房產測繪三維場景數據網絡發布關鍵技術研究

崔洪　葉小飛

摘要：本文基于筆者多年從事房產測繪的相關工作經驗，有感于WebGIS的快速發展，提出了一系列基于WebGIS房產測繪信息三維可視化的關鍵技術解決策略，論文首先分析了基于WebGIS的房產測繪信息化的概念，而后探討了與之相關的關鍵技術，進而梳理了國內外房產測繪系統存在的問題，最后筆者凝練了需要研究的四個關鍵技術方向，全文是筆者長期在房產測繪實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：WebGIS房產測繪三維信息化

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0044-02

在我國，房地產業已經成為國民經濟的支柱產業，對經濟的發展和經濟結構的調整都發揮著越來越重要的作用。而房地產管理中一項重要的基礎性、服務性工作—— 房地產測繪，為房地產開發、經營以及交易提供基本的信息服務。因此，在信息化的背景下，依托新的信息技術發展和完善房地產測繪信息管理系統，是房地產測繪信息化建設的重要內容，也是房地產測繪信息管理的現實需要。

1概述

1.1 房產測繪信息及其特點

地理景觀對象從空間認知上可以分為兩大類：一類是以場為基礎的對象，如地形、土壤種類分布等，這類對象在空間上連續分布；另一類是以離散實體為特性的對象，如房屋、樹等，這類對象以獨立的個體而存在。房產測繪信息包括房屋及附屬建筑物、各類界線（房產界線、境界線）、各類房產要素相關點（控制點、界址點、境界點）、交通要素（公路、鐵路等）、水體要素、綠化用地、其它要素等。但其中主要和最重要的組成部分無疑是房產建筑物。房產建筑物邊界清晰、功能完整屬于離散實體的范疇。故而，房產測繪信息的主體信息—— 房產建筑物應該屬于離散實體的范疇。房屋的特性除了離散性外，還有一大特點就是大多比較規則且具有相似性，尤其是大多數小區中的房屋形狀、樣式、外觀基本相同。

1.2 基于WebGIS的房產測繪信息三維可視化的概念

可視化（Visualization）是指在人腦中形成對事物、現象的心像，是一個心理處理過程，促使對事物的觀察力及建立概念等。三維可視化，是指運用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據和運算結果轉換為三維圖形，并在屏幕上顯示出來等一系列進行交互處理的理論、方法和技術。房產測繪信息三維可視化是三維可視化技術在房產測繪領域的具體應用。房產測繪信息二維可視化是指利用計算機圖形學、可視化技術、虛擬現實技術等以三維可視的形式表達房產測繪信息。房產測繪信息三維可視化應遵循著突出房產要素，淡化其他要素的原則進行。因此，房產測繪信息三維可視化研究的重點應放在房產測繪信息的主體部分—— 房產建筑物的三維可視化上。基于WebGIS的房產測繪信息三維可視化是指在WebGIS的環境下實現房產測繪信息的三維可視化。也就是說，用戶可以通過Internet實時查看自己關心區域的房產測繪三維場景。其核心問題是如何在WebGIS環境下實現房產測繪信息區域三維場景的實時構建。

2相關技術研究

2.1 GIS技術

地理信息系統（Geographic Information System簡稱GIS）是管理和研究空間數據的技術系統，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數據的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。

2.2 可視化技術

可視化（Visualization）是20世紀80年代后期由美國科學家提出并發展起來的一門新興邊緣技術。所謂可視化，就是對人腦印象構造過程的一種仿真，以支持用戶的判斷和理解，具體的說，它將科學計算過程中及計算結果所產生的數據轉換為圖形或圖像信息。并可進行交互式分析。可視化技術成為信息爆炸時代人類分析和駕馭信息的有力工具。

2.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術（VR）是當前計算機圖形學的熱點，首先應用在軍事和航空領域，在技術產業化后，才被廣泛應用到各個領域。虛擬現實技術的發展速度可以與電腦技術的發展速度相比擬。虛擬現實技術是三維可視化的主要應用技術，也將可能成為GIS三維可視化的核心。

3技術難點研究

3.1 房產測繪信息三維場景WebGIS上實時構建難以實現

近年來，國內外關于地理信息可視化的研究主要集中在數字地面模型（DTM）和城區景觀可視化的研究上。這方面的研究現在已取得了很多成果。諸如用數字形態學、分形學、小波理論等新興理論和方法對三維建模和數據結構的改進和優化。

在二維場景的動態構建領域，有些研究僅實現了地形景觀的動態構造，對于二維建筑物景觀的實時構建則難以取得滿意的效果，在WebGIS上實時構建則存在更多的問題，不光是要考慮二維景觀的視覺效果，還要考慮三維景觀的數據量及生成效率等。目前，二維建筑物景觀的實時構建方面主要有以下技術。

