基于Skyline二三维一体可视化系统的探讨
2016-04-14彭冰王立平
彭冰+王立平
摘 要：以广州海事测绘中心现有航道海事测绘数据为基础，以Skyline作为软件开发平台，以3Dmax作为三维建模软件，对水上水下地形地貌及海事附属设施进行真实建模，构建基于二三维GIS、可量测实景展示系统，实现该航段的海事测绘成果数据的浏览、查询、发布等功能。该系统探索三维实景展示的技术方法，将大大拓展了海事测绘数据的表现力，使用户更加方便直观从系统中获取海事测绘信息，很大程度提升海事测绘的技术和服务水平。
关键词：Skyline 三维可视化 三维建模 数据分析
随着技术的发展，采用各种新技术实现二三维地理信息一体化平台展示应用，成为信息化建设的一个方向。为了探索“数字海事”的空间表达从二维提升到三维，并进一步延伸到视觉，从而为海事建设管理提供三维可视、真实可靠的地理信息环境作为辅助决策支持的技术方法，同时配合海事管理的需要和宣传展示，本文选择清远飞来峡水域作为系统的研究区域，以海事测绘的CAD数据为基础建立了二三维一体可视化系统，通过构建三维场景，以skyline viewer浏览，可展示水面水底一体化地形地貌模型、相关海事设施、标志性建筑三维模型等，提供直观立体的航行前方水下三维立体景观，能对水域进行查询定位、统计分析等，为粤北地区水路运输带来现代化的管理手段及安全保障服务。
1.技术路线
（1）数据采集与数据预处理
数据采集是指基础测绘信息数据的采集、现场影像拍摄。
数据预处理包括：从海图数据提取高程信息制作DEM。
（2）三维建模
基于遥感影像图（DOM）、数字高程模型（DEM），通过三维仿真平台DEM、DOM入库工具，实时生成地形地貌三维模型，建立地理空间参考。基于点云、现场影像、卫片，通过3DMAX建模工具，建立海事设施、沿线标志性建筑三维模型。
（3）三维场景搭建
应用max插件把三维模型转换为skyline可以支持的格式，应用skyline TerraExplorer Pro叠加到地形地貌模型上搭建三维场景。
（4）浏览应用
使用skyline viewer实现三维浏览、查询、定位等应用。
2.系统设计
2. 1系统总体架构设计
系统的架构图如下图所示，采用三层架构，分别是：数据层、数据管理层、应用系统层。
2.2数据整理与建模
2.2.1二维GIS数据整理
二维数据制作，主要包括三大部分：
①从海图数据中提取相应的等高线、等深线、河标点、岸标点数据并进行图幅接边等操作以保证数据格式转换的正确性；
②将提取的图层进行数据格式的转换，即.000海图格式转换为Arcgis支持的shp格式。
③将转换了格式的图层进行坐标转换，把原图的坐标系转换为WGS84坐标系。
2.2.2地形地貌三维建模
包括地表和水底两部分，地面部分表现岸线外拓45平方公里的地形地貌，以海图等高线和卫片为数据源；水底部分以2米格网等深点为基础，经过处理后形成数字高程模型DEM数据，结合河床高程分色情况模拟；两者间数据需融合处理，无缝衔接。
2.2.3海事设施三维建模
海事管理关注的海事设施，本项目中主要是航标、岸标，以海事测绘图定位，通过实地拍摄采集获取具体形态及表面纹理三维建模。
2.2.4沿线标志性建筑三维建模
实地拍摄飞来寺、飞霞风景区的外立面采集表面纹理。飞来寺，通过三维激光扫描获取其准确的空间外形进行三维建模。飞霞风景区，由于没有准确的地形图、建筑cad图，因此以卫片结合现场照片进行三维建模。
3.系统功能实现
本系统以skyline viewer浏览，可展示水面水低一体化的地形地貌模型，相关海事设施、标志性建筑三维模型数据，实现三维浏览动漫展示、信息查询与定位的功能。
3. 1浏览控制
浏览控制主要包括：①图层控制，系统具有灵活的图层操作功能，能够显示或隐藏图层，添加或删除图层、修改图层名称等。②三维漫游，系统可以实现对飞来峡流域360°全方位观察；可以实现平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。③浏览方式选择，可选择人行、车行、飞行、沿固定线路等模式浏览场景。
3.2信息查询
可以查询任意点的经纬度和高程，如图3所示。
4.结语
二三维一体化技术是一个涉及到从底层数据建设到上层业务应用的全新技术理念，为GIS向三维发展，快速更新提供了一条安全快速高效的道路，该系统建成后，不仅促进了涉水多源数据的统一管理，并使涉水多元数据得到更广泛的应用，为航政管理、水运工程、水利建设、应激反应等诸多工作的实施产生现实的、长远的技术支持。
参考文献：
[1]赵国梁，赵国林，吴满意.基于skyline煤层气管网三维可视化管理系统探讨[J].地理空间信息.
[2]李俊.基于Terra Explorer Pro的三维城市浏览系统开发[J].
[3]王磊，周云轩.GIS二维、三维空间信息查询功能的实现与应用[J].
