AnGeo二三维地理信息系统软件产品白皮书.pdf

高德软件有限公司 1 AnGeoAnGeo 二二三维地理信息系统软件三维地理信息系统软件 产品白皮书产品白皮书 高德软件有限公司高德软件有限公司 目目 录录 1. AnGeo概述 . 4 2. AnGeo产品特点 . 4 2.1. 高性能的海量数据显示技术 . 4 2.1.1. 海量的影像数据显示 . 4 2.1.2. 海量的矢量数据显示 . 4 2.1.3. 海量的模型数据显示 . 5 2.2. 企业级产品设计 . 5 2.3. 可进行灵活性部署的软件架构 . 6 2.4. 高性能的三维表现 . 6 2.5. 逼真的三维浏览体验 . 6 2.6. 二三维一体化 . 6 2.7. 支持高性能的分析功能 . 7 2.8. 完全自主研发软件 . 7 3. AnGeo安装及使用环境要求 . 7 3.1. 服务端配置建议 . 7 3.2. 客户端配置建议 . 8 3.3. 客户端显卡设置 . 8 4. AnGeo产品体系 . 9 4.1. AnGeo Uniscope . 10 4.1.1. AnGeo Uniscope的功能 . 10 4.1.2. AnGeo Uniscope Server的特性 . 10 4.1.3. AnGeo Uniscope Browser的特性 . 11 4.1.3.1. 三维表现效果出众 . 11 4.1.3.2. 产品浏览体验 . 12 4.1.4. AnGeo Uniscope的工作流程 . 13 4.2. AnGeo Desktop . 14 4.2.1. AnGeo Desktop的功能 . 14 4.2.1.1. 场景浏览 . 14 4.2.1.2. 对象导入 . 14 4.2.1.3. 对象创建 . 14 4.2.1.4. 对象编辑 . 15 4.2.1.5. 对象管理 . 15 4.2.2. AnGeo Desktop的特性 . 16 4.2.3. AnGeo Desktop的工作流程 . 17 4.3. AnGeo Spatial . 17 4.3.1. 挖填方分析 . 17 4.3.2. 剖面分析 . 18 4.3.3. 两点通视分析 . 19 4.3.4. 通视控高分析 . 19 4.3.5. 扇面通视分析 . 20 4.3.6. 危险域分析 . 20 4.3.7. 点源淹没分析 . 21 4.3.8. 流域淹没分析 . 22 4.3.9. 最佳路径分析 . 23 高德软件有限公司 3 4.3.10. 地表距离量测 . 23 4.3.11. 地表面积量测 . 23 4.4. AnGeo Search . 24 4.4.1. 关键词搜索 . 24 4.4.2. 空间搜索 . 25 4.4.3. Tip显示 . 25 4.5. AnGeo Data Suite . 26 4.5.1. AnGeo Data Suite的功能 . 26 4.5.1.1. 影像数据的编译处理 . 26 4.5.1.2. 地形数据的编译处理 . 27 4.5.1.3. 矢量数据的编译处理 . 27 4.5.1.4. 模型数据的编译处理 . 27 4.5.2. AnGeo Data Suite的特性 . 27 4.6. AnGeo SDK . 28 4.6.1. B/S SDK . 28 4.6.2. C/S SDK . 28 5. AnGeo典型案例 . 29 5.1. 数字城市 . 29 5.2. 规划展示系统 . 30 5.3. 综合管线系统 . 31 5.3.1. 管线浏览 . 32 5.3.2. 管线查询 . 32 5.3.3. 管线分析 . 32 5.4. 规划审批系统 . 33 5.4.1. 规划设计 . 33 5.4.2. 规划审批 . 33 1. AnGeo 概述概述 AnGeo 二三维地理信息系统软件，是一款支持海量三维地理信息数据的共享、发布、浏览、编 辑、分析、检索等完整服务的软件产品。其提供可支持“数据软件服务应用”四位一体的三 维地理信息服务完整解决方案，并开放了所有的 API，使用户不论是在网络环境中还是单机应用， 都能够根据自己的需求定制功能，以建立个性化的三维地理信息系统。 