面向村镇房屋高效调查的可视化系统设计与实现

摘要：实景三维技术是对村镇房屋调查管理的重要手段，国家大力推进新农村的建设，因此村镇的可视化愈发重要。基于Cesium框架搭建村镇房屋可视化应用平台实现村镇房屋数据的可视化。将村镇房屋数据进行格式转换，采用B/S架构对格式转换后的数据实现Web端的可视化。村镇房屋可视化应用平台主要实现了房屋数据的可视化、房屋信息查询、空间量测等，具有较好的数据可视化表达效果，能够实现三维模型数据的多角度浏览及信息查询，具有较高的应用价值。

关键词：村镇房屋可视化信息查询Cesium框架

中图分类号：TP311.1

DesignandImplementationofVisualizationSystemforEfficientInvestigationofRuralHouses

WEIXin

ChengdeGeographicInformationCenter，Chengde，HebeiProvince，067000China

Abstract：Real3D technologyisanimportantmeansofinvestigatingandmanagingruralhouses.Thecountryisvigorouslypromotingtheconstructionofnewruralareas，sothevisualizationofruralareasis becomingincreasinglyimportant.BuildingavisualizationapplicationplatformforruralhousesbasedontheCesiumframeworktoachievethevisualizationofruralhousedata.Converttheformatofruralhousedata，andusetheB/Sarchitecturetovisualizetheconverteddataonthewebend.Theruralhousevisualizationapplicationplatformmainlyrealizesthevisualizationofhousedata，houseinformationquery，spatialmeasurement，etc.Ithasgooddatavisualizationexpressioneffectandcanachievemultianglebrowsingandinformationqueryof3Dmodeldata，whichhashighapplicationvalue.

KeyWords：Ruralhouses;Visualization;Informationinquiry;Cesiumframework

村镇是城乡最为重要的管理单元之一，村镇房屋是农民的物质支撑与经济基础，是从事农业生产劳动者居住的地方[1]。自乡村振兴战略提出以来，国家加大对农村的建设与发展，对高效精准的地理信息需求也在不断提高，关于村庄规划和建设的研究得到广泛关注。当前，我国村镇地区数量庞大，村镇房屋不断增加，大部分地区的乡村建设呈现无规划、房屋错乱的现象[2]。在新农村建设的进程中，村镇的面貌日新月异，村镇房屋边界、空间、信息问题一直备受广大农民的关注，因此，对村镇房屋的快速高效调查管理、及时全面展示房屋三维信息工作迫在眉睫。

本文结合三维可视化技术，基于Cesium框架搭建村镇房屋可视化平台，展示研究区域内的具有真实效果的空间场景，实现村镇三维模型等数据的展示、信息查询，为新农村的规划发展起到了关键的辅助决策作用。

1系统需求分析

将村镇房屋数据进行可视化有助于及时掌握村镇房屋信息，该可视化应用平台的核心功能是实现数据的加载、存储、在线展示等功能[3]。将所获得到的三维模型进行格式转换，将数据加载并且提供房屋数据的信息查询，展示房屋的信息。以村镇的三维倾斜数据为基础，使用Cesium开源可视化框架，实现对村镇三维模型的可视化。

基于Cesium框架，采用B/S架构设计村镇房屋可视化应用平台所需的各项功能模块，各个模块之间衔接紧密、相辅相成，搭建可视化平台[4]。平台界面包括导航栏、数据可视化展示区域，简化平台界面，促进村镇房屋调查管理方式的转变和组织管理效率的提高，辅助外业调查相关人员做出更为科学的决策，提高村镇权籍调查效率。

（1）数据资源层：实现数据的储存和与服务层进行数据的交互，存储的数据主要包括各种影像数据及三维模型数据，通过将二维数据及三维模型数据转为Cesium可以加载的格式，并存储于在数据库。

（2）应用功能层：完成平台的界面设计，功能设计等工作。平台涉及的功能，包括数据采集、数据加载、数据更新、信息查询、图层管理、空间量测等。

（3）用户层：用户层管理平台的用户，主要有普通用户与管理用户。普通用户可以利用系统实现三维模型的查看和分析管理；管理用户负责数据的更新，以及根据用户需求进行系统的升级。

本平台按照功能划分为数据可视化模块、信息查询模块、图层管理模块、空间量测模块、用户管理模块，如图1所示。

2系统总体架构

本平台基于分层设计的原则，建立规范的空间地理数据和服务框架，基于Cesium，采用标准的浏览器形式向用户提供访问平台的客户端，平台总体架构如图2所示，主要包括数据资源层、应用功能层、用户层。

