公园三维GIS系统设计与实现

蔡舒翔

摘 要：本文针对公园数字管理的需求，基于计算机技术、虚拟现实技术、地理信息技术、数据库技术等，实现对数据的分析、查询以及更新，全面整合三维测绘数据，帮助使用者为三维测绘基础数据进行逻辑分析，在公园的建设与施工过程中，结合准确的三维测绘基础资料，能够有效规避施工疏漏，进一步提高公园的建设效率。论文全面分析了系统需求，对系统进行了总体架构设计和功能设计，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：GIS 三维 设计 总体架构

中图分类号：S127 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0047-02

在传统的资料管理模式中，管理流程较为复杂，无法对各个资料进行准确管理，导致其最终的管理效率极为低下，难以适应现代化办公的需求。在公园内拥有空间和非空间关系，管网、建筑物或古树等将由不同的部门来管理，如果此时仍然采用传统的人工管理方式，不同的部门及管理方式不同，将会耗费大量的时间用于沟通和交流，无法真正从资料中展现各个数据之间的联系和特征。正是由于各管理部门之间，并未进行有效的信息沟通，在公园的施工过程中，常常出现地下管线被挖断或挖坏的问题，最终导致公园停水、停电，公园无法正常开放，也极大地增加了各个部门的工作难度。

随着当今时代和科学技术的发展，现代化步伐日趋加快，这就要求我们必须结合信息技术来提高资料的管理水平，实现各类资料的规范化、自动化和科学化管理。近几年来，将三维测绘技术和计算机图形技术有机结合起来，对于实现三维测绘的现代化管理有着极大的帮助，在计算机中存储各类三维测绘数据，使用者们能够及时分享和更新该数据，同时也能够借助计算机强大的数据统计功能来分析数据，各个部门之间不仅仅实现了资源的共享，也极大地提高了其管理效率。在施工过程中，正是由于各个部门并未做出明确的测绘数据，也并未针对测绘数据进行共享，才造成了极大的资源浪费，将测绘技术和计算机图形技术有机结合起来，实现了三维测绘动态管理，进一步完成了施工的安全运行。

在当前的信息时代中，计算机技术、虚拟现实技术、地理信息技术、数据库技术等都得到了突飞猛进的发展，地理信息系统（Geographic Information System，GIS）能够利用上述一系列技术，实现对三维测绘数据的数字化存储和管理，能够借助一系列信息技术，来实现对数据的分析、查询以及更新，全面整合三维测绘数据，帮助使用者为三维测绘基础数据进行逻辑分析。在公园的建设与施工过程中，结合准确的三维测绘基础资料，能够有效规避施工疏漏，进一步提高公园的建设效率。

1 系统需求分析

1.1 系统总体设计目标

在已有测量数据基础上，开展普通房屋的三维基础测绘，完善地下管线和古树古建的基础测绘，更新公园三维基础测绘数据库，优化古树古建地理实体的三维模型，建立健全公园的三维信息系统，能够进一步提高未来公园的管理效率。

公园三维信息系统的主要原数据是基础测绘数据，根据数据入库标准，基础测绘人员录入外业数据，并将其保存到系统的关系数据库中，完成三维地理信息系统数据库的建立，为公园的管理和决策提供科学依据。

通过开展普通房屋的三维基础测绘，完善地下管线和古树古建的基础测绘，在对测绘资料进行详细的需求分析后，可以实现对测绘资料的动态管理、公园三维基础测绘数据库的同步更新，借此来提高空间数据套表结构的准确性，以及相应数据和设备信息的完整性。系统检测外业数据的合格性，并将合格的数据直接导入到三维测绘数据库中。古树古建地理实体三维模型基础上，分析古树古建地理实体的特点，优化古树古建地理实体的三维模型，将三维模型集成到公园三维信息系统中，并对公园三维信息系统进行完善扩展和优化。利用现有的先进技术，开发离线和有网两种模式的公园地理三维漫游系统。

具体来说，公园三维地理信息系统应该实现以下具体的目标：（1）具备简洁实用的系统界面，广大普通用户都能够运用该系统。（2）能够充分发挥C/S和B/S结构的兼容性特征，不同的旅游者和管理者，都能夠利用该系统满足自身的使用需求。（3）用户可以直接利用公园三维地理信息系统来查询与公园地理相关的信息，并且能够实现对公园地理空间的缓冲区分析和叠加分析，为管理者提供做出决策的数据。（4）该公园三维地理信息系统具备地质体建模功能，能够完成对测绘资料的三维地质体建模。（5）地理信息系统具备强大的信息管理功能，该系统中的数据库可以统一管理文本资料、图片资料以及影音资料。（6）地理信息系统数据维护水平较高，管理员能够及时更新和维护数据库，使得系统能够随时适应时代的发展。（7）该地理信息系统具备信息发布功能，管理者可以直接在互联网中公布旅游目的地的信息，游客可以浏览和查询旅游目的地的相关信息。

