2.5 維地圖中空間數(shù)據(jù)的可視化探究

□嘉興市自然資源和規(guī)劃局南湖分局 朱瓊浩

2.5 維又稱假三維，是一種將三維模型固定角度后輸出的圖像，具有類似三維模型的顯示效果。近年來，2.5 維城市地圖得到了快速發(fā)展（圖1），涌現(xiàn)了一批互聯(lián)網(wǎng)應用，如E都市、都市圈等。2.5維數(shù)字地圖既擁有三維數(shù)字地圖表現(xiàn)力豐富、視覺效果好的特點，又具備數(shù)據(jù)量小、訪問速度快的優(yōu)點，同時對網(wǎng)絡環(huán)境、軟硬件要求較低，能滿足對三維地圖的遠程快速瀏覽訪問需求，在傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖之間起到了很好的過渡作用。

▲圖1 模擬城市界面

嘉興市從2015 年6 月啟動了三維城市地圖項目，重點對景點、建筑、道路等進行局部立體展示。經(jīng)過多年的努力，目前嘉興市主城區(qū)的三維現(xiàn)狀模型已制作完成。在此基礎上對三維景觀模型按平行投影變換后，按照一定高度、視角和燈光效果進行渲染輸出、加工制作即可得到數(shù)字側視地圖。先前發(fā)布在嘉興市地理信息公共服務平臺的“三維嘉興”（圖2）由于近幾年未更新，加之上級部門對天地圖的統(tǒng)一管理要求，目前暫未開放。新型智慧城市的建設推進以及國土空間數(shù)字化治理能力提升要求對2.5 維度數(shù)據(jù)深度整合與推廣應用提出了更高的要求。

▲圖2 嘉興2.5維地圖

一、空間數(shù)據(jù)現(xiàn)狀及需求

目前，2.5 維地圖僅停留在立體俯瞰虛擬城市層面，但同一空間單元中土地利用現(xiàn)狀、地質環(huán)境、國土空間規(guī)劃、土地管理、礦產(chǎn)管理、建設管理等業(yè)務數(shù)據(jù)尚未疊加融合，無法滿足城市有機更新、規(guī)劃審批、不動產(chǎn)登記工作中對各類審批管理類數(shù)據(jù)的查詢與分析需求。為進一步推進智慧城市2.5 維一張圖的業(yè)務應用，亟需整合搭載各種業(yè)務管理數(shù)據(jù)信息，減少因辨認地塊而產(chǎn)生的差錯，提升政府部門工作效率。

二、空間數(shù)據(jù)可視化優(yōu)化

（一）地圖專題圖層優(yōu)化

圖層就像是含有文字或圖形等元素的膠片，一張張按順序疊放在一起，組合起來形成頁面的最終效果，相似原理在Photoshop 軟件進行圖片編輯操作中就有成熟運用。在測繪與地理信息成果中，我們經(jīng)常會見到各種專題地圖，如中國地圖出版社發(fā)行的《嘉興市城市地圖集》，包含有市域總覽、歷史印記、城區(qū)新貌、印象之旅等“圖層”內(nèi)容；又如我們平常使用的手機地圖中，除了經(jīng)常用到的普通地圖外也有大量的專題圖層，如城市熱力圖、遷徙地圖以及之前應用較廣泛的疫情地圖等。

本次研究以2.5 維地圖作為專題圖層底圖，研究如何有效疊加各類專題要素。以自然資源和規(guī)劃管理全流程數(shù)據(jù)為例，地塊和房屋空間數(shù)據(jù)是基礎信息。地塊作為面狀空間數(shù)據(jù)要素載體（表1），表現(xiàn)為2.5 維的矢量范圍示意。房屋則作為點狀空間數(shù)據(jù)要素載體（表2），表現(xiàn)為2.5 維的建筑輪廓范圍。

表1 地塊專題要素空間示意

表2 房屋專題要素空間數(shù)據(jù)示意

輔助要素則為2.5 維地圖界面中的選擇對象示意、圖層開關、操作按鈕、圖層符號、數(shù)據(jù)盒子及平面區(qū)位縮略圖等（表3），用于實現(xiàn)對顯示的信息圖層進行選擇和對比。

（二）三維樹形目錄可視化

空間數(shù)據(jù)的可視化界面需要采用一個與2.5 維地圖相適應的立體目錄。根據(jù)2.5 維地圖的特點，借鑒三軸空間坐標系、彩色立方體和樹形目錄存儲結構的表現(xiàn)形式特點，結合成為三維樹形目錄來作為本次界面優(yōu)化研究的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，通過Y 軸來增加或減少一級目錄，通過X、Z 軸數(shù)據(jù)盒子的展開來展示二級數(shù)據(jù)目錄，2.5 維地圖的圖面表現(xiàn)空間有限，一般不在三級目錄進行擴展。

（三）空間數(shù)據(jù)可視化設計

選取帶有地面建筑的2.5 維局部地圖作為底圖，在地塊和建筑上疊加可操作的輔助要素（圖3），箭頭表示兩個數(shù)據(jù)盒的一級目錄可在X 軸和Z 軸方向上擴展二級目錄，通過對地塊或房屋顯示的切換，將表1 的地塊數(shù)據(jù)或表2 的房屋建筑空間信息抓取后進行顯示，得到最終的效果，可直觀地獲取地塊或房屋相應的審批或備案數(shù)據(jù)，也可以對該界面進行導出數(shù)據(jù)的操作。包含層次關系的樹形數(shù)據(jù)庫文件作為空間數(shù)據(jù)顯示的導入文件，邏輯規(guī)則有待進行統(tǒng)一定義。

▲圖3 空間數(shù)據(jù)按鈕展開前狀態(tài)（地塊及房屋信息界面）

三、應用展望

相比于正在開展的實景三維地圖，2.5 維地圖在運行成本及數(shù)據(jù)傳輸效率上仍有較大的優(yōu)勢，將2.5 地圖空間數(shù)據(jù)可視化優(yōu)化作為一個切入點，來探究未來2.5 維地圖將來潛在的運用前景，對基層部門開展自然資源和規(guī)劃的日常精細化管理工作具有重要意義。