3系统数据库设计

平台包含的数据类型为空间数据和非空间数据两种。空间数据主要涵盖村镇调查管理过程中需要使用到的基础地理数据和房屋调查采集的数据，非空间数据主要包括用户数据等属性数据。本系统使用PostgreSQL作为系统数据库，PostgreSQL是一个功能强大的关系型数据库管理系统，具有如下优点：速度快、总体拥有成本低；使用容易、开放源代码、可移植性强；对空间数据支持友好；支持大型的数据库、调优灵活、支持多处理器[5]。

几个核心的数据库表文件主要有补测点数据基本信息、房屋基本信息、权利人信息、用户信息。

4系统实现

4.1数据格式转换

基于Cesium搭建村镇房屋可视化应用平台，由于Cesium只能加载3DTiles格式，需要先将OSGB格式的三维模型转化为3Dtiles格式，矢量数据转化为GeoJSON的格式。

通过CesiumLab转换工具进行数据格式转换[6]。CesiumLab转换工具是市面上开源比较好用的转换工具，在数据目录下存放Data和metadata.xml文件，通过定义输出目录实现一对一的数据转换，完成倾斜实景模型到3DTiles转换，得到3DTiles三维数据格式。将矢量数据转换为Cesium支持的格式。GeoJSON是一种对各种地理数据结构进行编码的格式，基于JavaScript对象表示法（JavaScriptObjectNotation，简称JSON）的地理空间信息数据交换格式。

4.2数据可视化功能

通过图层管理进行倾斜摄影测量三维实景模型、二维数据等不同类型数据在平台上显示。

4.2.1模型添加

将OSGB格式的倾斜模型转化为3DTiles格式，通过Map类初始化用于构件模型的基本地形服务，调用primitive的add方法实现3DTiles的加载，通过tileset.json文件获取位置数据，直接在虚拟地球的底图定位到该模型，如图3所示。

4.2.2矢量数据添加

通过GeoJsonDataSource类中提供的geojson的加载方式，将采集的shp格式数据和补测界址点shp格式数据加载到Cesium平台上。

4.2.3数据采集

在三维模型上动态采集数据，如图4所示。Cesium通过注册鼠标事件使用entity类的方式进行点、线、面数据的采集，在场景中手动采集绘制，鼠标左键依次拾取房屋面外轮廓边界，鼠标右健结束拾取，通过数据采集形成一个黄色立方体包围盒。

4.3信息查询功能

在平台中点击一个房屋建筑，该建筑会高亮显示，并且显示该建筑的属性框，包括该建筑物的结构、房屋层数、建筑权属人等信息，使得用户查看建筑物的丰富信息。

通过Cesium.Scene类提供的pick方法，用户使用鼠标点击三维模型时，鼠标设置选中要素的样式以及创建选中的模型，高亮显示鼠标选中的模型，并且弹出该模型的信息框（包括坐标点、房屋信息）。

4.4空间量测功能

量测是GIS平台的基本功能，量测功能主要包括距离长度、面积等量测。通过Measure类提供的一些基本量测方法，在三维模型上使用鼠标进行对应的点、线、面的拾取，拾取完成后即可显示出所拾取对象的量算结果，包括长度测量、面积测量和高度测量功能，其中长度测量如图5所示。

5结语

基于Cesium构建村镇房屋可视化应用平台，基于构建的村镇房屋可视化应用平台实现村镇房屋数据的展示、信息查询。验证该平台具有较好的模型数据表达效果和较高的模型数据管理操作性能，基于Cesium的三维实景可视化平台具有实现快速加载与多角度浏览三维模型的功能且其模块化功能完备，具有较高的应用价值。

参考文献

[1]苏光远.基于WebGIS的倾斜摄影三维模型可视化应用研究[D].西安：长安大学，2022.

[2]朱乔利，何成威，刘亦超.面向Cesium的数字孪生场景多源数据融合可视化研究[J].科学技术创新，2023（23）：43-46.

[3]屈国兴.基于Cesium的乡村网络三维可视化系统设计与实现[D].银川：宁夏大学，2024.

[4]谈琼，张涛，丁乐乐，等.基于Cesium的多源三维数据可视化与分析平台设计与开发[J].测绘与空间地理信息，2022，45（6）：120-123.

[5]庄新宇.基于Cesium的三维战场态势推演可视化系统的研究与实现[D].北京：北京邮电大学，2024.

[6]窦世卿，梁富翔，徐勇，等.基于Cesium的地下三维管网3DTiles模型构建与可视化[J].科学技术与工程，2021，21（18）：7439-7446.