基于Skyline二三維一體可視化系統(tǒng)的探討

彭冰+王立平

摘 要：以廣州海事測繪中心現有航道海事測繪數據為基礎，以Skyline作為軟件開發(fā)平臺，以3Dmax作為三維建模軟件，對水上水下地形地貌及海事附屬設施進行真實建模，構建基于二三維GIS、可量測實景展示系統(tǒng)，實現該航段的海事測繪成果數據的瀏覽、查詢、發(fā)布等功能。該系統(tǒng)探索三維實景展示的技術方法，將大大拓展了海事測繪數據的表現力，使用戶更加方便直觀從系統(tǒng)中獲取海事測繪信息，很大程度提升海事測繪的技術和服務水平。

關鍵詞：Skyline 三維可視化 三維建模 數據分析

隨著技術的發(fā)展，采用各種新技術實現二三維地理信息一體化平臺展示應用，成為信息化建設的一個方向。為了探索“數字海事”的空間表達從二維提升到三維，并進一步延伸到視覺，從而為海事建設管理提供三維可視、真實可靠的地理信息環(huán)境作為輔助決策支持的技術方法，同時配合海事管理的需要和宣傳展示，本文選擇清遠飛來峽水域作為系統(tǒng)的研究區(qū)域，以海事測繪的CAD數據為基礎建立了二三維一體可視化系統(tǒng)，通過構建三維場景，以skyline viewer瀏覽，可展示水面水底一體化地形地貌模型、相關海事設施、標志性建筑三維模型等，提供直觀立體的航行前方水下三維立體景觀，能對水域進行查詢定位、統(tǒng)計分析等，為粵北地區(qū)水路運輸帶來現代化的管理手段及安全保障服務。

1.技術路線

（1）數據采集與數據預處理

數據采集是指基礎測繪信息數據的采集、現場影像拍攝。

數據預處理包括：從海圖數據提取高程信息制作DEM。

（2）三維建模

基于遙感影像圖（DOM）、數字高程模型（DEM），通過三維仿真平臺DEM、DOM入庫工具，實時生成地形地貌三維模型，建立地理空間參考?；邳c云、現場影像、衛(wèi)片，通過3DMAX建模工具，建立海事設施、沿線標志性建筑三維模型。

（3）三維場景搭建

應用max插件把三維模型轉換為skyline可以支持的格式，應用skyline TerraExplorer Pro疊加到地形地貌模型上搭建三維場景。

（4）瀏覽應用

使用skyline viewer實現三維瀏覽、查詢、定位等應用。

2.系統(tǒng)設計

2. 1系統(tǒng)總體架構設計

系統(tǒng)的架構圖如下圖所示，采用三層架構，分別是：數據層、數據管理層、應用系統(tǒng)層。

2.2數據整理與建模

2.2.1二維GIS數據整理

二維數據制作，主要包括三大部分：

①從海圖數據中提取相應的等高線、等深線、河標點、岸標點數據并進行圖幅接邊等操作以保證數據格式轉換的正確性；

②將提取的圖層進行數據格式的轉換，即.000海圖格式轉換為Arcgis支持的shp格式。

③將轉換了格式的圖層進行坐標轉換，把原圖的坐標系轉換為WGS84坐標系。

2.2.2地形地貌三維建模

包括地表和水底兩部分，地面部分表現岸線外拓45平方公里的地形地貌，以海圖等高線和衛(wèi)片為數據源；水底部分以2米格網等深點為基礎，經過處理后形成數字高程模型DEM數據，結合河床高程分色情況模擬；兩者間數據需融合處理，無縫銜接。

2.2.3海事設施三維建模

海事管理關注的海事設施，本項目中主要是航標、岸標，以海事測繪圖定位，通過實地拍攝采集獲取具體形態(tài)及表面紋理三維建模。

2.2.4沿線標志性建筑三維建模

實地拍攝飛來寺、飛霞風景區(qū)的外立面采集表面紋理。飛來寺，通過三維激光掃描獲取其準確的空間外形進行三維建模。飛霞風景區(qū)，由于沒有準確的地形圖、建筑cad圖，因此以衛(wèi)片結合現場照片進行三維建模。

3.系統(tǒng)功能實現

本系統(tǒng)以skyline viewer瀏覽，可展示水面水低一體化的地形地貌模型，相關海事設施、標志性建筑三維模型數據，實現三維瀏覽動漫展示、信息查詢與定位的功能。

3. 1瀏覽控制

瀏覽控制主要包括：①圖層控制，系統(tǒng)具有靈活的圖層操作功能，能夠顯示或隱藏圖層，添加或刪除圖層、修改圖層名稱等。②三維漫游，系統(tǒng)可以實現對飛來峽流域360°全方位觀察；可以實現平移、縮放、俯仰、旋轉等基本操作。③瀏覽方式選擇，可選擇人行、車行、飛行、沿固定線路等模式瀏覽場景。

3.2信息查詢

可以查詢任意點的經緯度和高程，如圖3所示。

4.結語

二三維一體化技術是一個涉及到從底層數據建設到上層業(yè)務應用的全新技術理念，為GIS向三維發(fā)展，快速更新提供了一條安全快速高效的道路，該系統(tǒng)建成后，不僅促進了涉水多源數據的統(tǒng)一管理，并使涉水多元數據得到更廣泛的應用，為航政管理、水運工程、水利建設、應激反應等諸多工作的實施產生現實的、長遠的技術支持。

參考文獻：

[1]趙國梁，趙國林，吳滿意.基于skyline煤層氣管網三維可視化管理系統(tǒng)探討[J].地理空間信息.

[2]李俊.基于Terra Explorer Pro的三維城市瀏覽系統(tǒng)開發(fā)[J].

[3]王磊，周云軒.GIS二維、三維空間信息查詢功能的實現與應用[J].