三維GIS表達(dá)應(yīng)用.

1、三維GIS表達(dá)應(yīng)用 組員： 萬(wàn)思涵 王禎 黃東翔 殷永 付冬勤 目錄目錄 CONTENTS 一、三維一、三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 1.定義定義 2.特點(diǎn)特點(diǎn) 3.功能功能 二、三維二、三維GISGIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 1. 1.案例案例1 1 2.案例案例2 3.案例案例3 4.案例案例4 5.案例案例5 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 定義定義 三維地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱三維三維地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱三維GISGIS或或3DGIS3DGIS）是利用3S技術(shù)（GIS、GPS、 RS）、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、計(jì)算機(jī)技術(shù)等對(duì)地球空間信息進(jìn)行編碼、存 儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、分析和顯示的信息系統(tǒng)，是三維描述、可視化

2、和分析管理的地 理信息系統(tǒng)。 特點(diǎn)特點(diǎn) 三維GIS包容一維和二維對(duì)象，而且可視化2.5維和三維對(duì)象，其空間信息 的展現(xiàn)更為直觀和逼真。 三維GIS包容二維GIS的空間分析功能，而且多維度空間分析功能更加強(qiáng)大。 如淹沒分析、地質(zhì)分析、日照分析、空間擴(kuò)散分析、通視性分析等高級(jí)空 間分析功能。 功能功能 比較常見的功能包括： 空間瀏覽功能；動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)立體模擬；三維空間分析和顯示；飛行瀏覽空 間；數(shù)據(jù)管理；三維模型支持 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 1.1.空間瀏覽功能空間瀏覽功能 三維場(chǎng)景的快速瀏覽： 能夠?qū)χ攸c(diǎn)區(qū)域的周邊情況進(jìn)行完整的、立體的展示； 能夠進(jìn)行基本的放大、縮小、平移、傾斜、旋轉(zhuǎn)、地形夸大等操

3、作； 可以從不同的視點(diǎn)、瀏覽方向來(lái)觀察三維地理環(huán)境； 可觀察不同三維景物的橫斷面、縱斷面特征，并能對(duì)其參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改； 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 2.空間查詢與統(tǒng)空間查詢與統(tǒng) 計(jì)計(jì)查詢和統(tǒng)計(jì)三維立體模型及相關(guān)屬性。 支持快速定位，根據(jù)輸入的經(jīng)緯度坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)快速定位，如污染源點(diǎn)定位； 可按區(qū)域位置、屬性種類、用戶資料等進(jìn)行圓形、矩形、任意多邊形、底圖圖 幅查詢和統(tǒng)計(jì)，如多媒體介紹，污染源單項(xiàng)查詢，污染源圖元屬性查詢，地方 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，污染信息查詢，污染區(qū)域查詢； 能根據(jù)不完全的零碎信息進(jìn)行空間模糊匹配查詢和統(tǒng)計(jì)，如地名的模糊匹配查 詢；能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)影像數(shù)據(jù)集的分目錄層次管理。 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介

4、 3.動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)立體模擬動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)立體模擬 采用三維動(dòng)畫來(lái)模擬 復(fù)雜的環(huán)境過(guò)程。 通過(guò)使用空間變換、 層次變換、圖形渲染 等可實(shí)現(xiàn)三維物體的 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)立體模擬和 環(huán)境要素的歷史過(guò)程 模擬。如污染物擴(kuò)散 過(guò)程模擬、一維河流 中污染物的降解過(guò)程 模擬和規(guī)劃方案實(shí)際 執(zhí)行過(guò)程模擬等。 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 4.三維空間分析和顯示三維空間分析和顯示 三維分析主要包括挖填方分析、剖面分析、通視分析、高程分析、坡度分析、 淹沒分析、距離量測(cè)、面積量測(cè)、疊加分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡(luò)分析等。 它能快速接受和處理三維的空間數(shù)據(jù)，并能通過(guò)空間量測(cè)模型、空間變換模 型、空間內(nèi)插模型等進(jìn)行三維空間分析和顯示。包括三維地貌

