地理信息三維可視化系統(tǒng)應用研究

摘 要：地理信息三維可視化系統(tǒng)的開發(fā)，可以用更加直觀的方法全方位地認識地形空間，通過遙感技術、多媒體技術以及網(wǎng)絡通信技術等一些先進的技術對地理信息加以全面收集以及分析。地理信息三維可視化系統(tǒng)能夠讓人們在認識地理以及環(huán)境的過程中擁有更有利的方法與途徑，同時還可以預測出地理未來的改變，當遇到一些突發(fā)問題時，可以對全局有準確的把握，更為直觀地模擬現(xiàn)實空間。所以，對于地理信息三維可視化系統(tǒng)的研究意義是重大的。

關鍵詞：地理信息三維可視化系統(tǒng)；應用；研究

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0327-02

1 三維可視化地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

當下出現(xiàn)的三維GIS系統(tǒng)以三維數(shù)據(jù)作為基礎，能夠很客觀地將我們周圍真實存在的事物進行虛擬化地再現(xiàn)。該體系在現(xiàn)階段已經(jīng)取得了很大的發(fā)展與進步，并能很好地處理大量數(shù)據(jù)漫游以及貼面修改等事務。不過在三維數(shù)據(jù)研究、建立模型以及數(shù)據(jù)整理等層面上還有不少不足之處需要改正。在當下，所能實現(xiàn)的只有在二維GIS的基礎上增加一些填補工作，輔助建成三維的景觀模型，而這樣做充其量也只是山寨的三維GIS。三維可視化地理信息系統(tǒng)本來是對周圍環(huán)境三維數(shù)據(jù)的儲備，處理以及能夠看見等不同技術的結(jié)合。但是就現(xiàn)在的技術水平而言，我們只能對山寨GIS進行利用，要是想要形成一個真正完整的三維GIS，我們必須處理好下面幾個點：巨大的數(shù)據(jù)總量；多種繁瑣的空間關系；數(shù)據(jù)儲備以及整理、查看、搜索等等。

2 地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)方法

2.1 獨立開發(fā)

所謂獨立開發(fā)指的是在進行地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)過程中，不依賴其他的工具，對于數(shù)據(jù)信息的收集以及分析，直到數(shù)據(jù)信息的輸出，全部的內(nèi)容都是設計人員進行自行設計，用特定的程序語言，如C++或者Delphi等編程，此種開發(fā)方法相對來說較為繁瑣，需要大量的人工操作。

2.2 單純二次開發(fā)

所謂單純二次開發(fā)指的是利用一些工具以及軟件所提供給的開發(fā)語言，來完成地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)。采用此種方法進行系統(tǒng)開發(fā)，所需的研發(fā)周期較短，需要的人工操作相對少。但是，利用其它工具或者軟件提供的宏語言進行系統(tǒng)的開發(fā)，編程語言能力相對不強，在進行系統(tǒng)開發(fā)過程中很難取得滿意的效果。

2.3 集成二次開發(fā)

所謂集成二次開發(fā)指的是通過特定的工具或者軟件，例如Skyline軟件或者VRP軟件等，完成三維可視化功能的開發(fā)。例如利用Visual Basic以及.net等軟件研發(fā)工具進行相關平臺的開發(fā)，然后將這兩者加以集成，從而完成地理信息三維可視化系統(tǒng)的開發(fā)。此種方法其實是直接把三維可視化功能嵌入至相應的平臺之中，以滿足用戶的不同功能需求。

在此次系統(tǒng)開發(fā)過程中，應用集成二次開發(fā)方法，利用Vc++8.0開發(fā)平臺，三維圖像引擎則是使用OpenGL。OpenGL繪圖的實現(xiàn)包含以下流程：使用語句在OpenGL繪圖系統(tǒng)之中將圖形畫好，在經(jīng)過Swapbuffer程序?qū)牙L制圖像輸送到操作系統(tǒng)的DeviceContext之中，再把繪制的圖像通過顯示器呈現(xiàn)在用戶面前。

