三維電子地圖

1、三維電子地圖講稿、三維電子地圖的背景隨著計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫應用的深入,電子地圖和GIS得到了快速的發(fā)展,并己大量投入到實際運用中。其主要應用領域一直是空間數(shù)據(jù)的二維可視化。同時人們越來越多地要求從真三維空間來處理問題。在八十年代末期,隨著計算機三維建模技術的出現(xiàn)和發(fā)展,許多研究者開始了三維地形、地物等自然場景的表現(xiàn),并延伸出針對地圖的三維可視化研究。而地圖的三維虛擬表達是一個以科學可視化與虛擬現(xiàn)實理論、地圖符號與色彩理論以及信息傳輸、空間認知、地圖感受等為理論基礎,涉及三維可視化與虛擬現(xiàn)實技術、數(shù)字制圖技術、地理信息技術、多媒體技術等多學科和技術的研究領域。從應用的角度研究三維電子地圖模型,

2、對于增強地圖表現(xiàn)力、提高廣大地圖用戶的識圖用圖水平有很大作用,因此地圖走向三維可視化是其發(fā)展的方向和必然趨勢,同時地圖的三維表達也是地圖虛擬現(xiàn)實可視化的前提。三維地圖和虛擬現(xiàn)實地圖己經(jīng)成為地圖學的一個新的研究領域,它們的研究也將促進地圖學理論和技術的進一步發(fā)展二、三維電子地圖的現(xiàn)狀和存在問題三維電子地圖經(jīng)過十余年的發(fā)展,在許多方面取得了豐富的成果,在一些領域逐漸開始得到應用。但是,三維地圖也面臨著一些技術挑戰(zhàn),許多關鍵技術沒有得到很好的解決。列入,如何自動重構(gòu)三維地理數(shù)據(jù)源,如何實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的可視化等。而且由于三維地理數(shù)據(jù)具有海量的數(shù)據(jù)和復雜的數(shù)據(jù)關系,而目前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并不支持三維空間數(shù)據(jù)的

3、管理,因此,需要在擴展目前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎上,解決空間數(shù)據(jù)的管理和空間查詢等關鍵問題。當前研究和開發(fā)三維地圖的思路可歸納為:由二維向三維可視化領域擴展,包括由平面圖轉(zhuǎn)化為三維圖形,典型的例子是對衛(wèi)片通過專門儀器描繪出等高線或者獲得DEM技術非常成熟,其數(shù)據(jù)格式通用性很強,可以描述大范圍內(nèi)的地圖地形;直接采集三維數(shù)據(jù),三維電子地圖設計與實現(xiàn)構(gòu)建三維圖形,包括建立三維仿真、虛擬現(xiàn)實(VR)等，多數(shù)屬于專有數(shù)據(jù)，偏向于小范圍內(nèi)的細節(jié)展示,不適合于大范圍的城市概貌的表現(xiàn);近兩年,隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展,電子地圖的研究和應用也開始轉(zhuǎn)向Internt網(wǎng)絡,例如利用工nternet網(wǎng)絡在WEB上發(fā)布和出版

4、二維航片、公路交通圖和三維地形數(shù)據(jù),為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽和簡單的查詢功能,具有應用范圍廣泛、應用平臺無關性、操作簡便等特點。基于工nternet的電子地圖迅速成為研究熱點。典型的應用系統(tǒng)有谷歌公司的GoogleEarth,GoogleM即,NAsA的WorldWind應用系統(tǒng)。目前,這些三維地圖在數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)絡傳輸?shù)确矫嬗辛舜蟮耐黄?但是還存在實現(xiàn)平臺專有,技術不公開,投入龐大等問題,短時間內(nèi)很難普及;在傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)上實現(xiàn)三維地形的顯示，又稱為2.5維GIS，地面高程只是作為一個屬性值?，F(xiàn)在的通用GIS系統(tǒng)普遍支持這種功能，如AreGIS、AutodeskMap3D、SuperMap等,給