5、顯示、過(guò)程模擬和 結(jié)果預(yù)測(cè)等。 網(wǎng)絡(luò)分析可為決策者提供某種條件下最短和最優(yōu)路徑，用于城市垃圾便利運(yùn) 輸?shù)?。網(wǎng)絡(luò)分析中的資源分配功能可用于河流水，環(huán)境容量資源分配和污染負(fù)荷 分配。 動(dòng)態(tài)分段是一種新的線性特征的動(dòng)態(tài)分析、顯示和繪圖技術(shù)，可用于河流水 質(zhì)動(dòng)態(tài)模擬、污染控制單元?jiǎng)澐帧?DEM可用于大氣和水污染物濃度空間分布情況的模擬和分析。 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 三維緩沖區(qū)分析三維緩沖區(qū)分析 緩沖區(qū)分析可用于自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃和對(duì)確定位置和地物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管 理，通過(guò)緩沖區(qū)分析、鄰域分析來(lái)顯示被分析對(duì)象的相關(guān)信息。如國(guó)控 污染源、監(jiān)測(cè)斷面、排污口等。 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 三維通視分析三維通視分析

6、通視分析可用于噪聲污染在交通干道沿線和城市區(qū)域范圍內(nèi)的分布狀況。 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 日照分析日照分析 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 能將二維矢量、專題圖、遙感影像和多媒體影像等數(shù) 據(jù)圖層疊加到三維層上進(jìn)行顯示，并能夠?qū)D層的屬 性、風(fēng)格等進(jìn)行設(shè)置。 疊加分析可用于環(huán)境功能區(qū)規(guī)劃、生產(chǎn)力布局調(diào)整和 建設(shè)項(xiàng)目選址等。 疊加分析疊加分析 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 6.空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理 三維GIS能夠一體化管理海量空間信息數(shù)據(jù)； 可同時(shí)管理矢量/柵格數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)矢量快速顯示和二、三維矢量聯(lián)動(dòng)等問 題； 能夠結(jié)合圖形和業(yè)務(wù)的專題屬性，實(shí)現(xiàn)圖文屬性一體化。 能夠管理用戶感興趣的

7、地標(biāo)數(shù)據(jù)，方便地標(biāo)的添加、屬性修改和功能拓展。 三維三維GIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 7.三維模型支持三維模型支持 三維GIS不僅能全視角的展示地形數(shù)據(jù)展示，還能將局部的三維模型逼真地 渲染出來(lái)。用戶可以自由添加、修改和刪除各類型的三維模型。 案例分析案例分析1 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 蘭州景觀格局分區(qū)分析 對(duì)蘭州四個(gè)分區(qū)進(jìn)行景觀比較分析 根據(jù)圖表景觀破碎化程度最大的是 安寧區(qū)（0.7194），然后按大小依 次為城關(guān)區(qū)（0.2819）七里河區(qū) （0.0801）西固區(qū)（0.0685）， 表明安寧區(qū)的斑塊的景觀格局分布 最分散，而西固區(qū)景觀的分布最集 中，其斑塊的形狀趨于規(guī)則，占地

8、面積較大。 從結(jié)果來(lái)看，四個(gè)分區(qū)都小于0.03， 整體都偏低，說(shuō)明各區(qū)景觀的斑塊 分布都相對(duì)集中；而且各區(qū)景觀間 的景觀分離度差異不大，又說(shuō)明各 區(qū)景觀都受人類活動(dòng)的強(qiáng)烈影響， 開發(fā)利用程度較高。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析2 青島市城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)，不僅實(shí) 現(xiàn)了二維GIS能夠?qū)崿F(xiàn)的空間數(shù)據(jù)的管 理、查詢分析功能，還結(jié)合了實(shí)際情況， 開發(fā)了三維數(shù)據(jù)的顯示、管理、查詢模 塊。系統(tǒng)的基本功能有基本系統(tǒng)功能： 地圖操作、用地規(guī)劃管理、規(guī)劃成果管 理、用地管理、市政工程管理、建筑管 理、批后管理 青島市城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng) 利用gis的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中視景仿

9、真系 統(tǒng)的建立也可用它作為地形數(shù)據(jù)處理 部分的平臺(tái)。在地形數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用 中，由于ArcINFO對(duì)地圖數(shù)據(jù)的管理 嚴(yán)格，分析方法豐富、算法先進(jìn)，又 具有很高的精度，所以許多應(yīng)用系統(tǒng) 都用它來(lái)形成三維地形模型，以達(dá)到 更好的視覺效果。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析3 北京市大柵欄地區(qū)舊城改造 北京大柵欄地區(qū)的舊城改造和更新項(xiàng)目中 采用了GIS作為輔助的技術(shù)手段，區(qū)別以 往的舊城改造規(guī)劃的最重要的特點(diǎn)就是各 種數(shù)據(jù)的定量化以及基于GIS的三維空間 顯示、瀏覽和查詢。GIS在城市規(guī)劃和設(shè) 計(jì)中的應(yīng)用偏重與對(duì)數(shù)據(jù)的管理和辦公流 程的控制，如國(guó)內(nèi)各個(gè)規(guī)劃局的各種規(guī)

