ArcGIS三维解决方案

ArcGIS三维解决方案

ArcGIS为3DGIS提供了全面的解决方案：

利用ArcSDE空间数据库引擎来存储和管理空间地图数据，通过Arc\lap>

ArcGlobe等桌面软件来制作准备二维、三维地图数据文件，然后通过ArcGIS

Server发布和管理地图服务，供ArcGlobe^ArcGISExplorer和Web浏览器等

客户端来访问。

与二维GIS一样,3DGIS同样包含了数据可视化、空间分析、数据管理三个部

分。Geodatabase模型将彻底支持3D,不是2.5D的可视化，而是真3D的数据对

象和要素，同时，ArcGIS还提供了处理3D数据模型的分析工具，包括3Dlireof

sitc^对象的3Dbuffering、envelopes和体积表现的可视化和三维分析。

一、地图数据组织和管理

数据是整个系统的关键,3DGIS数据包括:

主要成分

•建筑及构造物

•底图或航片/卫星图片

•数字地形模型（DEM）

视觉增强辅件：

•植物

•街景构件

•字标

动态数据：

•交通

•街灯

•树木

1、三维数据建库流程

数据准备阶段

-可获取的资源

-影像数据；（DOM、DEM……）

-矢量数据；（路网、管网、电网……）

-地名数据；（Label、Annotation...）

-模型数据;（Multipatch>SketchUp、3dMax...）

-其他GIS数据；（GDB、Shp……）

2、创建三维场景

利用桌面软件Arc#oba来创建二维场景，添加需要的各种要素，如文字标注、

街景和植被数据、三维建筑模型等等.其中三维建筑模型可以用二维底图来构建,

也可以导入第三方软件（如Sketchup、3DMAX）做好的3D模型数据。

添加文字标注

添加植被

导入3d模型

二、ArcGISServer发布地图服务

Desktop内容制作层

ArcGISServer是功能强大的基于服务器的GIS产品，用于构建集中管理

的、支持多用户的、具备高级GIS功能的企业级GIS应用与服务，如：空间数据

管理、二维三维地图可视化、数据编辑、空间分析等即拿即用的应用和类型丰富

的服务。ArcGISServer提供广泛的基于Web的GIS服务，以支持在分布式环

境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析，编辑和其它的GIS功能。

ArcGISServer主要功能包括：

支持二维三维地图可视化;除标准浏览器外，还支持ArcGISDesktop

和ArcGISExplorer等桌面客户端;可以集成多种GIS服务;支持标准的岫IS、

WFS；提供配置、发布和优化GIS服务器的管理工具;提供.NET和Java软件开发

工具包;提供通用的框架在企业内部建立和分发GIS应用；提供操作简单、易于

配置的Web应用；提供通用的GIS数据管理框架；支持在线的空间数据编辑和专

业分析;