5、用戶相當直觀的地形整體輪廓。主要存在的問題是執(zhí)行效率偏低,空間查詢和分析功能較弱,應用數(shù)據(jù)專屬于一個平臺,應用復雜,價格偏高。采用真實三維地理信息系統(tǒng)。如果采用類似與二維地理信息系統(tǒng)的三維地理信息系統(tǒng)雖然是最好的三維地圖解決方法,但是迄今為止國際上還沒有一個成熟、完整且易于實用的三維地理信息系統(tǒng)。比較有名的軟件如不僅軟件價格昂貴,對硬件的要求也很高。上述第(2)至第(5)種開發(fā)三維地圖的思路如果進一步發(fā)展,盡管技術上和功能上比第(1)種先進強大,但存在的最主要問題是投入大,技術要求非常高,目前在國內(nèi)經(jīng)濟承受能力不強的縣級市很難普及。三、三維電子地圖涉及學科三維電子地圖融合了地理學、測量學、制圖

6、學、遙感學、圖形圖像學等學科,已經(jīng)走向成熟并向社會化邁進。進入90年代后,三維可視化技術的迅猛發(fā)展使得建立三維電子地圖成為可能。數(shù)字地球的提出對建立三維電子地圖、三維地理信息系統(tǒng)提出了更為迫切的要求?，F(xiàn)代地圖學理論仍是三維電子地圖的理論基礎,而電子地圖的研究為之提供了有力的技術支持,同時已廣泛建立的地圖數(shù)據(jù)庫又提供了豐富的數(shù)據(jù)來源,因此三維電子地圖必將成為地圖應用的新領域,其研究與開發(fā)也將受到極大的關注。在繼續(xù)研究三維空間數(shù)據(jù)模型的同時,結(jié)合各領域的工作實踐,將三維空間數(shù)據(jù)模型應用到實踐,這正是三維進一步發(fā)展的關鍵所在?，F(xiàn)今在國土資源管理部門對三維電子地圖開始有了初步的要求。由于二維數(shù)據(jù)模型與

7、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論和技術的成熟,圖形學理論、數(shù)據(jù)庫理論技術及其它相關計算機技術的進一步發(fā)展,加上應用需求的強烈推動,三維電子地圖的大力研究和加速發(fā)展現(xiàn)已成為可能。1、計算機圖形學計算機圖形學是一門復雜并且廣泛的技術。計算機圖形學的主要研究內(nèi)容是如何在計算機中表示圖形，一級利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。圖形通常有點線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線性、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術上來看，圖形主要分為兩類，一類是基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等，另一類是明暗圖，也就是通常所說的真實感圖形。計算機圖像學的一個主要的目的就是利用計算機產(chǎn)生令人賞心悅目的真

8、實感圖形。為此，必須建立圖形所描述的場景的幾何表示，再用某種光照模型計算在假象的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照效果。所以計算機圖形學與另一門學科計算機輔助幾何設計有著密切的關系。事實上，圖形學也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術和實體造型技術作為其主要的研究內(nèi)容。同時，真實感圖形計算的結(jié)果是以數(shù)字圖像的方式提供的，計算機圖形學也就和圖像處理有著密切的關系。2、虛擬現(xiàn)實三維GIS與虛擬現(xiàn)實技術和三維電子地圖在數(shù)據(jù)源、用戶交互手段上很相似。虛擬現(xiàn)實(VirtualReality,VR)，又稱為靈境技術。它采用計算機技術產(chǎn)生一個被模擬仿真世界的三動態(tài)視覺環(huán)境，使操作者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，對探討大