10、劃 管理系統(tǒng)；在現(xiàn)有的城市規(guī)劃管理信息系 統(tǒng)中，最為常用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是總體規(guī)劃階 段的數(shù)據(jù)。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析3 綜合以上分析，考慮各個(gè)方 案對(duì)整個(gè)區(qū)域交通的影響、 所拆除建筑物質(zhì)量、風(fēng)貌和 性質(zhì)的影響，確定最佳方案， 或者根據(jù)對(duì)比的結(jié)果，形成 新一輪的方案。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析4 新余仰天崗地區(qū)生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃 1.用3D Analyst命令做現(xiàn)狀山體分析, 以地面的高度為基準(zhǔn)，用不同的色調(diào)表示 不同的高度，如深色調(diào)代表較大的高度地帶，而淺色調(diào)則代表較小的高度地帶。 由地形分析圖，我們可對(duì)整個(gè)

11、新余仰天崗地區(qū)有一個(gè)整體的直觀的印象。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析4 新余仰天崗地區(qū)生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃 2、在生成山體模型TIN文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行山體坡度分析,從而為該地區(qū)不同坡度 的土地利用方式提供決策依據(jù) 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析4 新余仰天崗地區(qū)生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃 3、在生成山體模型TIN文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行山體坡向分析 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 新余仰天崗地區(qū)生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃 利用ArcScene做山體立面、山體天際輪廓線 仰崗西大道北立面 仰崗西大道東立面地塊斷面圖 案例分析案例分析

12、4 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 新余仰天崗地區(qū)生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃 利用ArcScene做山體立面、山體天際輪廓線 建筑與山體立面關(guān)系圖 案例分析案例分析4 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析4 新余仰天崗地區(qū)生態(tài)建設(shè)總體規(guī)劃 利用ArcScene做山體鳥瞰 山體與建筑關(guān)系鳥瞰圖 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 案例分析案例分析5 三維GIS古建筑重建與管理 以三維全景測(cè)量和3D GIS為技術(shù)特征的數(shù)字古建筑不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)古建筑群 的虛擬再現(xiàn)，還能對(duì)古建筑物的構(gòu)造、功能、安裝過(guò)程、各種圖片文字資 料等藝術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。

13、 對(duì)象：清華荷塘月色亭 朱自清先生的荷塘月色膾炙人口，位于清華大學(xué)校園近春園遺址的荷 塘月色亭是一座清式風(fēng)格的六角攢尖頂古亭，亭內(nèi)有朱自清先生親筆題寫 的“荷塘月色”匾額，此亭可代表非規(guī)則形狀的古建筑，且其周邊易于架 設(shè)儀器采集數(shù)據(jù)，因此我們選擇此古亭作為研究對(duì)象 數(shù)據(jù)采集： 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 三維數(shù)據(jù)建模 建模所使用的軟件是Autodesk公司的三維建模軟件3ds max7， 表面貼圖修復(fù)使用的是Adobe公司的平面圖像軟件Photoshop。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 三維古建筑GIS的建立 在3ds max7中雖然能創(chuàng)建古建筑的

14、三維模型，但該模型并不具有屬性并不具有屬性，即它并不并不 具有可供人們查詢的信息具有可供人們查詢的信息。 舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，我們雖然能在3ds max中看到一根真實(shí)存在的梁，但是這根梁的 材料、長(zhǎng)短、截面尺寸、年代、工藝等信息人們是無(wú)法在3ds max模型中直接獲 取到的。 然而，這些不能直接獲取的信息卻往往是非常重要的，尤其是在對(duì)古建筑的保護(hù) 過(guò)程中，沒有屬性的模型就只能成為供人們觀賞的景觀，而不能用于對(duì)古建筑的 分類、保護(hù)方法的決策等。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 三維古建筑GIS包括如下幾個(gè)部分： 4.1. 三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 將3ds max中建立的三維模型進(jìn)行轉(zhuǎn)