（1）有學者引入了數字表面模型（DSM）進行了二維建模。但DSM方法更適用于連續（場）的二維模型的構建，在對離散實體的三維建模方面較欠缺。而且構建方法復雜，二維視覺效果一般。（2）有學者提出有CSG（幾何構造體）要素或其他組合來表達城市建筑物。但CSG要素只能表達外形相對規則的建筑物，難以表達外形復雜的建筑物。更為主要的是，此方法采用的柵格的三維數據結構，構造成的三維景觀數據最巨大，不適于WebGIS環境的要求。（3）有學者提出手工構建單個小區域三維景觀，組成區域三維景觀庫，再將這些景觀進行組合在WebGIS上生成用戶關心的任意區域的三維場景。此方法不失為WebGIS環境下三維建筑物景觀動態構建的一種有效的方法。

綜上所述，房產測繪信息三維場景的WebGIS下自動構建還存在很多急待解決的難點問題。

3.2 傳統枝術下房產測繪信息三維成果發布困難

目前廣為采用的可視化包括兩大類：一是利用現有的可視化軟件，如IBM Visualization Data Explorer或結合Open Inventor等可視化系統。在建模時就考慮到數據模型要適合可視化軟件的需要，必要時要進行轉換；另一類是從底層開發專業性較強的三維可視化系統。通常是由Visual C++結合OpenGL來開發。傳統技術的缺陷在于軟件的開發周期長、投資大、數據兼容性差，尤其突出的問題是開發成果的發布問題。傳統技術所開發形成的成果不能夠實現網絡發布，這大大地限制了軟件的發布范圍，同時也造成了信息傳遞的滯后，由于地理信息自身所具有的時間特性，這甚至會造成信息的失效。這在當前這個信息快速發展的時代是格格不入的。

3.3 現有的網上房產測繪三維場景沒有和房產平面圖有機結合

目前有些房產網站已經推出網上三維看房的業務。用戶可以在三維場景中欣賞三維可視化小區、樓盤顯示，還可以考察小區的外觀形狀、綠化程度、公共場所等，使得用戶通過WebGIS瀏覽就能獲得身臨其境的感受。

然而這些網站大都是通過文字鏈接的形式鏈接到某三維場景，而沒有提供通過房產平面圖鏈接到某房產三維場景的服務，導致用戶無法直接感受某小區或樓盤的地理位置。用戶購房最關心的地段問題沒有得到有效的解決，這正是此類網上三維景觀瀏覽的致命弱點。

3.4 現有的網上房產測繪三維成果只能提供瀏覽功能

現有網上房產三維場景中的功能非常有限，一般只是提供三維景觀的瀏覽功能的，無法使用戶直接在二維場景中查詢到所關心實體的屬性信息，更無法根據自己知道的信息查詢到相對應的實體。

4關鍵技術方向探討（圖1）

4.1 實現WebGIS上實時提供房產測繪區域三維景觀

三維可視化技術在各行各業的應用已經漸漸展開，在房產測繪領域也有著普遍的應用。三維可視化技術在房產信息管理的管理模式、信息應用范圍和展示手段、成果輸出等方面都帶來的卓有成效的影響。目前房產測繪三維景觀在Internet上的構建還停留在靜態水平，也就是說如果需要某FX域的二維景觀，則要預先構建，不能做到實時生成。研究的核心問題就是WebGIS環境下用戶關心區域的三維場景實時構建，在系統支持下，不僅可以做到三維場景的實時構建，而且可以在WebGIS上實現。

4.2 實現房產測繪三維成果的快捷發布

已有的房產測繪三維景觀往往是通過OpenGL等傳統三維可視化技術構造，而這樣生成的三維成果一般都不能夠實現網絡發布，這大大地限制了三維成果的發布范圍，同時也造成了信息傳遞的滯后，由于信息的時效性，甚至會造成信息的失效。

房產三維場景網上發布的研究是利用WebGIS平臺解決傳統房產三維成果發布困難的窘境，使得房產三維場景可以廉價、快捷、有效、及時的通過Internet的呈現的廣大用戶面前。對房產信息管理的管理模式、信息應用范圍和展示手段、成果輸出等方面將帶來革命性的變革，對于改變傳統的房產信息管理工作方式，使房產信息管理更加自動化、更加富有表現力方面，具有相當廣泛的應用前景。

4.3 滿足用戶網上三維看房的要求

目前有些房產網站已經推出網上看房的業務。但大多數觀看的都是二維的房產平面圖。此類看房網站雖然可以滿足用戶查看地段及周圍環境的要求，但終究無法提供形象、直觀的三維場景，使用戶有身臨其境的感受。本系統可以根據用戶的要求實時生成三維房產測繪場景，并通過Internet實時發布到用戶的瀏覽器。并且可以瀏覽、飛行、鳥瞰該三維場景，同時提供空間查詢功能。可以滿足大多數用戶不到現場就能看房的要求。

4.4 為數字城市的研究提供借鑒

數字城市的基礎之一是地理空間數據，包括二維數據和三維數據。二維數據的可視化問題已基本解決，剩余的問題屬于藝術的范疇，二維數據的可視化或者說虛擬現實技術目前仍是一個難點。如何高效逼真地顯示“數字城市”是急待解決的一個問題。

房產測繪的任務絕大多數是在城市中開展，房產測繪信息的主體是房產建筑物。而數字城市建設的核心任務之一就是建筑物的三維可視化，因此房產測繪信息二維可視化的研究對于數字城市的建設可以提供借鑒。