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1、基于Skyline的太湖流域水环境三维GIS系统设计与实现研究 摘要:三维GIS具有多维信息处理、表达和分析的特点,可为流域水环境管理与决策提供强有力的GIS支持。介绍了Skyline的软件结构及功能,重点研究了太湖流域水环境三维GIS系统组织、发布和应用技术,实现太湖流域水环境监测数据在三维电子地图上的真实展现。 关键词:三维;Skyline;GIS;太湖流域 1引言 GIS是处理空间信息的强大工具,已在资源、环境、石油、电力、市政管理、城市规划等众多领域发挥着巨大作用。当前GIS的研究成果和应用系统主要集中于描述二维空间信息,各项技术已较为成熟。但由于二维地理信息系统
2、将实际的三维事物采用二维的方式表示,具有很大的局限性,大量的多维空间信息无法得到利用,不能给人以自然界的本原感受。随着计算机图形学和硬件技术的迅猛推进,三维GIS成为当今GIS发展的重要趋势。由于水环境信息流域性的分布,需要强有力的GIS支持。本文旨在研究基于Skyline软件构建太湖流域水环境三维GIS系统。 2Skyline软件结构及功能 本系统采用Skyline作为三维GIS平台,Skyline是目前国际上应用最广泛、技术最领先的三维GIS平台,由TerraBuilder、TerraExplorerPro和TerraGatesare三个相互独立的子系统构成,分别实现数据
3、合成、数据发布、数据展示三大功能。 TerraBuilder用于融合大量的影像、高程和矢量数据,以此来创建有精确坐标的三维模型地形数据库,为三维地理信息系统提供基础地形数据。TerraBuilder通过叠加航片、卫星影像、地形数据、数字高程模型以及各种矢量地理数据,可以迅速方便地创建海量3D地形数据库。 TerraGate是一种强大的网络数据服务器技术,用来管理如何同时传输海量数字地形数据到众多终端用户。其提供了一个平台来启动由TerraBuilder及TerraExplorerPro创建的很多应用,并且提供了数字地球接入功能,使得众多网络应用具有了地理信息参考的功能。该服务器软件与
4、一般视频流的主要区别在于,能在互联网上通过可变带宽来无缝接入,而不会受到网络连接的反应时间或中断的影响。 TerraDeveloper软件开发工具以ActiveX控件形式提供丰富的应用客户化定制功能。开发人员可在TerraExplorerPro环境中,利用TerraDeveloper开发工具,集成TerraExplorerPro软件系统的全部功能,开发自己的3D可视化应用系统。客户化开发的系统可以是应用程序,也可以以HTML网页形式实现。TerraDeveloper可以为基于台式机、笔记本、网络或无线解决方案的PC机应用系统扩充强大的三维地理空间处理接口功能。4 3系统设计
5、 太湖流域水环境三维GIS系统综合应用了空间三维技术与GIS技术,对太湖流域水环境监测信息进行模拟仿真,实现多视角、多层次的三维显示,同时实现了地形模型与用户的交互访问。系统包括三个方面的内容:流域数据中心、三维可视化场景、集成系统平台。 (1)水环境数据中心:由太湖流域水环境监测数据、污染源数据、主要比例尺基础地理空间数据、环境要素地理空间数据、卫星遥感正射影像数据、航空遥感正射影像数据、三维地形数据组成。 (2)三维可视化场景:利用三维GIS平台Skyline实现在太湖流域高精度三维电子地图上的信息发布展示功能,根据太湖流域航空影像、卫星数据、数字高程模型创建太湖流域三维地形景观
6、数据库,创建三维交互式环境,为太湖流域水环境信息的立体化分析和空间展现提供支持。 (3)集成系统平台:系统采用Bs结构,应用.net2008调用组件、开发包开发三维GIS系统,实现三维地理信息的任意浏览、自动飞行、监测点位分布展示、三维模型叠加显示等功能,要求具有与数据的集成交互功能,能通过三维GIS操作直接完成对数据、视频、报表等信息的查阅。 4三维场景的实现 在本系统中,我们通过收集资料、数据预处理、建立三维地形、精确建模、系统集成等一系列步骤建立太湖流域水环境三维场景。Skyine软件使用方面,主要是采用TerraBuilder产品融合完成太湖流域高精度的影像和高程数
7、据,采用TerraGate实现三维地理数据的网络化发布,采用TerraDeveloper的ActiveX控件接口在客户端实现基于Web方式的三维浏览。 4.1三维地形数据建立 太湖流域水环境三维地形数据的建立需要高程数据、矢量数据、航空和卫星影像数据四类。航空和卫星影像数据经过坐标系的确定与配置、投影转换、金字塔生成、数据加载、黑边处理、白边处理、影像裁剪等处理过程,最终叠加矢量数据和高程数据合成三维地形数据。影像数据坐标系的配