15、換，使其能夠具有屬性特征。 在3ds max7中完成三維建模并且導(dǎo)出生成3ds文件后，通過(guò)三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行 3ds文件到Geodatabase數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換。用戶可以指定要被導(dǎo)入的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且指定生 成的屬性類的名稱。在文件轉(zhuǎn)換的同時(shí)生成對(duì)象的屬性表。 4.2. 三維模型屬性編輯程序 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，需要為Geodatabase中模型添加并且能夠修改屬性表，以滿足用戶查詢需 要。 在轉(zhuǎn)換過(guò)程中已經(jīng)默認(rèn)添加了“年代” 、 “材質(zhì)”和“作用”三個(gè)屬性表，但是由于每 個(gè)構(gòu)件都有著自己獨(dú)特的不同于其他構(gòu)件的屬性， 因此還應(yīng)該有由用戶手動(dòng)添加屬性表 的功能； 4.3. 三維模型動(dòng)態(tài)瀏覽程序 完成了3

16、ds文件到Personal Geodatabase的轉(zhuǎn)換和屬性編輯之后，需要建立一個(gè)能對(duì)轉(zhuǎn) 換后的模型進(jìn)行瀏覽的程序，以滿足用戶對(duì)三維模型進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)瀏覽和漫游的功能。 三維模型動(dòng)態(tài)瀏覽程序應(yīng)能滿足用戶對(duì)三維模型的動(dòng)態(tài)瀏覽和漫游功能，使得用戶能夠 方便的查看模型的各個(gè)部分和查詢模型的各種信息。具體的功能應(yīng)包括在視口中對(duì)對(duì)象 進(jìn)行放大、縮小、平移、動(dòng)態(tài)觀察、漫游、書簽瀏覽、屬性識(shí)別等。主要通過(guò)使用 ArcObjects提供的一些控件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。這些控件包括ESRI ToolbarControl、ESRI TOCControl和ESRI SceneControl。其中ESRI ToolbarC

17、ontrol用來(lái)實(shí)現(xiàn)工具欄里面的放 大、縮小、平移等功能，ESRI SceneControl作為觀察的視口，而ESRI TOCControl用來(lái) 實(shí)現(xiàn)對(duì)圖層的管理。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 4.4. 3D古建筑GIS程序及其應(yīng)用 將三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序、三維模型數(shù)據(jù)編輯程序和三維模型動(dòng)態(tài)瀏覽程序三者結(jié)合 在一起，就共同組成了“3D古建筑GIS”程序。該程序具有三維GIS所要具有的采集、 管理、檢索和顯示三維模型數(shù)據(jù)的功能， 滿足了古建筑三維GIS建模的需要 對(duì)清華大學(xué)校內(nèi)的荷塘月色亭的三維GIS重建是“3D古建筑GIS”程序的一個(gè)很好的 應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)對(duì)荷塘月色亭的

18、數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地采集，繼而在3ds max7中進(jìn)行幾何建 模，然后通 過(guò)“3D古建筑GIS”程序?qū)?dǎo)出的3ds文件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和屬性修改，最 后在程序中實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型的動(dòng)態(tài)瀏覽和屬性查詢。 三維三維GIS在實(shí)際案例中的應(yīng)用在實(shí)際案例中的應(yīng)用 思考思考 三維可視化GIS目前仍在探索之中，其在城市規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用，也隨著技 術(shù)本身的前進(jìn)而不斷深入。在大學(xué)生階段中所作出的成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到三維 可視化地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中應(yīng)用的最大潛力，盡管如此，現(xiàn)在應(yīng)用的 研究成果看起來(lái)也是可喜的。我們能夠在這個(gè)交互的三維可視化GIS中對(duì)空 間物體操作，改變物體的狀態(tài)和屬性，并能夠進(jìn)行各種專題圖的信息查詢， 這些功能能夠靈活應(yīng)用到城市規(guī)劃的各個(gè)階段。 對(duì)于城市規(guī)劃來(lái)講，并不存在真正意義上的“實(shí)驗(yàn)”，因?yàn)榻ㄔO(shè)活動(dòng)是不 可逆的變化，將會(huì)給社會(huì)帶來(lái)各方面的影響。三維可視化GIS的發(fā)展，為我們 提供了把規(guī)劃成果展現(xiàn)的一個(gè)虛擬平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)不同于以往