通过整合地理信息数据、属性信息数据、以及矿产、资源、地质等专项信息数据，AnGeo 二三 维地理信息系统软件可以为国家经济社会发展提供基础性、公益性、全方位的空间管理解决方案， 在军事、应急灾害指挥、国土资源、测绘、水利、电力、公安、规划、能源、环保、工程建设等国 家建设需要以及房地产、公众服务等商业需要方面提供最及时的决策依据和协调响应服务。 2. AnGeo 产品特点产品特点 2.1. 高性能的海量数据显示技术高性能的海量数据显示技术 2.1.1. 海量的影像数据显示海量的影像数据显示 由于遥感技术的不段更新发展，获取的影像数据分辨率越来越高，重复采集的周期越来越短， 使得城市的影像数据量以几何的倍数进行增长，因此产生海量的冗余数据，AnGeo 支持海量的影像 数据快速显示，可以对多时像的影像数据进行同时展示。 2.1.2. 海量的矢量数据显示海量的矢量数据显示 二维的矢量数据在地理信息系统分析中长期占据着重要地位，基础的矢量数据以及大量行业矢 量数据的流畅展示是很多三维平台的最大瓶颈，AnGeo 支持海量的矢量数据快速显示，可以对多层 高德软件有限公司 5 矢量数据同时展示并分图层进行管理。 2.1.3. 海量的模型数据显示海量的模型数据显示 由于城市级真三维模型具有数据量大的特点，传统三维渲染技术很难将如此大的三维场景渲染 起来。 AnGeo 实现了海量三维模型数据的浏览和管理，在全球、城市、街区、室内进行连续、实时和 平滑浏览。 采用在传统三维模型数据可视化技术基础上进行流程和算法优化，在以下技术具有领先性： 数据裁剪技术：采用实时遮挡裁剪算法,该技术在图形流水线的早期就去掉不可见多边形，以避 免对场景中不可见部分不必要的处理。该技术使充分利用了空间连贯性，对城市建筑景观的实时处 理具有较高的效率。 数据动态装载：采用基于数据分层、分块以及数据页动态更新的算法，实现多层次、大范围的 城市场景实时描绘。 多细节层次模型的渐进绘制：根据相匹配的图形绘制质量对场景绘制的刷新频率进行优化，进 而控制场景内容的不断更新，即渐进绘制。 针对高德自有数据生产成果进行渲染优化。 2.2. 企业级产品设计企业级产品设计 AnGeo 产品可配合高德自有数据生产流程，为客户提供“数据生产数据处理网络发布 终端应用”四位一体的三维地理信息服务平台完整的解决方案。 面向服务的架构，用户可自定义扩展服务，跨网络、跨平台无缝聚合第三方服务 面向网络应用环境，支持数据分布式部署和服务分布式部署，以构建企业级分布式体系结 构 3D GIS 应用 采用 Linux 服务器，具有低成本、高安全性、高性能和高可用性 开放的软件架构，用户可方便地建立自己的应用系统，或开发自主版权的专业软件产品 提供与软件配套的三维模型流水线生产工艺，实现具有测绘精度的城市级三维模型数据高 质量和快速生产 大众化硬件配置要求， 客户端、 服务器和编译机均支持普通 PC， 显卡 支持主流 NVIDIA、 AMD 独立显卡，以及 INTER 集成显卡 国际化产品开发，内核采用 Unicode 编码，支持中、英文 2.3. 可进行灵活性部署的软件可进行灵活性部署的软件架构架构 AnGeo 支持 BS,CS 构架 2.4. 高性能的高性能的三维表现三维表现 支持光照贴图，使场景具有非常逼真的静态光影效果，增强真实感 精确表现地表建筑、城市部件、地下管线，以及其他设备设施 支持 Billbord、动画纹理和半透明，可以实现片状树、喷泉、焰火、水波纹、广告牌、玻璃 效果和镂空等多种特种 提供 3DMax 导出插件，可充分发挥制作人员想象力，制作出与效果图相媲美的三维场景 重点区域、建筑、规划方案等可制作成精细场景，独立控制 矢量线和面提供两种矢量绘制模式和实时光栅化模式，支持半透、渐变、自动贴地、颜色 设置 支持贴地标注 在 IE 视窗内可拆分多个窗口和实现联动，实现多方案对比或影像对比等 2.5. 