三維GIS在江寧區(qū)國土資源"一張圖"中的應(yīng)用

■王丙濤

（江蘇省測繪工程院 江蘇南京 210013）

三維GIS在江寧區(qū)國土資源"一張圖"中的應(yīng)用

■王丙濤

（江蘇省測繪工程院 江蘇南京 210013）

本文以江寧區(qū)國土資源"一張圖"項(xiàng)目建設(shè)為例，闡述了三維GIS在國土資源"一張圖"工程中的應(yīng)用場景和技術(shù)流程，在統(tǒng)一的地理空間框架基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的三維一體化管理，從而在一定程度上提升了整體的國土資源信息化管理水平。

三維GIS虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)景三維

1 引言

近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，使得顯示和描述三維實(shí)體的幾何特征和屬性特征成為可能，與二維GIS相比，三維GIS具有對空間信息的直觀可視化表達(dá)、可進(jìn)行多維度上的空間分析等優(yōu)勢，這使得三維GIS成為國土資源“一張圖”工程的重要組成部分。國土資源“一張圖”工程涉及矢量地圖、遙感影像、數(shù)字高程模型、專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，從而準(zhǔn)確掌握國土資源現(xiàn)狀和歷史數(shù)據(jù)。三維GIS作為一種更加直觀化的立體展示方式，在有機(jī)融合多源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，和二維GIS形成優(yōu)勢互補(bǔ)，對于實(shí)現(xiàn)國土資源共享、景觀再現(xiàn)和輔助決策支持有著重要意義[1]。如何在“一張圖”工程中綜合使用三維GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)和實(shí)景三維等技術(shù)手段提升整體的國土資源信息化管理水平、以及達(dá)到什么效果，是本文闡述的重點(diǎn)。

本文以江寧區(qū)國土資源“一張圖”項(xiàng)目建設(shè)為例，闡述了三維GIS在國土資源“一張圖”工程中應(yīng)用場景和技術(shù)流程，在統(tǒng)一的地理空間框架基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的三維一體化管理，從而在一定程度上提升了整體的國土資源信息化管理水平。該項(xiàng)目綜合采用了多種三維GIS技術(shù)進(jìn)行嘗試，綜合展示查詢平臺采用SkylineGlobe，地?zé)豳Y源場景再現(xiàn)采用SUN3D虛擬現(xiàn)實(shí)平臺，農(nóng)家樂專題采用360度實(shí)景三維技術(shù)。此外，露采礦山宕口資源的測量過程中還采用了徠卡的三維激光掃描儀，激光掃描技術(shù)應(yīng)用于露采礦山宕口資源的調(diào)查是一次很好的技術(shù)嘗試。

2 項(xiàng)目實(shí)施

2.1 基于SkylineGlobe的三維綜合展示平臺

江寧區(qū)國土資源“一張圖”三維綜合展示平臺基于SkylineGlobe平臺整合國土相關(guān)業(yè)務(wù)信息打造而成，通過三維交互的方式來展示大量的空間地理數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上整合自身的業(yè)務(wù)平臺。江寧區(qū)三維地形影像大場景采用0.3米地面分辨率航攝影像和1:10000的數(shù)字高程模型生成，在三維場景構(gòu)造過程中，如何快速獲取江寧全區(qū)地面建筑物高度信息是一技術(shù)難點(diǎn)。采用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)可以快速獲取江寧全區(qū)的數(shù)字地表模型（DSM），將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)自動分類提取出DEM數(shù)據(jù)，綜合利用DSM和DEM數(shù)據(jù)便可快速獲取大面積的地面建筑物高度信息。

系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)如下：（1）海量數(shù)據(jù)的高效管理；（2）數(shù)據(jù)搜索查詢，搜索模塊主要實(shí)現(xiàn)興趣點(diǎn)、建筑物、矢量線和矢量面的關(guān)鍵詞或空間位置搜索，搜索結(jié)果雙擊定位和高亮閃爍；（3）復(fù)雜的三維分析功能，分析模塊實(shí)現(xiàn)了基于三維場景的距離量算、面積量算、體積量算、通視分析、淹沒分析、日照分析等分析功能。

2.2 基于SUN3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地?zé)豳Y源專題

SUN3D平臺是上海創(chuàng)圖網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)，以一種基于瀏覽器的三維網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)方法VGS發(fā)明專利技術(shù)為核心的新一代虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具軟件。

江寧擁有豐富的地?zé)豳Y源，“一張圖”二三維一體化的設(shè)計(jì)使得地?zé)豳Y源的相關(guān)信息得到全面展示，如果地?zé)豳Y源存在三維模型數(shù)據(jù)，就可以切換到基于SUN3D虛擬現(xiàn)實(shí)平臺的三維模式進(jìn)行展示。虛擬現(xiàn)實(shí)精細(xì)建模區(qū)域包括百家湖周邊地區(qū)和湯山頤尚溫泉度假村。

