基于规划报建数据的室内外一体化三维地理场景构建＊

胡平昌，孙小权，孙毅中，孟 磊

（1.江苏省测绘工程院，江苏 南京 210013；2.南京师范大学，江苏 南京 210097）

1 引 言

目前电子报批的对象主要是建筑或市政二维CAD图形数据。但二维数据不易于审批人员批示，电子报批从二维向三维发展已成为规划管理部门的共识。但目前三维电子报批发展缓慢，出现了二三维电子报批、室内与室外建模脱节等问题。而电子报批数据中实际包含许多室内、室外要素的三维空间信息。本文将着重解决三维空间信息提取问题，实现室内外一体化场景的构建，有效解决了目前三维电子报批的问题。

2 规划报建数据分析

2.1 数据收集

规划报建分为建筑类规划报建及市政类规划报建两种。针对室内外场景构建需求，分析对象主要是建筑类规划报建数据。综合各大城市的建筑规划报建业务，建筑规划报建数据一般分为文档数据、CAD数据和表格数据，具体数据分类如图1所示。

图1 建筑类规划报建数据基本组成图

收集并整理以上规划报建数据，发现规划报建数据包含着许多建筑物室内外三维空间信息，如建筑总平面图包含的定位坐标信息、建筑物等室外三维信息及建筑平面图栋、层、门、墙、尺寸标注等室内三维信息。

2.2 数据分析

充分提取规划报建数据中三维空间信息需加强对报建数据的研究。通过分析各类型报建数据得出规划报建数据中室内外三维空间信息存在以下特征。

2.2.1 三维空间信息表达形式多样性

规划报建数据中室内外三维空间信息表达形式有图形、表格、标注、文字、符号、图例等。不同形式的三维空间信息在规划报建数据具体表现如表1所示。

表1 三维空间信息表达样式表

2.2.2 三维空间信息表达分散性

回顾国内外研究现状，儿童睡眠障碍的相关诊断标准尚不十分统一。同时，一些专有名词的概念仍比较模糊，例如如何界定、区分“睡眠问题”和“睡眠障碍”存在争议。部分学者认为睡眠问题是短期、一过性的轻型睡眠困难，但如果持续存在，并且频繁发生，影响了个体的生活、工作以及身心健康时，睡眠问题则发展为睡眠障碍。但从ICSD诊断分类来看，凡是在睡眠过程中出现的各种影响睡眠的异常表现，影响睡眠结构、睡眠质量及睡眠后复原程度的均可界定为睡眠障碍。因此，目前儿童睡眠障碍的诊断分类及相关专有名词的使用尚有待讨论、规范。

建筑物室内外某一三维空间信息分散在不同图形或文档中，例如建筑物窗户的三维信息，平面位置及尺寸大小信息在建筑施工的平面图中，高度信息位于建筑施工的立面图中。

2.2.3 三维空间信息表达规律性

各大城市传统或电子的规划报建都遵循一定规则和流程，相应报建资料都有特定分类及规范标准。因此，三维空间信息表达也存在规律性，如大量室内外三维空间信息集中在施工图数据中，建筑物室外三维信息集中在建筑总平面图中，室内的三维信息集中在各层的平面图中，高程信息集中在立面图中。