3 地理信息三維可視化系統(tǒng)流程設計

3.1 地理信息三維可視化系統(tǒng)流程設計

在地理信息三維可視化系統(tǒng)中，一共含有3個不同的功能，分別為基礎信息服務功能、專題信息服務功能以及地理信息分析功能。上述不同的功能可以同時運行，還能依照具體的需求而選用其中某一個功能。所以，在此系統(tǒng)開發(fā)過程中，是依照事務類型數(shù)據(jù)流圖完成設計工作。具體數(shù)據(jù)流程設計如圖1所示。

數(shù)據(jù)首先輸入至事物中心，在此依照數(shù)據(jù)類型的不同，采用不同的加工路徑對數(shù)據(jù)進行加工處理，然后將加工后的數(shù)據(jù)輸入至各個接受分支中，并將數(shù)據(jù)儲存于主模塊，在受到相應指令以后，系統(tǒng)便會從主模塊中將數(shù)據(jù)調(diào)出，通過不同的發(fā)送分支，發(fā)送到動作層，然后將獲得的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到用戶面前。

3.2 地理信息三維可視化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采取多層分布式的結(jié)構(gòu)，共包含有數(shù)據(jù)層、支撐層以及應用層等。數(shù)據(jù)層包含有地理信息以及三維模型數(shù)據(jù)庫，并采用SqlSDE作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎，從而對空間數(shù)據(jù)信息以及屬性數(shù)據(jù)信息進行有效的管理。在支持層中，利用開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)技術，來完成相關數(shù)據(jù)信息的管理以及訪問。系統(tǒng)中的應用層屬于核心層，通過OpenGL函數(shù)庫來完成三維空間的呈現(xiàn)以及漫游。

3.3 地理信息三維可視化系統(tǒng)功能設計

地理信息三維可視化系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（1）模型選取功能。通過對遙感影像技術以及數(shù)字高程模擬技術的應用，可以構(gòu)建出具有極高真實性的三維地形肩頸，同時還可以把特定范圍中的三維模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成地理信息三維可視化系統(tǒng)中的固有格式，并將這一模型導入平臺之中，形成近乎真實的三維景觀。

（2）放縮漫游功能。系統(tǒng)能夠進行無極的縮放，還能進行無邊界的漫游，同時，也可以對三維可視化模型進行標注，添加交通信息以及境界信息等一些矢量要素信息。

（3）分析功能。系統(tǒng)能夠基于三維地形基礎，而完成相應的地形環(huán)境分析，還能夠?qū)崿F(xiàn)三維空間管理。

（4）坐標查詢功能?？梢园逊植荚诳臻g不同的管理目標加以統(tǒng)籌管理，能夠?qū)⒉煌臄?shù)據(jù)信息掛接于一個特定目標上，還可以保存所形成的場景，再次使用時能夠隨時地調(diào)用，可以有效地減小系統(tǒng)運行的負荷。

根據(jù)上述幾項系統(tǒng)的具體功能，在進行系統(tǒng)設計過程中，專門提供了三維可視化場景瀏覽過程中使用的工具，確保使用者可以在三維場景之中完成漫游、分析等各種操作，同時也可以將不同的多媒體信息掛接于三維可視化場景的節(jié)點上，完成對場景的標繪，也能夠為用戶提供坐標信息的查詢以及地點的查詢等。

系統(tǒng)操作是通過設置的目錄樹功能加以實現(xiàn)。系統(tǒng)除了擁有相應的編輯功能以外，同時還可以在模型中掛接不同的多媒體信息，確保了三維可視化場景在表現(xiàn)的過程中更為生動與全面。

4 結(jié)束語

對于地理信息三維可視化系統(tǒng)的開發(fā)與研究，不僅僅是對地理信息二維系統(tǒng)進行簡單的擴建，其實是在三維空間模型以及三維空間數(shù)據(jù)庫等多個方面實現(xiàn)可視化操作。分析了地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)方法，闡述了地理信息三維可視化系統(tǒng)流程設計，希望可以為地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)提供一定的參考。

參考文獻

[1]郭宗昊.基于GIS的列車定位可視化技術研究與實現(xiàn)[D].西南交通大學，2017.

[2]劉 江.梨園水電站三維地理信息系統(tǒng)的關鍵技術研究與應用[D].昆明理工大學，2017.

收稿日期：2018-8-12