什么  可视化技术  开源gis软件  可视化  假三维地图  智能楼宇  gis开发  gis空间数据  新零售  导航  应急预案  地产  gis服务  产业链  gis行业发展  gis软件  实景三维gis  
上海臻图信息技术有限公司
沪ICP备19005932号-1