逼真的三维浏览体验逼真的三维浏览体验 模拟真人在场景中走、跑、跳，支持多人在线，可实现基于真实地理环境的三维虚拟社区 支持运动物体，模拟汽车、飞机、轮船等多种方式进行场景浏览 以当前鼠标点位置为中心进行场景旋转 俯仰不受角度限制，可以任意角度仰视或场景倒转， 支持专业的 3Dconnexion 三维控制器，三维浏览更加方便和随心所欲 用户可以自定义浏览操作和快捷键，增强三维浏览互动性 2.6. 二三维一体化二三维一体化 实现了二维与三维在数据模型和数据结构一体化、基于空间数据库的二维与三维数据管理、高 端三维分析和建模、三维环境中直接操作二维 GIS 分析等方面的功能，可实时添加 ArcSDE 数据或与 2D GIS 联动，应用该技术构建的基于 AnGeo 的二三维地理信息可视化推演系统。 高德软件有限公司 7 2.7. 支持高性能的分析功能支持高性能的分析功能 高性能的搜索服务 支持海量数据的空间分析 支持海量数据的网络分析 2.8. 完全自主研发软件完全自主研发软件 AnGeo 从核心代码到应用页面完全自主研发，相比用开源代码改写的软件在安全性及可改进性 上有很大优势。 3. AnGeo 安装及使用环境要求安装及使用环境要求 AnGeo 产品支持大众化硬件配置要求，客户端、服务器和编译机器均支持普通 PC，显卡支持主 流 NVIDIA、AMD 独立显卡，以及 INTER 集成显卡。 3.1. 服务端配置建议服务端配置建议 操作系统：Linux 2.6.x kernel 32-bit，如 CentOS 5 - i386 等 支撑软件 Apache 2.2.6 jdk-6u11-linux-i586 apache-tomcat-5.5.27 浏览器软件：Inernal Explorer 6.0 及以上版本 硬件：服务器或普通 PC ArcSDE 扩展服务需要以下运行环境： ArcSDE 扩展服务：实时读取 ArcGIS 矢量数据 apache_2.2.9-win32-x86-openssl-0.9.8h-r2.msi（Windows 环境下需要） ArcSDE9.2 Oracle9.2 如果采用虚拟机运行 Linux 操作系统，则还需要： VMware workstation 5.5.3 3.2. 客户端配置建议客户端配置建议 操作系统：Windows 2000 professional、Windows XP professional 浏览软件：Internet Explorer 6、Internet Explorer 7 支撑软件：DirectX 9.0c 处理器（CPU） ：Pentium 4 2.4GHz 或 AMD 2400 xp+以上 内存（RAM） ： 2G 显卡： 支持 3D 显卡（NVIDA、ATI 或 Inter 集成显卡） ，显存 256M 以上。 屏幕分辨率：1440*1050 以上 注意：不支持 ATI X1300、ATIX1400，以及 GFX 400 及以前的显卡。 3.3. 客户端显卡设置客户端显卡设置 通过对显卡设置可以使系统达到更好的显示效果，下面以 NVIDIA 显卡为例说明如何对显卡进 行设置。 图表图表 1.2.1 NVIDIA1.2.1 NVIDIA 显卡设置界面显卡设置界面 在控制面板上左侧任务栏中选择“3D 设置”“管理 3D 设置” ，然后在右侧设置框中设置以下 高德软件有限公司 9 各项： 各项异性过滤：建议设置为“4X” ，该值越高纹理清晰度越高，但对系统性能影响越大。 平滑处理-模式：设置为“置换任何应用程序设置” ，该项设置与平滑处理-设置配套使用。 平滑处理-设置：建议设置为“2X” ，该值越高模型边缘越平滑（抗锯齿） ，但对系统性能 影响越大。 4. AnGeo 产品体产品体系系 AnGeo 二三维地理信息系统软件由 AnGeo Uniscope、AnGeo Desktop、AnGeo Search、AnGeo Spatial、AnGeo Data Suite 以及 AnGeo SDK 组成。 