1）通过ArcGIS桌面进行内容创建和发布

ArcGISServer利用ArcGIS桌面产品创建用来发布的地图，Globe

以及空间处理任务，然后在ArcGISServer上进行发布.发布过程既可以在

ArcGIS桌面中的ArcCatalog环境下进行，也可以在基于浏览器的ArcGISServer

管理器中完成。如果想要共享这些资源，你可以首先在ArcGISServer中使用这

些资源创建Web服务，然后通过各种客户端产品（也可以是其他的服务器）访问和

使用这些资源。

2）二维地图服务

二维地图服务提供对ArcMap文档（。mxd）内容的访问.创建地图服

务之前，必须在ArcMap中首先创建一个地图文档，然后发布为地图服务。创建地

图缓存（可选）地图缓存是在多级比例尺下预先渲染的分块的地图集合，用来提高

地图显示和使用的效率.因为地图影像不需要根据用户的请求动态实时地渲染生

成，因此缓存服务可以大大提高显示速度。然而，因为地图影像是在创建地图缓

存时预先计算生成的，因此地图缓存只能用来提供静态的地图内容.地图缓存保

存了一系列比例尺下的地图数据，每个比例尺对应一定详细程度和分辨率的地图

信息。在构建应用之前，一个好的设计首先要确定使用哪些比例尺，以及包含何

种详细程度的地图信息。ArcMap和它所包含的按比例地图显示功能可以用来生

成和维护高性能的地图缓存。

3）Globe服务

在ArcGlobe中创建的Globe文档可以发布为ArcGISServer的Globe

服务。Globe服务提供对三维地球的访问能力，我们可以交互使用三维地球，并将

它与其他地理信息叠加显示。我们可以在ArcGlobe,ArcReader和新的免费的

ArcGISExplorer应用中使用globe服务.Globe服务还可以被发布为KML服务,

被其他的可视化应用所使用。通过ArcGISServer创建自己的虚拟全球视图：通

过ArcGTobe和ArcGISServer,你可以创建完全基于自己GTS数据内容的2D和

3D虚拟地球视图，并维护变化的信息。每个GIS应用都经常需要使用自己的数

据信息，并访问特定的任务和执行操作。GIS用户必须能够基丁自口的数据构建

可视化和分析应用。

4）空间处理服务

空间处理的基本目的是为了帮助你自动完成GIS任务。几乎所有应

用GTS的地方都会包含一些需要重复执行的工作,因此产生了构建一个空间处理

框架的需求，在这个框架下,支持多步骤任务的定义和自动完成,支持工作流模型

文档的编制，以及模型的共享。空间处理还支持空间建模和空间分析功能，它可

以让我们更好的理解，分析和把握问题的方方面面。ArcGTSServer提供一个简

单的机制可以将服务器上的空间处理工具和模型发布为任务，供远程的客户端调

用，而任务本身在服务器端执行.GIS服务器提供的将空间处理模型和脚本发布

为Web服务的能力，使得它变得异常强大。这些功能可以被多种客户端访问和使

用，而不用考虑到客户端应用的类型。在上面的例子中，可以根据事故点进行电

网故障追踪.这个功能是作为ArcGISExplorer中的一个任务提供的。通过

ArcGISExplorer发送一个请求到ArcGISServer的空间处理服务，由ArcGIS

Server完成后台的分析。分析结果一方面以图形方式显示在3D地图中，另一方

面提供故障诊断报告,并进行故障点定位。

三、性能优化

由于WebGIS对数据传输效率的要求高，加上GIS系统数据量较大，为了提供

系统整体显示效率，ArcGIS提供了系列性能优化方案：

♦比例尺分级显示--以数据精度为基准,按照显示比例尺有层次的加载数

据，提升整体三维显示效率。

♦数据缓存--创建ArcGlobe创建缓存瓦片，以提高浏览速度

♦模型纹理调整

四、三维分析GIS功能

ArcGISServer提供了三维分析扩展模块，3D扩展提供了一套3DGIS功能用

于创建和分析表面.3D扩展添加了一些基于3D和地形的地理处理操作，这些操

作可以发布为Web服务。

三维缓冲区分析

五、客户端展示

ArcGISServer发布的三维地图服务，可以通过ArcGlobesArcGTSExplorer等

客户端来显示

ArcGISExplorer介绍

ArcGISExplorer是一个可以免费下载的3D高性能可视化客户端，由ArcGIS

Server提供强大的空间信息浏览功能，一一无论是2D还是3D的信息-一并提供

了强大的对数据的查询和分析任务.ArcGISExplorer通过访问ArcGISServer

提供的强大的完整的GIS功能,整合了GIS数据集与基于服务器的空间处理功能,

提供了空间处理和3D服务.ArcGISExplorer也可以使用本地数据和ArcIMS的

服务，ArcWebServices,OGCWMS和KML,具有开发性和互操作能力。ArcGIS

Explorer可以被任何个人和专业人员下载和使用。ArcGISExplorer可以访问

ArcGISServer提供的完整的GIS功能。

通过ArcGISExplorer,我们可以:

无缝的以2D和3D方式浏览整个世界的数据；集成本地数据以及来自

ArcGISServer,ArcIMS的服务和数据，OGCWMS或ArcWebServices；ArcGIS

Explorer还支持KML和KMZ格式的数据文件；通过任务进行GIS分析，如可视

化分析，建模，邻域查找和统计分析；以地图的方式回答跟地理相关的问题，并

与他人共享你的结果；使用自有的服务器上的数据和地图，并与其他服务器上的

数据联合使用

ArcGISExplorer可以使用ArcGISOnline发布的内容和功能,包括全套的地

理底图数据和图层数据以及一些帮助用户初步构建三维地球或者二维地图的核

心工具。ArcGISExplorer也支持各种各样的通用GIS数据源，包括ArcGIS地

图服务和数字地球服务，图层文件、图层包、栅格文件、shapefile文件、

geodatabase等。另外，用户还能导入GPS数据或者连接到GeoRSS来订阅数据

源。照片、报表和链接以及其他数据也能被嵌入地图，并通过ArcGTSExplnr”

新的地图演示模式来显示。

ArcGISExplorer新增了2D/3D切换的功能按钮，点击它可以自由地切换

ArcGISExplorer的2D视图和3D视图模式，从而为用户提供完整的地图可视化

控制功能。

ArcGISExplorer可以通过添加插件的方式对其功能进行扩展，添加的扩展

新功能可以直接集成到应用程序的Ribbon工具栏中。用户可以在ESRI网站上下

载大量的插件实例使用，同时用户可以通过ArcGISExplorer软件开发包（SDK）

开发自己的插件。

六、ArcGIS10三维GIS新特性

ArcGISlO提供完整三维GIS系统，如下图：

1、可视化增强

•二维缓存地图的渲染更快

-减少创建缓存的需求.

•提高了文字注记和点标注的显示性能

-内置的冲突检测避免文字显示压盖.

•提高了三维模型的显示性能

-自动的纹理处理机制

•提高了三维矢量显示性能。

-通过OpenGL模板缓冲机制（OpenGLstencilbuffers）处理环绕地

表（surface-hugging）的矢量要素

•内存缓存设置存在地图文档中

-分别为每个ArcGlobc文档设置内存缓存的大小，并为其中的各类

图层分配大小合适的内存。

•视频图层

-完全动态的视频可按地理坐标贴到AreGInbP中的地表上.这个视

频不是一个独立的窗口去显示，而是贴到了地表上。

2、创建和管理三维数据的新功能

・在ArcGlobe和ArcScene均有标准的编辑环境，可以创建和维护带高程值

（z一aware）的GIS和多面体要素

•完全基于模板编辑方式，所见即所得的编辑效果

•标准的编辑功能

-开始编辑、结束编辑、保存编辑。

-支持捕捉功能和其它高精度编辑选预（例如平行线、垂直线、偏离

和绝对XYZ坐标值）

•移动、旋转、改变尺寸和模型替换等一些列高级编辑功能

-能够将三维模型（例如COLLADA文件（3d标准格式））以multipatch

形式直接加载到三维视图中，并进行相应的移动、改变尺寸、旋转

3、三维分析功能增强

•增加了三维布尔运算

例如相交(Intersect3D)、合并(Union3D)和包含(Inside3D)

运算.(应用于闭合的multipatche模型)

•增加了创建虚拟城市工作流所需要的GP工具，

-例如Skyline和SkylineBarrier工具

•增强了现有的GP工具以更好地表现三维：

-例如，SelectbyLocation工具可利用三维距离作选择，

multipatch对象可应用于视线分析

•在三维中进行交互式测量

-沿地表距离的距离、三维对象高度、两点间的三维距离。

•三维的网络分析

•增强了三维分析GP功能

-新增26个GP工具

4、数据共享增强

・利用ArcGISServer可以方便的实现三维GIS地图和三维分析地理处理工

具的服务发布。

•增强kml支持、可以对kml实现查询，显示kml细节内容。

•动画功能支持导出高质量的视频和影像序列(一序列的帧导出到一个文件

夹)。

•能够从ArcGlobe和ArcScene中导出更大(比