9、量需要借助形象思維的問題頗有幫助。采用此項新技術，參與者需要使用硬件，如數(shù)據(jù)手套、鼠標器、跟蹤球、操縱桿、頭盔式顯示器、護目鏡、耳機及數(shù)據(jù)服以獲得所需的感知，來體驗計算機世界的境況。虛擬現(xiàn)實使用戶具有仿佛置身于現(xiàn)實世界一樣的臨境感(三維視覺、聽覺、觸覺等多重感覺),同時可以通過人機對話工具交互地操作虛擬現(xiàn)實中的物體,這樣不僅可以使用戶沉浸于虛擬現(xiàn)實環(huán)境中,還可以查詢、瀏覽以及分析虛擬現(xiàn)實中的物體,如地形、地物、資源環(huán)境狀況等,輔助用戶進行分析、評價、規(guī)劃和決策。虛擬現(xiàn)實技術是20世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術。它實時的三維空間表現(xiàn)力自然的人機交互式操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境感受，將

10、從根本上改變?nèi)伺c計算之間操作的枯燥、生硬和被動現(xiàn)狀，使人能以視、聽、觸等人類習慣和自然的方式來感受和識由計算機生成的虛擬世界，促進人與環(huán)境的交流，從而更深入地開發(fā)人類的智慧。VR環(huán)境系統(tǒng)包括建模、控制及媒體數(shù)據(jù)源三大部分。建模是指利用物理的或數(shù)字的方法，對需要仿真的實際系統(tǒng)進行描述獲得近似的數(shù)字模型。這是進行數(shù)字仿真或半實物仿真必不可少的步驟建模是仿真的基礎，亦是仿真的結(jié)果，研究新型建模仿真方法是首要任務。三維立體顯示是其中一項必不可缺少的關鍵技術，它是系統(tǒng)向用戶輸出反饋信息的主要手段。3、GIS地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS(GeographicalInformationSystem),顧名思義，

11、地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。地理信息是指直接或間接與地球上的空間位置有關的信息，又常稱為空間信息。一般來說，GIS可定義為：“用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術”。從GIS系統(tǒng)應用角度，可進一步定義為：“GIS由計算機系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源評價與管理、境監(jiān)測、交通運輸、經(jīng)濟建設、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工程設計和規(guī)劃、管理決策服務”。地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種決策支持系統(tǒng)，具有信息系統(tǒng)的各種特點，GIS與

12、其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的,地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。因此,它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎,采用地理模型分析方法,適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統(tǒng)。GIS的技術優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與快速的空間定位檢索、復雜的查詢和空間分析價能力,能把各種信息與地理位置和有關的視圖結(jié)合起來,并將地理學、幾何學、計算機科學及各種應用對象、CAD技術、遙感、GPS技術、多媒體技術及虛擬現(xiàn)實技術等融為一體。四、三維電子地圖的實現(xiàn)1、基于真三維GIS的實現(xiàn)真三維GIS與當前普通GIS有著本質(zhì)上的區(qū)別。普通Gl

13、s是將平面上的坐標(x,y)作為獨立的參數(shù)來表達地物的屬性，數(shù)學表示為F=f(x,y);我們所說的三維GIS是將三維空間坐標(x,y,z)作為獨立的參數(shù),數(shù)學表示為F=f(x,y,z)。真三維GIS注重三維空間的形象表達,以及空間分析與查詢。在真三維Gls中,某些地物可以不必逼真表達,而用三維符號來表示,但是屏幕上顯示的每個地物都必須對應一定的屬性,并且可以被用戶查詢。真三維GIS的總體框架也是由三個部分組成,一個是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分,一個是空間分析部分,還有一個是數(shù)據(jù)顯示部分?？臻g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是三維GIS的核心。目前己有許多空間數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品主要基于關系數(shù)據(jù)庫或?qū)ο箨P系型數(shù)據(jù)庫的擴展,通過新的數(shù)據(jù)類型和

14、操作方法的定義,采用新的索引技術,為空間數(shù)據(jù)的管理提供一個基礎平臺。雖然這些空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要是面向二維GIS的，但由于具有一些基本的三維要素，許多三維GIS系統(tǒng)也基于這些商用空間數(shù)據(jù)庫得到實現(xiàn)。例如,KarmaVI以空間數(shù)據(jù)庫ESRIArcSDE為基礎建立了三維GIS系統(tǒng)。但是，這些空間數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品對三維GIS的支持非常有限，無法完全滿足三維GIS的需求。用于三維電子地圖的設計,系統(tǒng)過于龐大、復雜和昂貴。2、由DEM生成地形表面的方法實現(xiàn)在通用GIS軟件中通過DEM表示三維地形表面的方法又稱為2.5維GIS，地面高程只是作為一個屬性值,其數(shù)學表示為=F=fx,y,z(x,y)。現(xiàn)在的通用GIS