图 4.1 AnGeo 产品体系 AnGeo AnGeo UniscopeUniscope AnGeo Server 是 AnGeo 二三维地理信息系统软件产品体系中网络环境下运行的软件，由网络服 务端和客户端（Uniscope Browser）组成，服务端提供海量地形、影像、矢量和模型的发布共享功 AnGeo SDK 多种类型的数据：地形，影像，模型，矢量多种类型的数据：地形，影像，模型，矢量 AnGeo Data Suite 运行数据运行数据 AnGeo Uniscope Server Uniscope Browser AnGeo Desktop AnGeo Spatial AnGeo Search 其他其他行业行业 应用程序应用程序 其他扩其他扩 展服务展服务 能，客户端提供海量三维空间数据的实时浏览、查询和分析等功能。 AnGeo DesktopAnGeo Desktop AnGeo Desktop 是基于虚拟地球的三维编辑平台，除海量三维空间数据的实时浏览浏览、量测 和分析外，还支持单个对象的创建、编辑和发布。 AnGeo SearchAnGeo Search 提供三维场景下的模型、矢量和 POI 的空间搜索、关键字搜索，支持 B/S 和 C/S 服务架构。 AnGeo SpatialAnGeo Spatial 提供海量三维数据地形和模型空间分析服务，支持 B/S 和 C/S 服务架构。 AnGeo Data SuitAnGeo Data Suit 数据编辑、维护和更新工具，支持将 DOM、DEM、矢量数据及模型数据生成金字塔切片文件或场 景文件。 AnGeo SDKAnGeo SDK AnGeo 提供丰富的 JavaScript API 和 COM 二次开发接口，同时支持 B/S 和 C/S 架构的开发模 式。 4.1. AnGeo Uniscope 4.1.1. AnGeo Uniscope 的功能的功能 AnGeo Uniscope 服务端 （Server） 面向网络应用环境， 支持数据分布式部署和服务分布式部署 ， 提供海量地形、影像、矢量和模型的发布共享功能。Uniscope 的客户端（Browser）提供海量三维 空间数据的实时浏览、查询和分析等功能。 4.1.2. AnGeo Uniscope Server 的特性的特性 对于基于网络的三维场影模型绘制系统而言， 由于大量的几何数据需要经由网络传输到客户端， 网络带宽常常成为此类系统的瓶颈，因此如何采用紧凑灵活的数据表示方式及高效的网络传输策略 一直是三维软件平台的难点。 AnGeo Uniscope Server 对多种三维数据传输技术进行优化，主要包括： Com 组件技术：采用与 Com 组件技术有机结合的三层浏览器/服务器体系结构，即将系统数 据集中存放在数据服务器端中，系统的应用服务器则主要负责实现相关 GIS 空间分析以及 网络服务的功能，再通过 Internet 将分析处理后的结果传送给客户端的用户。 高德软件有限公司 11 渐进传输： 采用“边下载，边显示”模式，服务器持续发送对数据的优化信息，客户端 的显示效果也逐渐精细，直到传输完毕或用户对模型精细度感到满意为止。 数据组织与压缩技术：AnGeo 对影像和纹理数据进行有效组织和高效压缩，使系统的数据 量得到最大限度的减少。 下载平衡技术：在下载过程中，系统会维护多个下载队列，各个队列自动进行网络带宽平 衡，保障下载效率最优化。 多级缓存技术：AnGeo 建立了硬盘缓存、内存缓存和显存缓存三级优化，有效地提高客户 端对数据的处理能力。 4.1.3. AnGeo Uniscope Browser 的特性的特性 AnGeo Uniscope Browser 是基于 B/S 架构的浏览客户端，可以对海量三维空间数据进行实时鼠 标浏览、人行车行浏览或者沿指定飞行路线浏览，对模型、POI 和矢量进行搜索和定位，可以进行 距离或面积的量测，以及各种基于地形或模型的空间分析。 4.1.3.1. 三维表现效果出众三维表现效果出众 由于城市级真三维模型具有模型数多、数据量大的特点，传统三维渲染技术很难将如此大的三 维场景渲染起来。AnGeo 在传统三维模型数据可视化技术基础上进行了流程和算法的优化，在以下 技术具有领先性： 数据裁剪技术：采用实时遮挡裁剪算法,该技术在图形流水线的早期就去掉不可见多边形， 以避免对场景中不可见部分不必要的处理。该技术使充分利用了空间连贯性，对城市建筑 景观的实时处理具有较高的效率。 