圖2-1 地?zé)岜Ｗo(hù)帶范圍圖

圖2-2 湯山頤尚溫泉度假村三維場景

2.3 基于三維激光掃描技術(shù)的宕口資源普查專題

為進(jìn)一步做好為宕口管理部門對現(xiàn)狀分析利用及整治工作，江寧區(qū)國土資源宕口專題對欲進(jìn)行整治的22個(gè)宕口采用三維激光掃描儀結(jié)合傳統(tǒng)測繪方法進(jìn)行精細(xì)化測繪，建立相關(guān)宕口的精細(xì)化三維模型，在基于江寧區(qū)國土資源“一張圖”綜合監(jiān)管平臺上，顯示所需關(guān)注調(diào)查的宕口基本信息，包括宕口分布位置、宕口實(shí)際開采面積、范圍、現(xiàn)狀等信息。圖2-3為麒麟煉灰場三維激光掃描數(shù)據(jù)在徠卡TrueView軟件中的可視化顯示及量測。

徠卡三維激光掃描系統(tǒng)C10，是利用激光測距的原理，密集的記錄目標(biāo)物體的表面三維坐標(biāo)、反射率和紋理信息，對空間進(jìn)行真實(shí)的三維記錄。宕口三維地形的獲取采取多基站進(jìn)行掃描，通過后期數(shù)據(jù)綜合處理，形成宕口三維地形模型，并將此區(qū)域模型與江寧全區(qū)大場景DEM進(jìn)行無縫融合，達(dá)到對大場景DEM的局部精細(xì)化修正的效果，如圖2-4。

2.4 基于實(shí)景三維技術(shù)的農(nóng)家樂專題

實(shí)景三維技術(shù)是一種運(yùn)用數(shù)碼相機(jī)對現(xiàn)有場景進(jìn)行多角度環(huán)視拍攝然后進(jìn)行后期縫合并加載播放程序來完成的一種三維虛擬展示技術(shù)。江寧國土“一張圖”農(nóng)家樂調(diào)查項(xiàng)目中就很好的利用了此項(xiàng)技術(shù)。

圖2-3 麒麟煉灰場三維掃描數(shù)據(jù)

圖2-4 大場景DEM局部修正圖

圖2-5 農(nóng)家樂實(shí)景采集點(diǎn)分布圖

圖2-6 實(shí)景三維和二維地圖的分屏顯示

3 結(jié)束語

江寧區(qū)國土資源“一張圖”項(xiàng)目中成功采用了多種三維和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為三維GIS在國土行業(yè)中的應(yīng)用開拓了新的應(yīng)用場景，取得了一定的成果?；赟kylineGlobe平臺的綜合展示系統(tǒng)解決了海量數(shù)據(jù)發(fā)布的問題，并且和二維應(yīng)用共享底層數(shù)據(jù)庫，在一定程度上做到了二三維一體化。實(shí)景三維技術(shù)作為三維展示平臺的有益補(bǔ)充，也展現(xiàn)出了其制作快捷、更新方便、成本較低的優(yōu)勢。但是，三維技術(shù)在江寧區(qū)國土資源“一張圖”中的應(yīng)用離真正意義上的三維立體管控還有一定的距離，很多方面還需要進(jìn)一步的探討和嘗試。

[1]劉來蘭.江寧區(qū)國土資源一張圖管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].現(xiàn)代測繪,2012,(01): 51-53.

[2]劉劍,張應(yīng)裕,王東博,周正玉,余建平.基于Skyline的數(shù)字三維國土資源輔助決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā) [A].廣東省測繪學(xué)會第九次會員代表大會暨學(xué)術(shù)交流會論文集 [C], 2009.

[3]周衛(wèi)娟,吳相賧,劉寧寧,蘇巧靈.省級國土資源"一張圖"數(shù)據(jù)庫建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究 [J].現(xiàn)代測繪,2012,(01):43-47.

[4]普杰.基于Skyline的三維地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].測繪與空間地理信息,2014, (02):153-155.

[5]杭邦明.南京市江寧區(qū)露采礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及整治措施研究 [J].江蘇地質(zhì),2004, (03):177-179.

[6]寧新林,石葉梅,劉紅勝.省級三維國土資源一張圖展示與分析系統(tǒng)的建設(shè) [J].測繪通報(bào),2013,(02):95-98.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-250-2

王丙濤（1978～），男，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)閿?shù)字城市和天地圖建設(shè)。