校园三维GIS系统开发技术设计书

1 校园三维 1 系统总体设计 校园三维 该平台上用户可以查看编辑三维建筑物属性、定位兴趣点、量算距离高度以及实现三维空间分析等操作。系统是采用 术在 发环境下以供的 为三维显示平台， 为图层导航控件，其他功能通过开发实现，包括模型更新导入功能、属性编辑功能、建筑定位查询功能、三维交互测量功能、三维空间分析功能等。系统的数据层 利用据模型进行三维空间数据的统一管理。 设施 小区三维 统选择 操作系统， 开发平台 件 为 地 理 要 素 的 的 建 模 平 台 ， 采 用 编程开发环境。 发包组成，其对象与平台无关，能够在各种编程接口中调用，开发者通过它提供的强大工具构建定制的 能。所有用 建的应用需要 行库，它提供了 用的核心功能，这样程序发布时就不要求用户在机器上必须安装 只安装一个运行库和相应的许可文件，不同级别的功能是由许可文件控制。通过 供的嵌入式的 能向以非 有本试验系统的开发目的与所要实现的功能要求，即侧重于表现小数据量、小范围区域内精细场景的刻画，要求能够支持 型和复杂三维符号的显示等，因此选择采用 供的 件进行三维系统的开发。 系统开发框架的基本思想是利用 现校园三维场景建模，利用 件开发包进行二次开发，实现三维场景驱动。在 校园虚拟三维场景的基础上管理小区内的各类设施，将空间数据、属性数据管理 相结合。采用基于 术的集成开发模式，通过可视化软件开发工具将功能进行集成，形成最终的 2 图 校园三维 提供友好的操作简单的用户界面， 将地理信息、计算机图像信息以及多媒体信息相结合，增强了通过可视化系统， 能对三维景观进行动态漫游及飞行，从整体上更加直观和综合地对三维景观进行 全方位的浏览，提供距离 /面积量算、空间查询、超链接、三维分析等功能。要求试验系统真实感强、运行效率高。系统共分为五个功能模块，分别为三维场景浏览模块、信息查询模块、内部实景超链接模块、数据更新模块及空间分析模块。图 3 图 系统采用 据模型来统一管理空间数据和属性数据。ic/入的一种全新的空间数据模型，实际上是建立在能化的空间数据库。 用了面向对象的方法，使得要素可以有自己的行为和属性，另外要素类具有继承性、多态性和封装性。这样，以更加符合自然的行为和人的思维方式去组织数据，更精确的模拟真实世界。图 织结构示意图。 4 图 型应用于 虽然户 台支持将其他格式的三维模型作为点、线、多边形三类地图数据的三维标注符号（ 3示在三维场景中，这 些格式包括邮 式、 立的 *要显示时将符号调整到合适位置即可。但作为符号的话只能视为点状对象进行点缀而已，并不能对其进行 我们用 此处不多赘述。在可以在户 可以 在 下详细论述 本文主要通过 插件转换生成 维模型，安装好将 1安装 2安装 第一个组件 (须放到 如 (D:),否则无法在 二个组件（ 3D D 必须放到 序的安装目录下 C: 5 安装好 件后，在 会加载一个 具。此工具的作用是将 括 量数据、栅格数据）导入到 7需要说明的是，所有导入到 样的话将 如图 同时在 D 的 *，这样就可以把 模型直接 导成 式。并且在导出模型的同时可以设置每个 6 将建好的 3 式的模型直接导成 户 个选中的 导出模型的同时设置每个 型的属性信息，如建筑物名称、地址、使用者或者建筑物照片。即可在户 询、分析等操作。 图 3 系统功能实现 7 三维 为二维、三维功能开发的显示平台，在此基础上编程开发实现工业园规划相应 的功能。 嵌入式三维开发组件，负责场景的三维显示以及完成对鼠标操作的响应。 包含 象和 (管理，包括图层的添加、移 除、显示和隐藏等。 过接口 包含了设定观察者的位置的 选取相机的视角的 3高度拉伸、图层叠加、光照渲染等功能。 G哪 是用来存储场景中的三维符号模型。以下我们结合工业园规划的实 际需要利用这些对象类来创建工业园的三维场景并实现各部分功能。 载数据 （具体实现代码 +贴图） 增加加载数据功能来导入 要实现代码如下 : 代码： * (* E:3， 直接引用 档 e: 添加一个图层 添加一个图形元素 通过 载栅格影像到三维 统主要代码如下 : 八 8 .*)*.* 0) / +m 一 场景浏览功能只需基于户 大柴旦工业 园二维界面的浏览功能 (二维地图的平移、放大、缩小 )以及 三维浏览功能 (三维场景的平移、放大、缩小、导航、飞翔等 )。这里不做过多介 绍。这里主要介绍二维视图三维视图联动功能。在校园三维场景中，经不经意 的旋转缩放和平移操作往往容易导致方位的迷失，使得迅速定位产生困难。 