数据动态装载：采用基于数据分层、分块以及数据页动态更新的算法，实现多层次、大范 围的城市场景实时描绘。 多细节层次模型的渐进绘制：根据相匹配的图形绘制质量对场景绘制的刷新频率进行优化，进 而控制场景内容的不断更新，即渐进绘制。 AnGeo 提供 3DMax 导出插件，可以导出具有想象力、与效果图相媲美的三维模型。支持光照贴 图技术，可以导入具有逼真的光影效果的模型，增强真实感。如图 4.2 所示，为带光照贴图效果的 场景。 AnGeo 能够精确表现地形、地景、建筑、地下管线，以及其他城市设备设施。支持 Billbord 技 术、半透明纹理、水波、阳光等多种特效。支持制作精细场景，重点区域、重点建筑、规划方案等 可单独控制。 图 4.2 光照效果 4.1.3.2. 产品浏览体验产品浏览体验 Uniscope Browser 实现了各种飞行路线的编辑与模拟，同时支持第一人称视角、第三人称视角 自由切换。 Uniscope Browser 实现运动对象在运动过程中的动态模拟，在模拟过程中支持运动对象各种参 数的实时显示。支持模拟汽车、飞机、轮船等运动物体以多种方式进行场景浏览，支持用户操作汽 车、飞机、轮船等运动物体做真实的运动。如图 4.3 所示，为以第三人称进行的轮船的模拟运动。 浏览时，Uniscope Browser 支持以当前鼠标点位置为中心进行场景旋转。俯仰不受角度限制， 可以任意角度仰视或场景倒转。Uniscope Browser 用户可以自定义浏览操作和快捷键，增强三维浏 览互动性。 高德软件有限公司 13 图 4.3 行驶轮船（第三人称） 4.1.4. AnGeo Uniscope 的工作的工作流程流程 图 4.4 AnGeo Uniscope 工作流程 AnGeo Uniscope Browser AnGeo Uniscope Server AnGeo Spatial Server AnGeo Search Server 场景 金字塔 AnGeo Data Suite 地形/影像/模型/矢量 网络 网络 4.2. AnGeo Desktop 4.2.1. AnGeo Desktop 的功能的功能 AnGeo Desktop 是基于 C/S 架构的集浏览和编辑为一体的客户端软件。用户在 AnGeo Desktop 中可以创建和编辑矢量对象、三维体对象、模型对象、片状树对象和小品对象等。 4.2.1.1. 场景浏览场景浏览 AnGeo Desktop 通过鼠标结合键盘的方式对场景进行浏览。支持场景的漫游、缩放、快速定位， 以及摄像机任意角度旋转、正北、俯视等操作。 4.2.1.2. 对象对象导入导入 AnGeo Desktop 支持在指定位置实时导入模型；支持实时导入 shp 矢量数据；支持 shp 矢量面 数据根据楼层或楼高信息直接生成矢量楼块对象。 4.2.1.3. 对象对象创建创建 AnGeo Desktop 支持在场景中任意创建标注、矢量线面、三维体（立方体、球、圆柱、圆锥、 任意立体多边形等） 、片状树、广告牌、图片、小品等对象。 高德软件有限公司 15 4.2.1.4. 对象对象编辑编辑 对于导入和创建的对象，AnGeo Desktop 支持对其进行选择和编辑。选择支持点选、框选、圆 选和任意多边形选择；编辑支持平移、旋转、缩放、接地、剪切、粘贴等；编辑操作支持撤销和重 做。 4.2.1.5. 对象对象管理管理 用户对象通过 layer 进行管理，每个 layer 保存为 mdx 交换格式，其他用户可以用 Desktop 直 接导入查看。 每个图层有对应的用户字段表，用户可以增删字段，编辑字段值。 每个用户对象都可以查看并更改属性信息。 4.2.2. AnGeo Desktop 的特性的特性 海量三维数据高速浏览 AnGeo Desktop 支持对 AnGeo Uniscope 服务端所有数据的高效快速浏览。 快速创建和编辑三维体对象 AnGeo Desktop 支持用户在场景中创建或导入对象，并对对象进行平移、旋转、缩放、贴地等 编辑。 