15、系統(tǒng)普遍支持這種模式，如AreGIS、AutodeskMap3D、MapGIS等。DEM可以用數(shù)學方法和圖形方法表示。數(shù)學方法可以采用整體擬合方法,即根據(jù)區(qū)域所有的高程點數(shù)據(jù),用傅立葉級數(shù)和高次多項式擬合統(tǒng)一的地面高程曲面;也可用局部擬合方法,將地表復雜表面分成正方形規(guī)則區(qū)域或面積大致相等的不規(guī)則區(qū)域進行分塊搜索,根據(jù)有限個點進行擬合形成高程曲面。圖形方法可分為線模式和點模式。線模式就是用等高線表示地形,是最常見的形式。點模式是用離散采樣數(shù)據(jù)點建立DEM。數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網(wǎng)采樣，可以是密度一致的或不一致的;可以是不規(guī)則采樣,如不規(guī)則三角網(wǎng)、鄰近網(wǎng)模型等;也可以有選擇性地采樣,采集山峰、洼坑

16、、隘口、邊界等重要特征點。DEM最主要的三種表示模型是規(guī)則格網(wǎng)模型,等高線模型和不規(guī)則三角網(wǎng)模型。規(guī)則格網(wǎng)模型。規(guī)則網(wǎng)格,通常是正方形,也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間分為規(guī)則的格網(wǎng)單元,每個格網(wǎng)單元對應一個數(shù)值。數(shù)學上可以表示為一個矩陣,在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素,對應一個高程值。格網(wǎng)DEM的缺點是不能準確表示地形的結(jié)構(gòu)和細部,另一個缺點是數(shù)據(jù)量過大,給數(shù)據(jù)管理帶來了不方便。等高線模型。等高線模型表示高程,高程值的集合是已知的,每一條等高線對應一個己知的高程值,這樣一系列等高線集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型。不規(guī)則三角網(wǎng)(T

17、riangulatedIrregularNetwork,TIN)TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡,區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。如果點不在頂點上,該點的高程值通常通過線性插值的方法得到(在邊上用邊的兩個頂點的高程,在三角形內(nèi)則用三個頂點的高程)。所以TIN是一個三維空間的分段線性模型,在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。3、依靠三維可視化技術實現(xiàn)在計算機圖形學領域,三維可視化技術已經(jīng)比較成熟,細節(jié)層次、紋理圖像、陰影、光線跟蹤等技術已經(jīng)得到廣泛應用。許多三維圖形庫和開發(fā)工具大量涌現(xiàn)，如openGL,使得用戶無需過多關注底層的圖形算法,而主要關注于數(shù)據(jù)的組織、系統(tǒng)的

18、性能優(yōu)化等方面。三維可視化是三維GIS的一大難點。三維可視化技術不但包括細節(jié)層次、紋理圖像、裁剪等傳統(tǒng)技術，也包括飛行(flyover)、漫游(walkthrough)等虛擬現(xiàn)實技術。三維可視化系統(tǒng)沒有實現(xiàn)空間查詢等操作,其數(shù)據(jù)庫只是作為一個簡單的存儲工具,不是三維GIS系統(tǒng)。受目前條件限制,三維可視化目前還只能針對一些小型應用,而且性能也受到較大影響。三維可視化技術需要綜合考慮數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)庫的應用等諸多要素。4、使用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)狹義的說,虛擬現(xiàn)實技術的表現(xiàn)形式與電子地圖有著較大的差別,但是虛擬現(xiàn)實技術最終表達的還是三維環(huán)境,只不過更側(cè)重于身臨其境的視覺效果和真實的觀察方位以及人的沉

