電子沙盤的制作及應(yīng)用

張子凡 王星東 段世明

摘 要：本文通過ArcGIS對圖層要素進(jìn)行分類，生成相關(guān)的要素圖層。通過開發(fā)相應(yīng)的軟件結(jié)合數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)屬性表、要素高亮度顯示、更換要素和標(biāo)注等功能，最終生成一個完整的蘭州市城關(guān)區(qū)電子沙盤展示系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電子沙盤;DEM;ArcGIS;數(shù)字城市

中圖分類號：P208文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2018）28-0024-02

Abstract： This paper classified the layer elements through ArcGIS， and generated relevant elements. By developing corresponding software and data model， the functions of attribute table， high brightness display of elements， replacement of elements and labeling were realized. Finally， a complete electronic sand table display system of Chengguan District of Lanzhou City was created.

Keywords： electronic sand table;DEM;ArcGIS;digital city

智慧城市和數(shù)字沙盤等在國外很早就引起了重視。2009年，美國開始對智慧城市進(jìn)行初步探索[1]。現(xiàn)今，電子沙盤技術(shù)是智慧城市的一種表現(xiàn)形式。中國著名的電子沙盤系統(tǒng)是南水北調(diào)中使用的電子沙盤[2]。為有效解決現(xiàn)今城市發(fā)展與改造過程中出現(xiàn)的諸如城市內(nèi)澇、地下管網(wǎng)布設(shè)等相關(guān)問題，本文通過ArcGIS組件式開發(fā)為其提供相對應(yīng)的分析工具[3]，制作與城市相關(guān)的DEM沙盤，結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并將得出的結(jié)果與地形沙盤相貼合，以更加具體地表現(xiàn)出經(jīng)過分析得出的結(jié)果。

1 沙盤制作

本系統(tǒng)中需要一塊空白匹配沙盤用來搭載投影數(shù)據(jù)，沙盤是這個系統(tǒng)中的載體，是基于甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)的地理模型制作的。通過獲取目標(biāo)區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入ArcSence中，調(diào)整合適的比例尺、垂比等參數(shù)，然后生成三維模型，用3D打印技術(shù)打印，便可以快速成型。成型之后，需要對其表面進(jìn)行固化，通過填充石膏等材料對表面進(jìn)行保護(hù)。最后，還需要對表面涂一層反射圖層，以增強(qiáng)投影效果與層次感，并降低外界光線影響。

2 數(shù)據(jù)處理

選擇的數(shù)據(jù)源為蘭州市城關(guān)區(qū)公園分布圖的數(shù)據(jù)。該圖像原來為DWG格式，直接將DWG格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGIS中時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，且以DWG格式導(dǎo)入的數(shù)據(jù)會導(dǎo)致注釋層為亂碼，因此需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SHP格式，轉(zhuǎn)換后的原始圖如圖1所示。

從圖1可以看出，數(shù)據(jù)過于繁雜，所有的線數(shù)據(jù)都混在同一個圖層中。因此，必須分成多個圖層，如房屋、河流、主街、小路、鐵路等要素，通過矢量化，使整張圖像數(shù)據(jù)量減少的同時，減輕數(shù)據(jù)加載負(fù)擔(dān)。

3 功能實現(xiàn)

3.1 導(dǎo)入SHP數(shù)據(jù)

SHP數(shù)據(jù)是ArcGIS中的一種重要數(shù)據(jù)格式，這種數(shù)據(jù)是ArcGIS中數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此導(dǎo)入SHP文件也是本軟件平臺的首要功能。導(dǎo)入數(shù)據(jù)后的結(jié)果如圖2所示，所有圖像均為矢量化數(shù)據(jù)。該圖內(nèi)包含線要素與面要素，由于點要素是通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化直接獲得，因此，將點要素也重新矢量化。

3.2 加載柵格地圖

柵格數(shù)據(jù)作為GIS的另一大主要數(shù)據(jù)源，大多通過遙感圖像或者衛(wèi)星影像獲取。與SHP格式相比，該格式的數(shù)據(jù)更為直觀，但是數(shù)據(jù)量太大不方便數(shù)據(jù)存儲?？梢约虞d三種格式的柵格地圖，分別為bmp格式、tif格式和jpg格式。在加載柵格數(shù)據(jù)功能時，與加載SHP文件不同的是，在加載過程中要構(gòu)建影像金字塔，不然無法構(gòu)建柵格數(shù)據(jù)。

3.3 打開mxd文檔

mxd文檔是ArcGIS的文檔文件，包含很多點、圖層、符號等要素，在了解其所包含的信息后將此功能加入這一模塊。

3.4 鷹眼功能

鷹眼功能是制作一個與主視圖相關(guān)的地圖控件，在這個控件中主要用于顯示與主視圖內(nèi)容相同的縮略圖像，并且在鷹眼控件中加入與主視圖相同的操作事件，就可監(jiān)聽對主事件的任意操作。鷹眼功能在實際應(yīng)用中主要通過紅色框來幫助用戶尋找現(xiàn)操作的地圖區(qū)域，并用于確定目標(biāo)區(qū)域與整張圖像的位置關(guān)系。

3.5 目標(biāo)區(qū)域的高亮度顯示

目標(biāo)區(qū)域的高亮度顯示主要用于查詢，通過高亮度來提示客戶。通過SQL語句進(jìn)行查詢，通過查詢圖層名來查找該項目的屬性。圖3是查詢鐵路并將其高亮度顯示的結(jié)果圖。

3.6 符號變換

符號是對圖像的解釋。如果將整幅圖像用同一種符號解釋，會對用戶不夠友好，使用戶的可視化程度有所降低，調(diào)整符號是一種必要的功能。通過添加圖層符號的單擊事件，獲取軟件內(nèi)部的符號庫，并對每一種符號進(jìn)行調(diào)整，增加圖像的可視性與可讀性。符號變換圖如圖4所示。選擇所應(yīng)用的符號庫中的符號，從開始的默認(rèn)色變?yōu)橛幸欢▽挾鹊暮谏?，這使得所有圖幅的要素便于觀察，強(qiáng)調(diào)重點區(qū)域。

3.7 屬性表顯示

屬性表作為GIS數(shù)據(jù)存儲的一種方式，數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)庫中的表單內(nèi)，因此每一個GIS軟件都具有顯示查看屬性表的功能。屬性表通過對TOCControl事件的調(diào)用，通過點擊圖層名查看。

4 投影沙盤的展示

投影沙盤即是沙盤與投影相結(jié)合，圖5是投影沙盤高亮度顯示圖。圖5中所顯示的藍(lán)色數(shù)據(jù)即為高亮度顯示的鐵路線。該功能的目的是查詢相關(guān)數(shù)據(jù)并將其高亮度顯示在地圖上。

5 結(jié)語

本文主要介紹了投影沙盤系統(tǒng)的組成、制作過程及其功能。投影沙盤要根據(jù)所選區(qū)域的DEM模型進(jìn)行實體沙盤制作，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖層分類。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳如明.智慧城市定義與內(nèi)涵解析[J].移動通信，2013（Z1）：5-9.

[2]段德強(qiáng).動態(tài)展會沙盤的設(shè)計與研制[D].武漢：華中科技大學(xué)，2011.

[3]李娟.我國智慧城市建設(shè)存在的問題及對策研究[D].湘潭：湘潭大學(xué)，2015.