为了防止在三维漫游或者飞翔时无法准确地定位，我们将工业园的二维底图 作为导航视图加入了 得我们在三维场景中进行实时漫游或者 飞翔时，在二维导航地图中可以实时显示出相应的视点位置，以便对漫游或者飞 翔时的所在位置有个总体的认识。同时，在二维地图中改变观察位置时，相应地 在三维场景中视点也可以跳到对应的位置。 通过放大工具在 屏幕与该矩形框 的长度比或宽度比作为 标点为该矩形框的中心点，观察者位置不变 ; 通过缩小工具在 该矩形框与屏幕 的宽度比或长度比作为 标点为该矩形框的中心点，观察者位置不变 ; 以原始 范围作为 改变观察者位置的 (x、 Y、 Z)值，改变 通过控制鼠标来实现场景的三维飞行速度、方向进行自由浏览。 （具体实现代码 +贴图） 校园二维界面的以图查属性功能只需基于 件而不用做 太多的开发，这里不做过多介绍。这里主要介绍大柴旦工业园区三维建筑物的以 图查询属性功能。为了便于规划设计者全方位地查看三维实体， 需要获得地理实体在三维场景中无法直接反映出来的详细属性信息。由于可供查询的三维地理实 9 体是采用 始存储时只是保存了该地物的类型与唯一 关的属性数据需要我们自己添加，而且是另外存储在属性表中的。为了方便与数据库的属性表一一对应，在系统中需要对每一地理实体进行统一编码，以便实现点击查询三维模型时与相关的属性记录对应。 （具体实现代码 +贴图） 代码： 当前点未能查找到任何要素 ): (): ; :/获得焦点 上述代码中，主要是通过 保存在 ，然后将 取 三维地理实体的其他属性值，并在该窗体中显示出来。 刀清除图层列表 的内容 :/清除属性列 表 if(:i( i) 判断是否为要素图层 if( (为此，我们新增一个窗体 在其中添加一个 件显示选中的地物，添加一个 叽事件中，添加如下代码 : ; if(l从 9)/左键点击了查询按钮才发生 : /获取的 10 : if() i+;/计数 ，因删除后总数减，计数 i); : 在 发 115 旧 事件，并在 件中显示该地理实体的详细属性，如图 5一 8所示。 ;/消除 的内容 刀将选择的图层相应属性添加到 0;j(j+) : : j) e: j): 1): 校园规划涉及了大量的属性，方便地管理这些属性数据非常有必要 。属性 编辑功能可以为工业园规划设计及管理人员提供方便的信息更新功能，包括项 目、资源以及设施的修改 (或删除 )等。属性编辑的实现主要通过 过数据库设计时建立的属性与模型数据的 接属性数据库后，调用 属性编辑的实现主要通过 过数据库 设计时建立的属性与模型数据的 接属性数据库后，调用 句更新数据库。 （具体实现代码 +贴图） 有时为了调整规划方 案，需要改变建筑的高度、颜色、风格、层数等规划指 标或者替换不同的建筑模型以及其它地理实体，以求建筑物自身及周围环境的协 调，我们需要在三维建模软件中改变建筑的高度、颜色、风格、层数等参数，然 11 后重新导入到场景中。 （具体实现代码 +贴图） 代码： ( 9; : 二 h: 二 : n.百 : 二 : : : 茄 e骊 : e: (茄 nt( : 空间分析包括距离量测、缓冲区分析、日照分析等。 二维的量测直接利用 里主要介绍三维场景中的 量测功能。三维 助工业园规划系统的交互测量功能是使用测量工具在工 业园的三维场景中画线，通过获取绘制线上每一节点的坐标信息计算得到绘制线 间的空间距离。通过鼠标单击事件来传递绘制消息。在测量状 态下，通过鼠标单 击开始画线，鼠标移动绘制线段，再次单击完成一节线段，右键单击结束整个线 段的绘制，同时获取绘制线段上每一节点的二维屏幕坐标，转化为工业园场景中 的三维地理坐标，通过空间坐标计算得到整个线段所代表的距离。 （具体实现代码 +贴图） 具体功能代码实现如下 : n( 12 三维量测 if( 2) ; 3) : : 又 55二 if( 刀获得临时绘制线段的起点到新的定位点之间的距离 2): t( ): 3l): (): ( : ( ， 13 +0: : ( +0: 55， l): l): 重新绘制添加了定位点的临时线段 : S 见 : 55: 55: ( : ( 显示测量结果 + m(米 ) : : : (if(对建筑物内部实景的表现可通过 360度全景展示功能来实现 (图 360 度全 景是一种基于静态图像在微机平台上能够实现虚拟现实技术。让人们通过可视化 窗口能够进行 360度全景观察，而且通过交互操作，可以实现自由浏览，从而体 验三维的 360度全景是由两大部分组成 :全景摄影与虚拟全景，全景摄影是指把相机环 360度的一组照片通过无缝处理，所拼接成的一张全景图 14 像，而全景图像