19、浸與交互。目前為止,人們把重點放在探索虛擬現(xiàn)實技術在各領域中的應用方法、應用工具和軟件技術上。虛擬現(xiàn)實VR通常使用虛擬建模語言(VRML)來實現(xiàn)。vRML是一種網(wǎng)絡上使用的描述虛擬環(huán)境中場景的一種標準,它定義了三維應用系統(tǒng)中常用的語言描述,如層次變換、光源、視點、幾何、動畫、材料特性、紋理等,并具有行為特征的描述功能。這些系統(tǒng)可以分布在網(wǎng)絡中不同的計算機上。VRML將發(fā)展成為一種單一的多平臺用于發(fā)布三維WWW網(wǎng)頁的語言。在工程、科學計算可視化、建筑、教學實驗等領域有著廣泛的應用前景。尤其在GIS三維可視化應用方面，越來越多的VRGIS解決方案采用V枷L,使它具有Intenret功能。使用虛擬現(xiàn)

20、實技術實現(xiàn)三維電子地圖,最明顯的弱點是建模工作量巨大,無法使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來簡單完成建模。為了充分利用己有的大量數(shù)據(jù),提高精度,盡量減少工作量以及減低系統(tǒng)設計的復雜性,本文選擇使用DEM數(shù)據(jù)的等高線模型和三維可視化技術實現(xiàn)三維電子地圖的設計。五、景觀電子地圖數(shù)據(jù)采集1、場景的數(shù)據(jù)組織與采集數(shù)據(jù)是景觀電子地圖的基礎，場景的展示、交互以及分析都是以數(shù)據(jù)為支撐的。與二維電子地圖相比，三維電子地圖更加逼真、直觀反應自然和人文景觀，準確地描述地理對象的尺寸、外觀和屬性信息，因此三維景觀電子地圖的數(shù)據(jù)準備工作集中在地形數(shù)據(jù)采集、地物對象的集合和紋理采集上。1數(shù)據(jù)基本類型景觀電子地圖的突出特征是真實感，所以景

21、觀電子地圖數(shù)據(jù)組織還是以可視化為目標，三維電子地圖在屬性數(shù)據(jù)的組織上與二維電子地圖沒有太大的區(qū)別。下面來介紹三維景觀電子地圖的基本數(shù)據(jù)：數(shù)字地面模型地面的存儲和表達扮演著很重要的較色，數(shù)字地面模型是地表空間連續(xù)性的一個基本表達工具。對于三維電子地圖而言，數(shù)字地面模型是不可少的，他是其他地物定位的載體。對于地形模型的數(shù)字描述，國內(nèi)外學者進行了大量的研究。其中在三維電子地圖中得到采用的主要是基于網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)和基于三角網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)地面模型的存儲和表達直接關系到三維電子地圖可視化的效果、速度，而且直接影響數(shù)據(jù)的存儲、檢索、查詢等。所以在數(shù)字地面模型的表達上，要兼顧數(shù)據(jù)量和顯示效果兩個方面，不是越精越好

22、的去數(shù)字化復原地物模型。在三維電子地圖中，尤其是以城市為主的應用中，存在大量的地物模型，對于一些城市，其建筑物模型和其他的地物模型，如雕塑、小品設施等。2、景觀電子地圖數(shù)據(jù)模型景觀電子地圖的數(shù)據(jù)包含的內(nèi)容廣泛，三維景觀電子地圖的數(shù)據(jù)組織由于應用的不同會有一些差異。景觀電子地圖需要在視覺上給人以真實感，沉浸感。所以，無論人造對象還是自然對象都需要反應其外觀幾何特征，也要正確的反映其行為。在三維景觀電子地圖中，存在地形、建筑物、道路、水系、數(shù)字影像等對象，其中除了數(shù)字影像外，其他的幾類對象都有明顯的幾何特征，而且這些幾何對象中的部分對象具有層次特征。在景觀電子地圖中，不同應用需求和不同的應用目標，

