校園三維GIS系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)設(shè)計書

1 校園三維 1 系統(tǒng)總體設(shè)計 校園三維 該平臺上用戶可以查看編輯三維建筑物屬性、定位興趣點、量算距離高度以及實現(xiàn)三維空間分析等操作。系統(tǒng)是采用 術(shù)在 發(fā)環(huán)境下以供的 為三維顯示平臺， 為圖層導航控件，其他功能通過開發(fā)實現(xiàn)，包括模型更新導入功能、屬性編輯功能、建筑定位查詢功能、三維交互測量功能、三維空間分析功能等。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層 利用據(jù)模型進行三維空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。 設(shè)施 小區(qū)三維 統(tǒng)選擇 操作系統(tǒng)， 開發(fā)平臺 件 為 地 理 要 素 的 的 建 模 平 臺 ， 采 用 編程開發(fā)環(huán)境。 發(fā)包組成，其對象與平臺無關(guān)，能夠在各種編程接口中調(diào)用，開發(fā)者通過它提供的強大工具構(gòu)建定制的 能。所有用 建的應用需要 行庫，它提供了 用的核心功能，這樣程序發(fā)布時就不要求用戶在機器上必須安裝 只安裝一個運行庫和相應的許可文件，不同級別的功能是由許可文件控制。通過 供的嵌入式的 能向以非 有本試驗系統(tǒng)的開發(fā)目的與所要實現(xiàn)的功能要求，即側(cè)重于表現(xiàn)小數(shù)據(jù)量、小范圍區(qū)域內(nèi)精細場景的刻畫，要求能夠支持 型和復雜三維符號的顯示等，因此選擇采用 供的 件進行三維系統(tǒng)的開發(fā)。 系統(tǒng)開發(fā)框架的基本思想是利用 現(xiàn)校園三維場景建模，利用 件開發(fā)包進行二次開發(fā)，實現(xiàn)三維場景驅(qū)動。在 校園虛擬三維場景的基礎(chǔ)上管理小區(qū)內(nèi)的各類設(shè)施，將空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)管理 相結(jié)合。采用基于 術(shù)的集成開發(fā)模式，通過可視化軟件開發(fā)工具將功能進行集成，形成最終的 2 圖 校園三維 提供友好的操作簡單的用戶界面， 將地理信息、計算機圖像信息以及多媒體信息相結(jié)合，增強了通過可視化系統(tǒng)， 能對三維景觀進行動態(tài)漫游及飛行，從整體上更加直觀和綜合地對三維景觀進行 全方位的瀏覽，提供距離 /面積量算、空間查詢、超鏈接、三維分析等功能。要求試驗系統(tǒng)真實感強、運行效率高。系統(tǒng)共分為五個功能模塊，分別為三維場景瀏覽模塊、信息查詢模塊、內(nèi)部實景超鏈接模塊、數(shù)據(jù)更新模塊及空間分析模塊。圖 3 圖 系統(tǒng)采用 據(jù)模型來統(tǒng)一管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。ic/入的一種全新的空間數(shù)據(jù)模型，實際上是建立在能化的空間數(shù)據(jù)庫。 用了面向?qū)ο蟮姆椒ǎ沟靡乜梢杂凶约旱男袨楹蛯傩?，另外要素類具有繼承性、多態(tài)性和封裝性。這樣，以更加符合自然的行為和人的思維方式去組織數(shù)據(jù)，更精確的模擬真實世界。圖 織結(jié)構(gòu)示意圖。 4 圖 型應用于 雖然戶 臺支持將其他格式的三維模型作為點、線、多邊形三類地圖數(shù)據(jù)的三維標注符號（ 3示在三維場景中，這 些格式包括郵 式、 立的 *要顯示時將符號調(diào)整到合適位置即可。但作為符號的話只能視為點狀對象進行點綴而已，并不能對其進行 我們用 此處不多贅述。