应用ArcGIS 3D分析扩展模块和草图(SketchUp)进行市政设.doc

应用ArcGIS 3D分析扩展模块和草图(SketchUp)进行市政设施模拟最近一段时间以来，人们研究三维数据模型热情越来越高，尤其对建立和模拟城市三维护场景格外重视，他们迫切需要软件公司能够为模拟和建设城市地理三维提供完整的解决方案。ESRI公司虽然在9.2版本中对ArcGIS 3D分析扩展（包括ArcScene和ArcGlobe应用）的很多功能上进行了显著的改进，但是在制作三维对象数据上还是存在不足，需要借助其它专业软件辅助创建三维对象。而与专业三维模型软件之间的结合使用，例如Google SketchUp，将为三维数据的实时和交互分析提供更多选择和机会。GIS技术主要用于进行数据叠加以及在二维数据上可视化和分析或者与关系数据库有关方面的应用。GIS技术使用图层把数据集合进行细分，可以利用一些关于量度、颜色以及纹理等手段来丰富三维模型的表现，但这种表现手法在更加强调三维场景下关于空间、材料或者平面的表现和分析的城市建筑与规划行业就显得不够用，需要与其它技术进行相互补充。1ArcGIS和SketchUp的相互结合分析为了更好的说明两个软件之间相互结合的可能性，本文将在一个特定区域内既使用ArcGIS又使用SketchUp来建立城市三维场景。该研究区域被以三个时间段建立时间序列，即1928、2006和2008年。选择1928年的数据资料作为城市发展过程中的基础阶段，而以2006年城市数据资料作为反映城市发展变化阶段，还选择2008年就作为以后未来发展的情况反映。图1.数字正射航片我们在该区域内采集了基础地形图、图片以及其它历史文档，同时利用数字正射影像图作为评估城市的当前状况和规划情况。与其它的建模软件相比，SketchUp软件的容易上手和简单的用户接口为三维建模提供了一条捷径。同时它在二维表面和三维拉伸之间的简单转换功能也能让用户能够更有效地把原始数据转换为三维的建筑物、道路、街道或城市景观。用户能够快速地开发三维模型，这些模型能被赋予地理参考信息、制作动画场景或者为特定建筑物设置阴影效果。 图2.SketchUp中三维建模ArcGIS软件使建筑物信息的录入变得非常方便，比如输入土地利用信息、地址信息、图片、物主信息等。ArcScene模块被用于搭建三个时间段的数据的三维场景，以便用来反映城市土地利用的变迁情况，对整个城市进行漫游等。 图3.ArcGIS软件中三维场景的创建2技术路线在具体操作过程中，一些对于ArcGIS和Schetch两个软件之间数据和模型的相互交换的步骤是非常关键的，这其中涉及了安装和使用正确的软件版本和插件，把具有地理参考信息的矢量数据和正射影像地图输入到SketchUp中，或者从SketchUp以ESRI地理数据库中的Multipatch特征数据格式输出等。在做这些具体工作之前，我们建议首先要了解基本的三维模型和SketchUp概念以及功能，主要包括组件组织方式、拉伸方法、如何创建三维几何数据、如何创建和镜像模型，以及如何从恰当比例航片上开发模型等。涉及到的一些GIS概念主要有空间数据结构、文件格式、地理数据模型、地图投影等，以及一些基本的ArcGIS和ArcScene功能，其中包括数据框、图层属性、创建Shapfile，外部表关联、超级链接、多连接和属性表等。使用SketchUp软件时要特别注意安装三个插件，这三个插件将对整个工程的成败起到至关重要的作用。ArcGIS的3D分析扩展模块它被用来创建高精度的三维数据模型以及把这些模型输入到ArcGIS的地理数据库中。Shapefile输入器它使SketchUp能够快速方便地读取Shapfile文件并把该文件转换成三维数据模型。Google插件它使SketchUp能够无缝地与其它Google产品进行交互，例如Google Earth，通过以kmz格式读取和写入Google Earth数据模型文件并能从Google Earth中获得二维和三维快照数据。在ArcGIS软件中使用空间参考特征数据，或者在SketchUp软件中使用组件时，我建议在输出各种空间参考GIS数据，如建筑物的footprint和geoimage，到SketchUp软件之前，首先要在SketchUp软件中创建各种组件。Sketch软件也能使用从Google Earth上获得的带有经纬度信息的图像数据。当从ArcGIS输入各种Shapefile文件或特征数据到SketchUp软件时，各种GIS特征数据均被作为单独的Sketch-Up组件被输出。当从SkecthUp到ArcGIS数据转换时，每个被选中的SketchUp对象被以ESRI的multipatch格式输入到已经存在或最新创建的地理数据库中。数据库中可以同时加上一些属性信息，如建筑物名称、地址、使用者或者一些它的照片，这些照片被作成超级连接形式存在，当点击该建筑物时，人们可以同时查看到这些照片。图4.历史与现状地理信息在ArcScene模块中的模拟总结ArcGIS与SketchUp软件之间的无缝结合使用，主要表现在数据转换方面，在转换过程中同时还要保存属性表格信息。这其中就要对multipatch数据格式有个深入的了解，因为这两个软件之间的数据转换都