23、對表達的精度要求也不同。在高精度的應用中，房子建筑物的細節(jié)精度可能要求達到每個單元、甚至是重現(xiàn)房屋的結(jié)構(gòu)細節(jié)。不同的需求對于精度的要求不同。通過使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行對象建模和數(shù)據(jù)組織是當前軟件開發(fā)的基本方法，三維電子地圖的數(shù)據(jù)模型也應該按照面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行組織和建模在現(xiàn)實的三維世界中，幾何對象的數(shù)據(jù)描述可以抽象為三維空間屬性特征和非空間屬性特征在三維電子地圖中，不但存在著可視化表現(xiàn)的三維數(shù)據(jù)和對象，也有一些非空間數(shù)據(jù)和對象。非空間數(shù)據(jù)的最大特征是其不具備空間分布的特征。其實，在非三維的電子地圖系統(tǒng)中，分析和查詢操作也是同時建立在空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)基礎上的。三維電子系統(tǒng)不但要能夠處理三維空

24、間信息，也要能夠支持非空間信息。3、數(shù)據(jù)采集三維電子地圖的數(shù)據(jù)包括：地形數(shù)據(jù)、自然和人造地物模型數(shù)據(jù)、紋理數(shù)據(jù)。1.地形數(shù)據(jù)采集方法（1）野外實地直接測量獲取DEM數(shù)據(jù)這種方法適用于大比例尺、精度要求高、采集面積范圍較小的DEM數(shù)據(jù)獲取。主要儀器是全站儀以及具有相應接口的便攜機或微機。其基本過程是根據(jù)測量學原理，利用上述野外測量儀器和設備測定控制點和采樣點的空間位置。為了確保地形數(shù)據(jù)的精度，總是選擇地形特征點、線進行采樣，以數(shù)字形式將其記錄并存貯在計算機中。該方法的優(yōu)點是可以獲取高精度的DEM數(shù)據(jù)，其缺點是勞動強度較大、效率較低，僅適用于在小范圍面積內(nèi)作業(yè)。（2）利用攝影測量方法獲取DEM數(shù)據(jù)

25、該方法以航空、航天攝影所獲得的立體影像對作為數(shù)據(jù)源，根據(jù)攝影測量的基本原理，在解析測圖儀或數(shù)字攝影測量系統(tǒng)上經(jīng)過內(nèi)定向、相對定向和絕對定向等過程，采用自動或半自動方式，按一定的間距采樣出DEM數(shù)據(jù)。該方法的缺點是數(shù)據(jù)源（立體影像）獲取的成本較高、采集作業(yè)要求具備專業(yè)的儀器設備（主要是解析測圖儀或數(shù)字攝影測量系統(tǒng)）和訓練有素的攝影測量專業(yè)技術人員。（3）以地圖為數(shù)據(jù)源的DEM數(shù)據(jù)獲取方法從地圖上獲取DEM是目前應用最廣泛的一種方法。這是因為采用這種方法所需的原始數(shù)據(jù)源（地圖）容易獲取，對采集作業(yè)所需的儀器設備和作業(yè)人員的要求不太高，采集速度也比較快，易于進行大批量作業(yè)。對于測繪部門，還可以利用分

26、版圖，分版采集各類要素，提高作業(yè)效率。2.地物數(shù)據(jù)的獲取傳統(tǒng)數(shù)字地圖為三維景觀電子地圖的三維模型建立和可視化提供了豐富的數(shù)據(jù)來源，如：等高線與離散高程點，建筑物的輪廓圖形、名稱及其樓層數(shù)，依比例尺道路的雙線，半依比例尺道路的中心線、寬度、等級，橋梁的長、寬、高，河流、湖泊、水庫等的水涯線，植被、綠化地等緊貼地表、呈面狀或帶狀分布的要素的范圍線，煙囪、水塔等獨立地物的定位點等。所有這些數(shù)據(jù)都為三維地圖模型的建立提供了數(shù)學基礎，同時也使將來實現(xiàn)三維模型的屬性編輯與查詢成為可能。在三維電子地圖的各種地理要素中，建筑物是明顯獨立于地表之上的，而其它如道路、植被、水系等都是緊貼在起伏變化的地形表面。由于