用户对象图层式管理 以 layer 为单位管理用户对象，对象除了系统属性外，还可以添加各种用户自定义属性。 快速批量创建片状树和小品； AnGeo Desktop 支持以三维城市模型数据为背景，快速为城市添加行道树、路灯以及其他各种 公共设施对象。 高德软件有限公司 17 4.2.3. AnGeo Desktop 的工作流程的工作流程 4.3. AnGeo Spatial 基于海量三维地形和模型数据的各类空间分析服务。包括：挖填方分析、剖面分析、两点通视 分析、通视控高分析、扇面通视分析、危险域分析、点源淹没分析、流域淹没分析、最佳路径分析、 地表距离测量、地表面积测量等，支持 B/S 和 C/S 服务架构。 4.3.1. 挖填方分析挖填方分析 挖填方分析是用来分析某块地形在具体某个高程点位上的挖方量和填方量。 AnGeo Desktop AnGeo Uniscope Server AnGeo Spatial Server AnGeo Search Server 场景 金字塔 AnGeo Data Suite 地形/影像/模型/矢量 网络 网络 图 4.5 挖填方范围 图 4.6 挖填方剖面图 4.3.2. 剖面分析剖面分析 剖面分析使用户可以分析某块地形在特定高程上的剖面情况。 高德软件有限公司 19 图 4.7 剖面及剖面局部放大图 4.3.3. 两点通视分析两点通视分析 用于分析两点之间是否可见；如果视线被遮挡，则给出可见区域和不可见区域。 4.3.4. 通视控高分析通视控高分析 通视控高分析在进行通视分析的同时，给出视线上允许的最高建筑高度（及超过该高度则会造 成通视不可见） 。 4.3.5. 扇面通视分析扇面通视分析 给定视点位置、扇面半径和视角高度，分析得到区域中可见部分和不可见部分。 4.3.6. 危险域分析危险域分析 危险域分析用来分析某点周围给定半径范围内哪些区域可视，哪些不可视。 高德软件有限公司 21 4.3.7. 点源淹没分析点源淹没分析 点源淹没分析用来分析在某个特定范围内，以特定点源为中心，以特定高程水位的点源淹没情 况。 4.3.8. 流域淹没分析流域淹没分析 流域淹没分析用来分析在某个特定范围内，以特定流域线为水流，以特定高程为当前水位的流 域淹没情况。 高德软件有限公司 23 4.3.9. 最佳路径分析最佳路径分析 最佳路径分析根据实际地形和给定的最大允许坡度，计算两点之间的最近距离。 4.3.10. 地表距离量测地表距离量测 地表距离量测用于测量地表上任意两点之间的地表距离或者任意多个点之间地表距离的总和。 4.3.11. 地表面积量测地表面积量测 地表面积量测是用来测量某块地表的表面积。 4.4. AnGeo Search AnGeo Search主要实现兴趣点、建筑物、矢量线和矢量面的关键词或空间位置搜索， 搜索结果双击定位和高亮闪烁，以及建筑物的 Tip 显示。 4.4.1. 关键词搜索关键词搜索 关键词搜索服务由 wordsplit（分词系统） 、LSE（搜索引擎）等模块组成，支持模糊搜索，可 对 POI 对象或者建筑物对象进行快速的查找和定位。 高德软件有限公司 25 4.4.2. 空间搜索空间搜索 空间搜索服务为所有对象建立空间位置索引，可最快获取指定空间范围内的相关对象。支持点 搜索、圆域搜索、任意多边形搜索。 4.4.3. Tip 显示显示 建筑物可以进行 Tip 显示，即鼠标在当前建筑物上停留 3 秒，该建筑物的名称就会 自动显示在鼠标下方。 4.5. AnGeo Data Suite AnGeo Data Suite 是针对于 AnGeo 中应用的数据进行编译发布处理，包括对影像数据、地形数 据、矢量数据、模型数据的编译和发布处理工作。 其中，影像数据包括各种卫星拍摄的正射影像数据及航拍的正射影像数据。 地形数据包括全球范围内的各种地形高程模型数据。 矢量数据包括矢量点、矢量线、矢量面等全国范围内各种矢量数据。 模型数据包括各种建筑、公路、桥梁、绿化及城市附属设施做成的各种模型数据。 4.5.1. AnGeo Data Suite 的功能的功能 4.5.1.1. 影像数据的编译处理影像数据的编译处理 AnGeo Data Suite 可