基于SuperMap构建城市三维GIS应用平台研究

权亚楠

摘要：随着信息科技的发展，倾斜摄影测量技术在建筑工程、市政路桥、市政水暖及燃气管道工程、城市规划等领域中得到了广泛的应用，与传统实地测绘相比，不仅提高了工程数据的精准度，而且大大减少了外业工作量，提高了工作效率。倾斜摄影技术使大范围三维建模成为现实，越来越多的城市实景三维模型开始陆续建成，用户不再满足于简单的实景浏览。本文从实际应用出发，基于SuperMap提出构建某县级市城市实景三维应用平台的建设方案，论述了系统平台的建设思路、平台构建方案以及系统应用功能。

关键词：倾斜摄影;实景三维;SuperMap

一、 绪论

随着计算机、物联网以及城市实景三维模型技术的飞速发展，越来越多的城市已经开始对城市进行智慧化升级，传统的数字城市难以满足用户对日益增长的信息的进行高效的利用，三维数据凭借其立体、直观、真实的视觉效果相比于二维数据受到越来越多的关注。由超图软件公司开发的SuperMap大型地理信息系统软件平台，因其具有以二三维一体化GIS技术为基础框架，进一步拓展二三维一体化数据模型，融合倾斜摄影、BIM、激光点云等多源异构数据，赋能全空间的三维GIS应用的优势，本文将采用SuperMap作为系统的开发平台，提出一套基于SuperMap软件的城市三维GIS应用系统的解决方案，通过整理内外业获取得城市地理信息数据以及相关的业务数据，构成三维系统的底层数据，然后通过SuperMap的三维开发组件，将城市规划管理功能集成起来，实现对城市高效的管理与分析，提高整个城市规划建设的管理与决策水平。

二、三维GIS应用平台构建思路

系统建设主要分为两个方面，分别为基础地理数据的建设与系统软件的开发。三维GIS应用平台生产方案主要包括数据的采集、三维模型的制作、数据的质检以及系统研发四个步骤。其中三维GIS应用系统的数据主要来源于以下几个方面：卫星遥感影像、RCD30倾斜相机通过航空摄影拍摄的倾斜影像、现场补拍的纹理照片、实地调绘城市三维模型各种属性信息、数字高程模型，通过倾斜摄影测量三维建模还可以大大降低外业调绘的工作量。三维模型制作是构建三维GIS应用平台的基础，三维模型包含城市地形信息以及城市的实景三维模型，其中实景三维模型有具有城市建筑、城市道路和辅助修饰模型等。地形信息包含城市的地面起伏、山体、水系和植被等地貌，利用超图软件将正射影像与数字高程模型相叠加，构成城市的地形景观场景，通过创建缓存文件使其能够高速加载。三维模型的构建主要使用街景工厂、DP-Modeler软件完成，首先将RCD30倾斜相机拍摄获取的倾斜影像经过处理，导入到街景工厂中，然后通过空三操作，使影像创建连接关系，接下来进行点云构建、三角网构建、三维白模创建和纹理贴图等步骤，建成带有实景纹理的城市三维模型，建模精度能够满足平台数据采集需求。对于重点的城市中心区域，通过现场实地补拍照片，利用DP-Modeler实现精细建模，能够呈现出更加精细的纹理信息，结合软件建模功能还实现现实与虚拟相结合，在实景模型中虚拟建模实现平台的规划展示功能。建模过程中采用的重点技术如下：

1）LOD技术：街景工厂三维模型建模采用LOD技术，能够在不同层次显示模型的细节，对于城市级别数据的加载更加流畅。

2）软件综合建模：在建模过程中采用街景工厂与DP-Modeler相结合的技术，基础城市边缘模型采用街景工厂生产获取，城市中心区域采取DP-Modeler单体化精细建模技术，使其能展示更多的细节。

三、系统研发及功能实现

（一）系统研发

本系统采用C/S的技术框架，集成了数据库技术、二三维一体化技术、多媒体集成技术等。系统采用超图软件公司的SuperMap iObjects软件作为开发平台，以Visual Studio 2010为开发工具，以C#作为编程语言，结合COM开发技术，根据用户的实际要求和方案的设计进行二次开发。采用基于C/S的架构模式及复用性高的组件技术，提高平台的灵活性、开放性和扩展性。整个平台分为GIS基础功能、查询功能模块、空间分析模块、规划审批模块和应急处理模块五个功能模块。

（二）基础功能

平台通过三维建模实景展现了城市的三维场景，同时提供包括三维场景的浏览、三维量测、视觉变换、模型导入、图层管理等基本地图功能，帮助用户快速了解城市的具体情况，具体功能主要体现在以下几个方面：

1）查询功能

平台提供信息查询定位功能，用户可以通过查询具体的信息或地理实体的属性实现快速定位。用户还可以通过新建注记等方式实现兴趣点的保存，方便用户可以随时调用。具体的查询方式包括名称查询、属性查询、兴趣点查询、距离查询、面积查询、用地红线查询、地块查询等，还可以进行多条件查询，提高查询精度。

2）空间分析

系统提供针对三维模型与地形数据的空间分析，分析结果以窗口形式直观的展示给用户。具体功能包括日照分析、通视分析、可视域分析、天际线分析、限高分析、用地红线分析、缓冲区分析、楼宇替换等空间分析功能，为规划的编制审批、建设项目的审批提供决策的依据。

3）规划审批

GIS应用平台可以导入自定义的CAD、SHP等矢量类型数据，三模数据具有一定兼容性。通过导入矢量数据和三维模型数据，可以实现规划数据的分析、不同设计方案的多屏对比以及规划方案的替换等功能。具体包括方案对比、方案指标对比、二维资料联动、高度及位置调整等规划审批常用功能。

4）应急处理模块

为防止系统出现故障或供电中断等突发状况，系统提供处理发生意外状况的功能。具体措施包括备用电源设备、数据备份、数据应急恢复等功能，为系统的平稳安全运行提供保障。

结束语

本文将城市实景三维模型与二维矢量数据、地形数据、业务应用数据集中整合到三维GIS应用平台中，实现了城市的数字化、三维化、智能化，也为城市的管理与规划提供了一个高效的工具，通过平台能实现城市的是三维展示、查询、空间分析、规划审批、应急处理，为城市规划设计、管理、应急救援提供基础平台及依据。利用三维GIS应用平台，为决策者提供了方便直观的管理方式，能够对城市的建设和发展起到关键的作用，也为其他城市起到了很好的借鉴。

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