27、這種自然形態(tài)上的差異導致了這些地物三維模型數(shù)據(jù)獲取的不同。以下分別介紹不同地物的數(shù)據(jù)獲取方法。（1）建筑物的數(shù)據(jù)獲取在三維景觀電子地圖的建立中，對建筑物實體而言，其基本數(shù)據(jù)主要由平面數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)兩部分組成?？偨Y(jié)建筑物平面數(shù)據(jù)的獲取方法，主要有以下幾種：將數(shù)字地圖或2DGIS中的建筑物輪廓線提取出來，用簡單幾何體表達建筑物外形特征；使用航空影像進行交互獲取;使用航空影像以及地面攝影對建筑物特征線進行自動提?。辉诘孛媸褂眉す鈷呙鑳x與GPS,通過測距求算獲取；使用高分辨率衛(wèi)星影像進行建筑物的自動提??；（2）緊貼地形表面的地物數(shù)據(jù)獲取三維電子地圖中緊貼地形表面的地物主要有:道路、植被、水系等。它們與

28、建筑物的三維模型相比,最大的區(qū)別在于它們是面狀的實體。在獲取建筑物平面幾何數(shù)據(jù)時,我們也是把建筑物作為面狀目標來對待的,在獲取這些緊貼地形表面地物平面數(shù)據(jù)的時候,可以參考前面介紹的建筑物平面數(shù)據(jù)獲取的方法。2、屬性數(shù)據(jù)的獲取屬性數(shù)據(jù)是進行查詢、分析的基礎。與普通二維電子地圖類似,景觀電子地圖對象也要有相應的描述對象特征的屬性,屬性與空間維數(shù)無關,采用關系型數(shù)據(jù)庫管理。在景觀電子地圖中,場景數(shù)據(jù)庫起核心作用,它是景觀電子地圖的基礎框架,為其他的信息提供空間定位,為用戶提供可視化的基礎。景觀電子地圖包含了目標區(qū)域基本的空間數(shù)據(jù)集,內(nèi)容包含正射影像、數(shù)字地面模型、建筑物模型、道路等,景觀電子地圖需要

29、比普通二維電子地圖更詳細的反應現(xiàn)實世界的復雜性,但是完全真實地表述現(xiàn)實世界中的所有模型是不可能的,也是不必要的。而且由于空間技術的發(fā)展,多傳感技術的應用,高分辨率的遙感影像成為構(gòu)建景觀電子地圖的重要數(shù)據(jù)源。景觀電子地圖中的數(shù)據(jù)類型主要有以下幾個方面：用來描述建筑物實體的屬性數(shù)據(jù),如建筑物名稱、社會性質(zhì)、建筑位置等；用來描述地形、地物特征的屬性數(shù)據(jù),如道路長度、道路名稱等。對于這些沒有規(guī)律可尋的地物屬性數(shù)據(jù)主要通過最基本的方法逐個獲取,目前正在研究更加高效可行的方法。六、三維建模軟件AutDeskMap3D軟件是用于創(chuàng)建和管理空間地理數(shù)據(jù)的工程地理信息系統(tǒng)平臺。主要功能包括:直接訪問各類GIS文件格式。采用了開源FDO數(shù)據(jù)訪問技術，因此Map3D軟件無需進行格式轉(zhuǎn)換即可直接訪問存儲在文件、關系數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)，并連接到web服務。如SDF、Arclnf精確的設計和數(shù)據(jù)清理功能。Map3D提供的強大工具可自動清除不精確的工程圖和數(shù)字化錯誤,刪除冗余,修正未及點和懸掛對象等錯誤減少重復性勞動,有助于在設計、構(gòu)建、運營和維護整個生命周