1.2 系统功能需求

系统的功能需求分析，就是找到系统在实际运用中所需要满足的功能，在前期的用户使用需求调查中，总结出地理信息系统的功能需求，将成为本次系统总体设计的基础。地理信息系统主要面对管理者和普通游客，管理者能够利用该系统来提高对公园地理信息的管理，普通游客能够利用该地理信息系统来查询关于旅游目的地的相关信息，借由其查询到的信息来设置旅游路线。相比较而言，本研究所涉及的地理信息系统更侧重于管理旅游信息，管理者能够利用该系统实现对各项信息数据的分析、评价和预测功能，极大地提高了管理者的管理效率。

2 系统总体设计

2.1 系统总体架构

公园三维测绘信息系统及其业务系统全部部署在公园管理处内网环境下，采用B/S和C/S相结合的混合模式。B/S模式业务系统及数据库、Arc GIS服务、Web服务、文档资料和软件库部署在服务器中，通过内网访问共享存储空间中的数据。C/S模式业务系统安装部署在客户端计算机中，通过内网访问服务器上的数据库和共享资料。 B/S和C/S模式的业务系统，都由客户端通过浏览器访问公园三维测绘信息系统，完成单点登录和权限认证。对于B/S系统，由公园三维测绘信息系统完成页面跳转和权限控制；对于C/S系统，由公园三维测绘信息系统完成智能部署并调用本地业务系统。智能部署包括权限控制、下载和自动部署、版本升级等功能，简化用户对众多业务系统的访问和权限控制。

B/S业务系统的用户通过平台单点登录和权限验证后，跳转到相应的B/S模式应用。C/S业务系统的用户通过平台单点登录和权限验证后，实现智能部署后加载客户端本地应用。数据库、存储系统及相应的服务部署在后台服务器，C/S系统、B/S系统以及公园三维测绘信息系统访问后台服务器提供的服务和数据。

2.2 系统功能设计

系统功能框架如图1所示。公园三维地理信息系统包含三维建模子系统、公园信息管理子系统和旅游信息平台子系统三部分。

（1）三维建模子系统。可以根据资料生成相应的三维数据，为公园信息管理子系统旅游信息平台子系统提供三维可视化支持。主要包括三维地质体建模、三维古建筑建模和三维地表建模。涵盖公园整个范围内地上、地表和地下所有要素的三维模型建模。

（2）公园信息管理子系统。主要对公园的各种资料进行规范化管理，并提供查询功能。

①信息查询功能。能够查询公园范围内的各个要素基本资料、属性以及缓冲区查询，查询结构以三维场景直观地展现。其中缓冲区查询的主要目的是查询目标要素影响的范围，使得相关改造建筑施工对公园的其他要素产生影响，造成不必要的损失。

②系统管理功能。能够维护公园三维场景中各个要素的基本信息、属性以及相应缓冲区范围，并维护整个系统的用户管理。同时，系统管理功能还能维护FTP服务器，使得公园涉及的所有资料能够在信息管理系统中统一管理。

（3）旅游信息平台子系统。主要针对游客进行地面三维场景展示，并提供查询功能。游客可以在公园终端机上进行三维漫游，了解公园的整体概貌，同时也能够查询公园内各个景点的基本信息，以及相应的公共服务设施基本信息。

3 结语

基于軟件工程方法，结合提出的数字高程建模方法，本研究设计开发了一套适合公园管理的三维地理信息系统。该系统包括3个子系统：三维建模子系统、公园信息管理子系统、旅游信息平台子系统。三维建模子系统应用本研究提出的不规则三角网数字高程建模方法，能够对公园范围内地质环境建立三维模型；公园信息管理子系统能够统一管理公园各类文档与数据；旅游信息平台子系统可以向游客直观展示公园的各种旅游资源和服务设施。本研究给出了系统需求分析、总体设计与数据库设计，并详细介绍了系统开发环境与软硬件环境设置方案。

参考文献

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[2] 李帅，孙影，苏光日.基于天地图的教育信息服务平台设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2015（5）：219-221.