2.2.4 三维空间信息间具有逻辑关系

建筑物室内外三维空间信息存在一定逻辑关系，一个小区包括很多栋，一栋含多个层，一层含多个房间，一个房间含多个小单元间等，具体如图2所示。

图2 室内外三维空间信息逻辑关系图

3 室内外三维空间信息的提取

3.1 提取方法

规划报建中室内外三维空间信息的特征制定提取方法主要如下。

3.1.1 基于图形与标注结合提取方法

图形表达室内外要素的形状、位置，标注表达了要素的大小、名称等，结合两者可以快速获取室

内外要素三维信息。

3.1.2 按序、分步提取方法

室内外三维模型按由整体到局部、由粗到细等准则进行构建。由于三维空间信息的分散性，在提取过程中需按序、分步进行提取，如图3所示。

图3 施工图室内外三维信息提取步骤图

3.1.3 多幅结合提取方法

由于室内外三维信息表达具有分散性特征，故需通过多幅施工图或文档数据进行综合提取三维信息才能得到全面的室内外要素三维空间信息，如图4所示。

图4 墙体要素三维空间信息多幅提取方法图

3.2 提取结果

基于以上提取方法，利用CAD、GIS等技术从规划报建数据提取室内外主要的三维信息如表2所示。

4 室内外一体化三维地理场景的构建

基于以上的研究，本次室内外一体化三维地理场景的构建流程如图5所示。

4.1 室内外三维信息提取与转换

利用CAD技术从规划报建数据（施工图等）提取如表2所示的室内外三维信息，将这些三维信息按室内外各要素进行分类，将名称、尺寸注记转换为属性信息表，与对应的图形数据进行绑定，方便后期室内外三维模型的构建。

为方便快速构建室内外一体化场景，本次三维地理场景构建平台选择ArcGIS，利用其CAD转Shape数据等功能将提取的室内外三维图形CAD数据转换为Shape数据，并根据属性信息表进行图形属性赋值，如图6所示。

表2 室内外三维空间信息提取表

图5 室内外一体化三维地理场景构建的流程图

图6 窗户高度信息的提取过程图

4.2 数据配准

施工图数据的坐标基本上是相对坐标。为保证后期三维模型能够应用到当地信息化系统中，构建适合当地的室内外一体化场景需对提取的图形数据进行坐标配准。本次提取的室内外三维信息中有总平面图坐标信息，通过该信息可将室外场景要素进行坐标配准，同时为室内要素的位置提供准确参考。

4.3 数据构面及建模

施工图CAD数据缺少面的概念，导致转换到GIS数据多数为线数据。为方便快速化建模，需对室内外图形数据进行构面处理。

为适应室内外一体化场景的存储和表达，本次选用SketchUp进行三维模型构建，通过提取的室内外各要素三维信息进行快速化三维建模。

4.4 室内外一体化组织与表达

室内与室外的三维信息如上所述存在逻辑关系，本次利用该逻辑关系进行室内外三维模型数据一体化表达。通过室内部件要素构建房间，多房间加楼道构建层，各层叠加构建建筑物，各建筑物构建室外三维场景的组织方法构建出室内外一体化三维地理场景，如图7所示。

图7 室内与室外三维要素一体化组织关系图

5 结 语

本次研究证实了通过规划报建数据可以实现建筑物室内外一体化三维地理场景的构建，该三维地理场景更能辅助电子报批人员进行审批，更能直观展示出报批的项目建设前室内外的实际情况，方便规划审批部门、开发商、居住人员更好地了解项目，同时为政府决策部门提供全方面的城市管理信息，为目前开展的数字城市提供强有力的数据及技术支持，有效地提高了三维数字城市的建设效率，促进了城市建设的发展。

［1］ 刘虎，陈汉文.基于3DS MAX的校园三维模型室内外一体化制作［J］.地理空间信息，2013，2（2）：208－210.

［2］ 李德仁，刘强，朱庆.数码城市GIS中建筑物室外与室内三维一体化表示与漫游［J］.武汉大学学报，2003，1（6）：253－258.

［3］ 虞泰泉，沈泉飞.基于DSM和TDOM的城市三维模型构建［J］.现代测绘，2010，33（4）：32－36.

［4］ 郭朝霞.基于GIS的城市规划电子报批的研究与开发［D］.武汉：武汉大学，2003.

［5］ 朱庆.三维地理信息系统技术综述［J］.地理信息系统世界，2004，2（3）：8－12.

［6］ 熊汉江，戴雪峰.一种城市三维场景数据的室内外一体化组织方法：中国，CN103824327A ［P］.2014－05－28.

［7］ 周勤，叶城康，丁志敏.SketchUp建模技术在三维校园的应用［J］.山西建筑，2010，36（19）：361－362.

［8］ 王昌翰.面向规划管理的重庆都市区三维模型数据库建设［J］.测绘通报，2014，1（2）：32－36.

［9］ 尹彦.城市规划电子报批系统的设计与实现［D］.长沙：中南大学，2007.

［10］ 陈良超，向泽君.三维模型数据标准技术研究与应用［J］.测绘科学，2009，1（34）：45－47.