地理信息系统总体设计方案V10

XXX市地理信息系统

总体设计方案

承建单住：XXX市城市规划勘测设计研究院

XXXX年X月XX日

目录

第1章前言..........................................3

1.1编写目的........................................................................3

1.2项目建设内容....................................................................3

第2章总体设计......................................5

2.1技术路线........................................................................5

2.2工作流程........................................................................5

2.3数据内容........................................................................6

2.4软硬件环境......................................................................7

第3章数据生产方案..................................8

3.1三维地形生产....................................................................8

3.1.1DEM数据整理..................................................................................................................................8

3.1.2正射影像加工.................................................................................................................................9

3.2XXXX矢量数据加工.............................................................11

3.2J数据内容...........................................................................................................................................11

3.2.2属性表结构......................................................................................................................................II

3.3XXX市域矢量数据加工...........................................................12

3.3.1数据内容..........................................................................................................................................72

3.3.2属性表结构.....................................................................................................................................13

3.4矢量房屋数据...................................................................14

3.4.1房屋面制作方法.............................................................................................................................14

342房屋面属性......................................................................................................................................14

3.5重要目标模型建设...............................................................15

3.5.1建模内容..........................................................................................................................................15

3.5.2重要目标模型建模流程.................................................................................................................76

3.5.3重要目标模型精度与效果.............................................................................................................17

354模型文件组织方式........................................................................................................................../7

第4章系统功能设计..................................18

4.1功能列表.......................................................................18

4.2功能点说明.....................................................................18

421地图操作模块..................................................................................................................................18

4.2.2查询..................................................................................................................................................79

4.2.3数据编辑..........................................................................................................................................20

4.2.4空间分析:........................................................................................................................................20

第5章进度安排.....................................22

第1章前言

1-1编写目的

本文档是为XXX地理信息系统项目而编写的总体设计方案。用以说明木项

目的工作任务、作业流程和作业方案，明确项目开发工作的进度安排。

适用读者：

建设单位有关人员

承建单位有关人员

1.2项目建设内容

围绕上述建设目标，借鉴传统沙盘的形式和功能，参考现有地理地理信息系

统的技术架构和应用模式，项目建设内容划分如下：

（I）数据建设：以XXX市城市规划勘测设计研究院现有大比例尺基

础地形图数据为基础，建立XXX市三维地理空间基础数据；制

作重要目标三维模型；整理和制作专题信息。

（2）系统开发：系统功能主要包括场景可视化、场景操纵、查询定位、

空间分析、信息标注和分析结果输出等，同时提供专题信息的导

入和录入接口。

（3）平台搭建：一期成果运行于单机环境，需要高性能计算机、三维

地理信息系统平台、投影系统，其中投影系统采用建设单位现有

设备，高性能计算机由建设单位另行采购，三维地理信息系统平

台由承建单位代为采购。

各项任务的层次关系如下图所示：

3

场景可视化，场景操纵

查询定位，空间分析，分析结果输出>系统开发

信息标绘，军事信息导入和录入

XX市三维地理空间基础数据

重要目标信息数据建设

专题信息

高性能计算机

三维地理信息系统平台>平台搭建

投影系统

图1-1本项FI建设任务的层次关系

第2章总体设计

2.1技术路线

项FI根据xxx的实际需求，基于我院现有xxx市数字高程模型数据和航空遥

感影像成果，建立XXX市域的三维地形地貌，生成XXX市房屋三维模型，并在三

维场景上制作叠加重要目标三维模型，XXX市十区二市二维矢员数据，在此基础

上采用Skyline公司的产品TerraExplorerDevelop开发三维XX地理信息系统,

提供XXX市三维场景的显示浏览及军事信息的查询分析等功能。

系统所涉及的应月数据主要包括军事专题数据及可视化数据（空间地理数

据及索引关系数据）。为保证可视化系统的访问速度，木项目中数据采用文件型

方式进行管理。

2.2工作流程

1首先将已调色配准后的航片以及高程数据（DEM）加载在到TerraBuilder中，

并对这些数据的格式进行转换生成VPT格式的文件，形成TerraExplorerPro

所需要的三维地形场景。

2对于重要目标地块（XXX石化厂和XXXXX机场：以1：500基础地形图为定位基

础在三维建模软件中制作max格式的三维模型数据，并转换为.x格式的文

件。

3对相关的GIS矢量数据进行加工整理，包括XXXX和XXX市域的地形图，形

成符合应用需求的ArcGTS格式的shp文件。

4在三维地形场景基础上，叠加相关的GIS矢量数据库和重要目标地块，形成

fly格式的工程文件，供XXX地理信息系统调用。

整个流程如卜.图所示：

5

图2-2技术路线

2.3数据内容

系统所涉及的应月数据主要包括专题数据及可视化数据(空间地理数据及

索引关系数据)。为保证可视化系统的访问速度，本项目中数据采用文件型方式

进行管理。

需要加工制作的数据内容及构建方法列表如下:

序数据库制作数据资料基础比例尺构建方法

号数据内容

类别

1三维地三维地形废转换为含配准信息的，符合1：2000基于规勘院现有

形地貌(DEM)TErrabuider格式的DEMDEM和DOM数据，

三维影像走匀色、调色、含配准信息的利用terrabuilder

(DOM)tiff格式平台构建mpt文件

2三维建不带纹理的闭合房屋面状shp数据1：2000基于1：2000闭合

筑白模建筑白模房屋面数据在系统

库中实时生成

3重要目三维建构筑重要目标所在地块的1：50()1：500以1:500地形图作

标模型精细模型地形图为定位基础在

库3DMax中构建

6珠三角地级市境界珠三角基础地形图1：10000在现有珠三角矢量

矢量地县市界线数据基础上整理加

图镇界线工

水系

路中线

重点地名注

记

7XXX行政区界XXX市全市域1：2000地1：2000在规勘院现有基础

二维形图地理信息基础上提

道路中心线

GIS数取、加工转换获得

重点单位

据库

道路注记

水系注记

地名注记

表2T数据内容列表

图2T数据内容

2.4软硬件环境

软件环境:

软件名称软件配置

操作系统Windows2000/XP

三维开发引擎TerraExplorerPro5.1

三维建模工具3DMax9.0

系统开发平台VisualStudio2005

硬件环境:

硬件名称硬件配置

硬盘剩余空间>=500G

CPU>=800MHz

内存>=1024M

显卡独立显存＞=256M,

7

第3章数据生产方案

3.1三维地形生产

将已经纠正的航片以及高程数据(DEM)加载在到TcrraBuildcr中，并对这

些数据的格式进行转换，然后进一步生成MPT格式的文件，形成TcrraExplorcr

Pro所需要的XXX市三维地形场景。

其中TerraBuilder所支持的栅格影像有：TIFF,GeoTIFF(.ITIFF),JPEG2000,

NITF,ERDAS,IMAGINE(.IMG),MRSid(.SID),ER-Mapper(.ECW)以及NIMA

(CIB,ADRG和CADRG)等。

所支持的高程数据格式一般是Tiff或者ASCII文件，通常以常规格网或者是

不规则格网的形式给出。

构建三维地形主要是加工整理该区域的数字高程模型数据和正射影像数据，

工作重点在正射影像的加工处理上。

3.1.1DEM数据整理

规勘院现有的数字高程模型数据是1999-2003年的用VirtuoZo所生成的1：

2000比例尺数据，覆盖XXX十区二市。DEM需要编写程序进行坐标配准并转

换为TcrraBuildcr接受的ASCII数据格式。

nly

图3-1DEM数据范围

3.1.2正射影像加工

规勘院现有的航片是1：2000彩红外正射影像，数据基本情况如下表:

内数量分辨成图

覆盖范围数据总量格式

容（幅）率年代

彩XXX市老八区、番0.2

红

禺区和大部分花都米1999

外Tiff

期区，覆盖面积共年

正

7785.6平方公里

射95359535*58

影部分覆盖增城、从化0.2000

篇=554G

像2市米

ECW

年

图

表3-1正射影像唁息

9

图3-21999-2002年DOM数据范围

规勘院现有影像数据都已带有配准空间信息，要把现有航片加工为符合

terrabuilder构建三维地形的数据，首先要将覆盖增城和从化地区的ccw格式

的影像转换为tiff格式，然后用匀光处理软件ImagcPRO进行匀光处理，消除影

像图幅之间的色彩不平衡现象，最后在photoshop平台下做色彩调整，将彩红外

影像调整为适合正常视觉感受的真彩色影像。

图3-3正射影像处理流程

3.2XXXX矢量数据加工

xxxx基础地理数据在本项目中主要用作背景图层，提供位置参考，根据

规勘院现有数据加工整理获得，仅提供属性自带属性项。

3.2.1数据内容

珠

三

角

道路名称注记

矢

量

注记数据水系注记

数

据地名注记

内

容

线状数据道路中心线

图3-4珠三角矢量数据内容

3.2.2属性表结构

水系面属性

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

1FCODE4字符水系

表3-2XXXX水系面属性结构

行政区界面属性

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

1FCODE4字符水系

2MC20字符行政区名称

表3-3XXX水系面属性结构

注记图层属性

重点单位注记要求合并成一个词，不允许有分散字出现，以满足GIS查询需

要。

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

11

1FC0DE4字符

2TEXT_ANGLE13.6双精

3TEXT_SIZE13.6双精

4TEXTSTRING254字符

5ID11.0双精

表3-4XXX注记层属性结构

道路中心线属性

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

字符

1FC0DE44800该属性为图层编码

字符

2道路名称20

字符

3等级类别101-主干路，2-次干路，3-街，4-卷

字符

4日期20

材料10字符

5

6载重6.2双精

7限高6.2双精

限速双精

86.2

路宽双精

96.2

10路长8.2双精

11道路走向10字符

表3-5XXX道路中心线属性结构

3.3XXX市域矢量数据加工

3.3.1数据内容

由于XXX市域的矢量地图是本项目的应用重点数据，为了满足用户在不同

视角下浏览数据的需要，我们把常用的几类数据如道路中心线、地名、注记等数

据按照分别在1：500>1：2000>1：5()0()基础地形图上提取制作，形成不同精

度等级的数据。其中而状数据只提供行政区界面，水系而和绿地面通过三维地形

表达。加工制作的XXX市域矢量地图数据内容如下表所示：

面状数据行政区界面

二

维-线状数据道路中心线

矢

量道路名称注记

数

据注记数据

水系注记

地名注记

图3-5数据的分层命名规则

3.3.2属性表结构

基础地理数据在本项目中主要用作背景图层，仅提供位置参考，没有专题属

性，只有常规自带属性项，但考虑到此次更新的基础地理数据以后的可能潜在用

途，图层内容尽量细分带属性。

行政区界面属性

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

1FC0DE4字符水系

2MC20字符行政区名称

表3-6XXX行政界面属性结构

注记图层属性

重点单位注记要求合并成一个词，不允许有分散字出现，以满足GIS查询需要。

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

1EC0DE4字符要素编码

2TEXT_ANGLE13.6双精

3TEXT_SIZE13.6双精

4TEXTSTRING254字符

5ID11.0双精

表3-7XXX注记层属性结构

道路中心线属性

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

1FCODE4字符4800该属性为图层编码

2道路名称20字符

13

3等级类别10字符1-壬十路，2-次十路，3-街，4-巷

4日期20字符

字符

5材料10

6载重6.2双精

7限高6.2双精

8限速6.2双精

9路宽6.2双精必

10路长8.2双精

II道路走向10字符

表3-8XXX道路中心线属性结构

3.4矢量房屋数据

建筑白模是系统通过1：2000基础地形图实时生成，因此需要加工整理相关

房屋面数据。

3.4.1房屋面制作方法

XXX市城市勘测信息系统中的房屋面是闭合数据，但是不带属性信息，每

栋房屋的属性挂在房屋的中心点上。要构建建筑白模需要将包括建筑楼层层数在

内的各种属性信息挂接到相关1：200()房屋面数据中。我们通过自行开发的程序

实现自动将房屋中心点.1.的房屋属性转到房屋面」一。

为了避免重要目标区域白模和精细模型重复的问题，把矢量白模所需要的房

屋面数据分为两个独立图层。其中重点目标区域(白云国际机场、黄埔石化厂、

内环路以内重要目标)的房屋面为一个图层，非重要目标区域的房屋面则单独形

成另外一个图层文件。对应关系如下图所示：

建筑矢量白模非重点区域矢量白模重点区域矢量白模

3.4.2房屋面属性

序号字段名类型和长度属性内容字段说明

iFC0DE4字符

2A_门牌16字符

3A道路名40字符

4A_结构2字符

5A一层数3整数

6A_面积14.3双精

7A_单位名40字符

表3-9XXX房屋面图层属性结构

3.5重要目标模型建设

3.5.1建模内容

重要目标是指对XXX地区军事、经济、民生有重要意义的目标，初步估计约

70个。其中一期需要完成的重要目标有：（1）内环路内的所有重要目标；（2）

XXX机场；（3）XXX石化总厂。

重要目标的属性集中在专题信息中提供。因此，重要目标三维护模型的属性

只包括目标名称。

图3-6XXX机场区位

XXX石化总厂：厂区范围2.28平方公里内的石化生产建构筑物，范围见下图:

15

图3-7XXX石化工总厂区位

3.5.2重要目标模型建模流程

采用3DMAX软件来进行重要目标精细建模，具体流程是：首先以1：500地

形图为基础，利用数码相机对所选择的建构筑物进行数码拍摄；然后在3DMAX里

建立模型，并通过烘焙把光影明暗固化到模型贴图上，格式为max；最后利用其

扩展模块转换成.X的格式；导入系统并精确定位。

对于每个具体的重要目标，可根据实际情况，对建模方法作合理的调整。

（1）内环路以内重要目标三维模型。内环路以内（面积接近40平方

公里）所有建筑物按重要目标要求来建模，以XXX市”数字详

规”现状模型为工作基础，对房屋模型进行适度的简化，删除

环境配置元素。

（2）XXX机场。XXX新机场建模要素为航站楼、管制塔、维修机

库、供油工程等建构筑物。

（3）XXX石化总厂。XXX石化总厂现有一套1:350实体模型，该沙

盘准确重现了XXX石化总厂的平面布局，房屋、设施的形态、

体量，与厂区现状完全相符，并从专业的角度对油罐、管道等

设施进行了合理的抽象和综合表达。XXX石化总厂的三维建模

以1:500地形图为空间定位基准，以1:350实体模型为模型细节

依据，并根据现场照片确定模型的色彩和总体氛围。

3.5.3重要目标模型精度与效果

重要目标三维建模以1:500地形图为工作底图，建筑外轮廓线对应1:500地

形图，建筑高度根据地形图的层数推算，确保模图平面位置、体量和空间关系正

确。建构筑物的细部如门窗、幕墙、装饰构件等用贴图表达，外部特征与现状基

本相符。对于复杂的建构筑物，进行必要的抽象和综合，忽略不重要的细节。

3.5.4模型文件组织方式

整个地块以独立建筑为单位导出.x文件，每栋建筑相应的坐标构成shp格式

的点文件，以地块名为目录命名存放于一个目录下。在系统中加载该shp文件实

现相应精模的加载。

17

第4章系统功能设计

4.1功能列表

该系统作为整个系统的数据平台基础，一方面提供三维电子地图信息，一方

面作为系统管理对象即各类企业的三维载体，主要满足用户全方位查询浏览所管

辖区域的企业分布、整体环境以及信息查询等功能，具体功能设计如下:

功能模块功能点描述

灵活的三维控件及鼠标与键盘方式下的三维地图

地图浏览

的放大、缩小、移动、方向控制与地物选择功能。

展现了局部三维场景和全局二维平面地图位置，并

导航图

实现二者的联助

可加载导入二维图层或三维模型数据，并对区层的

地图操作图层管理显示状态、显示顺序及属性（如线条颜色、注记大

小等）进行设置。

图层输出将选中图层导出为相应的矢量或影像格式。

同时启动两个三维地图窗口显示当前场景，窗II间

双屏显示控制可进行信息传递并可独立操作，从而实现同一三维

场景不同分辨率的显示效果。

定位双击图层或对象可以移动到目标地物

查询实现图形和属性之间的q查

查询属性表显示选中图层的属性列表

视点设置设置相应的视点坐标，双击可以实现该目标的定位

视点快照对感兴趣的场景输出为图片

可以节点方式显示地物，并实现地物在垂直与水平

三维图形编辑图形编辑

方向的移动、删除与修改。

测量水平距离

测量垂直距离

测量空间距离

测量水平面积

空间分析雷达覆盖范围分设定某•危险目标点及方向等相关参数，分析显示

析出该目标在三维方向上所威胁影响到的范围。

实现两点之间，或某点在划定区域内的可见范围分

可视域分析

析°

对三维地形上给定线段实现对应地形的横断面分

剖面分析

析及结果输出。

表4-1XXXXX地理信息系统功能模块列表

4.2功能点说明

4.2.1地图操作模块

系统采用三维数字地形模型，显示方式真实直观，地图操作模块采用人性化

设订理念，通过简洁的方式向用户提供灵活的地图浏览操作手段以及实用的地图

控制功能，主要分为以下两类：

缩放：通过鼠标滚轮滚动方式自由缩放三维地貌。

旋转：通过鼠标的拖拽动作，实现对三维视景任意角度、任意方向的旋转、

平移。

回正：当三维视景处于任何倾斜状态时，回正功能能够实现对三维视景的水

平及垂直方向的回正；

居中：通过鼠标双击三维视景上的某一兴趣点，使该兴趣点自动在视窗居中；

三维浏览：环绕飞行功能可以让用户以屏幕中心点为中心，做三百六十度环

绕飞行，可从不同的角度查看目标，以便更加全面的查看对象。浏览工具包含转

动倾斜模式、旋转模式和滑动模式三个功能，并与键盘相接合，实现在三维视景

上的自由飞行。

双屏显示：可以同时启动两个三维地图窗口显示当前三维视景，窗口间可进

行信息传递并分别独立操作，从而实现同一三维场景不同分辨率的显示效果。

4.2.2查询

能够按照名称查询相应地标信息，并在地图上直观定位，支持模糊查询方式;

坐标定位：输入经纬度坐标，直接在三维场景中定位该点；

标绘：能够在终端系统进行的点、线（直线、多段线）、面（圆形、多边形）

及文字信息标绘，所有标绘信息能够在终端本地进行存储，各终端独立保存自己

的标绘信息；

风格设置：作为终端系统，能够以基于图层的管理方式独立地控制以下图层。

a）经纬网格：设定经纬网格的可见性以及显示风格；

b）三维地形：设定三维地