在可以在戶 可以 在 下詳細論述 本文主要通過 插件轉(zhuǎn)換生成 維模型，安裝好將 1安裝 2安裝 第一個組件 (須放到 如 (D:),否則無法在 二個組件（ 3D D 必須放到 序的安裝目錄下 C: 5 安裝好 件后，在 會加載一個 具。此工具的作用是將 括 量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)）導入到 7需要說明的是，所有導入到 樣的話將 如圖 同時在 D 的 *，這樣就可以把 模型直接 導成 式。并且在導出模型的同時可以設(shè)置每個 6 將建好的 3 式的模型直接導成 戶 個選中的 導出模型的同時設(shè)置每個 型的屬性信息，如建筑物名稱、地址、使用者或者建筑物照片。即可在戶 詢、分析等操作。 圖 3 系統(tǒng)功能實現(xiàn) 7 三維 為二維、三維功能開發(fā)的顯示平臺，在此基礎(chǔ)上編程開發(fā)實現(xiàn)工業(yè)園規(guī)劃相應 的功能。 嵌入式三維開發(fā)組件，負責場景的三維顯示以及完成對鼠標操作的響應。 包含 象和 (管理，包括圖層的添加、移 除、顯示和隱藏等。 過接口 包含了設(shè)定觀察者的位置的 選取相機的視角的 3高度拉伸、圖層疊加、光照渲染等功能。 G哪 是用來存儲場景中的三維符號模型。以下我們結(jié)合工業(yè)園規(guī)劃的實 際需要利用這些對象類來創(chuàng)建工業(yè)園的三維場景并實現(xiàn)各部分功能。 載數(shù)據(jù) （具體實現(xiàn)代碼 +貼圖） 增加加載數(shù)據(jù)功能來導入 要實現(xiàn)代碼如下 : 代碼： * (* E:3， 直接引用 檔 e: 添加一個圖層 添加一個圖形元素 通過 載柵格影像到三維 統(tǒng)主要代碼如下 : 八 8 .*)*.* 0) / +m 一 場景瀏覽功能只需基于戶 大柴旦工業(yè) 園二維界面的瀏覽功能 (二維地圖的平移、放大、縮小 )以及 三維瀏覽功能 (三維場景的平移、放大、縮小、導航、飛翔等 )。這里不做過多介 紹。這里主要介紹二維視圖三維視圖聯(lián)動功能。在校園三維場景中，經(jīng)不經(jīng)意 的旋轉(zhuǎn)縮放和平移操作往往容易導致方位的迷失，使得迅速定位產(chǎn)生困難。 為了防止在三維漫游或者飛翔時無法準確地定位，我們將工業(yè)園的二維底圖 作為導航視圖加入了 得我們在三維場景中進行實時漫游或者 飛翔時，在二維導航地圖中可以實時顯示出相應的視點位置，以便對漫游或者飛 翔時的所在位置有個總體的認識。同時，在二維地圖中改變觀察位置時，相應地 在三維場景中視點也可以跳到對應的位置。 通過放大工具在 屏幕與該矩形框 的長度比或?qū)挾缺茸鳛?標點為該矩形框的中心點，觀察者位置不變 ; 通過縮小工具在 該矩形框與屏幕 的寬度比或長度比作為 標點為該矩形框的中心點，觀察者位置不變 ; 以原始 范圍作為 改變觀察者位置的 (x、 Y、 Z)值，改變 通過控制鼠標來實現(xiàn)場景的三維飛行速度、方向進行自由瀏覽。 （具體實現(xiàn)代碼 +貼圖） 校園二維界面的以圖查屬性功能只需基于 件而不用做 太多的開發(fā)，這里不做過多介紹。這里主要介紹大柴旦工業(yè)園區(qū)三維建筑物的以 圖查詢屬性功能。為了便于規(guī)劃設(shè)計者全方位地查看三維實體， 需要獲得地理實體在三維場景中無法直接反映出來的詳細屬性信息。由于可供查詢的三維地理實 9 體是采用 始存儲時只是保存了該地物的類型與唯一 關(guān)的屬性數(shù)據(jù)需要我們自己添加，而且是另外存儲在屬性表中的。為了方便與數(shù)據(jù)庫的屬性表一一對應，在系統(tǒng)中需要對每一地理實體進行統(tǒng)一編碼，以便實現(xiàn)點擊查詢?nèi)S模型時與相關(guān)的屬性記錄對應。 （具體實現(xiàn)代碼 +貼圖） 代碼： 當前點未能查找到任何要素 ): (): ; :/獲得焦點 上述代碼中，主要是通過 保存在 ，然后將 取 三維地理實體的其他屬性值，并在該窗體中顯示出來。 刀清除圖層列表 的內(nèi)容 :/清除屬性列 表 if(:i( i) 判斷是否為要素圖層 if( (為此，我們新增一個窗體 在其中添加一個 件顯示選中的地物，添加一個 嘰事件中，添加如下代碼 : ; if(l從 9)/左鍵點擊了查詢按鈕才發(fā)生 : /獲取的 10 : if() i+;/計數(shù) ，因刪除后總數(shù)減，計數(shù) i); : 在 發(fā) 115 舊 事件，并在 件中顯示該地理實體的詳細屬性，如圖 5一 8所示。 ;/消除 的內(nèi)容 刀將選擇的圖層相應屬性添加到 0;j(j+) : : j) e: j): 1): 校園規(guī)劃涉及了大量的屬性，方便地管理這些屬性數(shù)據(jù)非常有必要 。屬性 編輯功能可以為工業(yè)園規(guī)劃設(shè)計及管理人員提供方便的信息更新功能，包括項 目、資源以及設(shè)施的修改 (或刪除 )等。屬性編輯的實現(xiàn)主要通過 過數(shù)據(jù)庫設(shè)計時建立的屬性與模型數(shù)據(jù)的 接屬性數(shù)據(jù)庫后，調(diào)用 屬性編輯的實現(xiàn)主要通過 過數(shù)據(jù)庫 設(shè)計時建立的屬性與模型數(shù)據(jù)的 接屬性數(shù)據(jù)庫后，調(diào)用 句更新數(shù)據(jù)庫。 （具體實現(xiàn)代碼 +貼圖） 有時為了調(diào)整規(guī)劃方 案，需要改變建筑的高度、顏色、風格、層數(shù)等規(guī)劃指 標或者替換不同的建筑模型以及其它地理實體，以求建筑物自身及周圍環(huán)境的協(xié) 調(diào)，我們需要在三維建模軟件中改變建筑的高度、顏色、風格、層數(shù)等參數(shù)，然 11 后重新導入到場景中。 （具體實現(xiàn)代碼 +貼圖） 代碼： ( 9; : 二 h: 二 : n.百 : 二 : : : 茄 e驪 : e: (茄 nt( : 空間分析包括距離量測、緩沖區(qū)分析、日照分析等。 二維的量測直接利用 里主要介紹三維場景中的 量測功能。三維 助工業(yè)園規(guī)劃系統(tǒng)的交互測量功能是使用測量工具在工 業(yè)園的三維場景中畫線，通過獲取繪制線上每一節(jié)點的坐標信息計算得到繪制線 間的空間距離。通過鼠標單擊事件來傳遞繪制消息。在測量狀 態(tài)下，通過鼠標單 擊開始畫線，鼠標移動繪制線段，再次單擊完成一節(jié)線段，右鍵單擊結(jié)束整個線 段的繪制，同時獲取繪制線段上每一節(jié)點的二維屏幕坐標，轉(zhuǎn)化為工業(yè)園場景中 的三維地理坐標，通過空間坐標計算得到整個線段所代表的距離。 （具體實現(xiàn)代碼 +貼圖） 具體功能代碼實現(xiàn)如下 : n( 12 三維量測 if( 2) ; 3) : : 又 55二 if( 刀獲得臨時繪制線段的起點到新的定位點之間的距離 2): t( ): 3l): (): ( : ( ， 13 +0: : ( +0: 55， l): l): 重新繪制添加了定位點的臨時線段 : S 見 : 55: 55: ( : ( 顯示測量結(jié)果 + m(米 ) : : : (if(對建筑物內(nèi)部實景的表現(xiàn)可通過 360度全景展示功能來實現(xiàn) (圖 360 度全 景是一種基于靜態(tài)圖像在微機平臺上能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)。讓人們通過可視化 窗口能夠進行 360度全景觀察，而且通過交互操作，可以實現(xiàn)自由瀏覽，從而體 驗三維的 360度全景是由兩大部分組成 :全景攝影與虛擬全景，全景攝影是指把相機環(huán) 360度的一組照片通過無縫處理，所拼接成的一張全景圖 14 像，而全景圖像