數字城市建設中的三維數據編碼標準研究

吳 列 高文娟 周滔滔

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610021)1;

(四川測繪地理信息局測繪技術服務中心，四川 成都 610031)2;

(達州市住房和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設局，四川 達州 635000)3

1.引言

數字城市是以地理空間框架為定位基準，集成了城市自然、社會、經濟、人文、環(huán)境等綜合信息，數字城市是推動整個國家信息化的重要手段，是智慧城市的基礎。二維數字城市建設在處理一些涉及三維信息方面的城市規(guī)劃、市政管理、應急響應問題時存在著諸多局限，研究和開發(fā)服務城市各個應用領域的城市三維地理信息系統(tǒng)受到人們的關注，但三維地理信息系統(tǒng)要管理地形、影像、三維城市模型及其紋理數據，3DGIS的數據量多是二維GIS數據量的幾百倍，甚至是上千倍。對于一個城市來說，這些三維數據往往達到TB級，如何組織和管理這些數據是目前3DGIS的核心問題，有效的數據編碼標準是提高組織和管理的有效方法。

2.三維數據編碼原則

三維數據編碼是為了實現(xiàn)計算機管理，對管理對象用數字給予規(guī)則定義，以便于計算機的識別和管理，主要遵循以下基本原則。

繼承性 (標準化):進行分類和編碼時，最好繼承現(xiàn)有的規(guī)則，如:國際標準、國家標準和行業(yè)標準并進行吸收和利用。

唯一性:編碼的唯一性決定了數據的唯一性。

實用性:編碼規(guī)則既要符合邏輯性、科學性和合理性，又要同時滿足直觀性、易用性，過代碼可初步獲取編碼對象的基本信息。

統(tǒng)籌性:梳理編碼對象的各種分類方法，統(tǒng)籌考慮采用不交叉的屬性分類作為編碼依據。

擴展性:無論哪種數據編號，都需要有擴展性和穩(wěn)定性。好的系統(tǒng)可以長久使用，這就要避免隨著數據量的越來越大，編碼不夠或者重復的情況發(fā)生［1］。

3.編碼標準的制定

3.1 三維數據幾何分類。目前，與地理空間位置或特征相關聯(lián)的空間地物包括:地表的各種人工和自然地物和地下的各種地質現(xiàn)象和人工現(xiàn)象。3DGIS就是要處理從這些空間地物中抽象出來的各種空問對象。通過對地理實體或現(xiàn)象及它們的相互關系、分布特征、空間特征進行分析和抽象，可把空間對象定義為如下幾種類型［2］:

(1)點狀地物。點是0維幾何元素.它是三維數據模型中最基本的元素，曲線、曲面或其它形體均可用有序點集表示。點狀地物是0維空間目標，包括獨立地物點、結點。在點元素的基礎上加上屬性編碼和屬性表構成狀地物。

(2)線狀地物。弧段是一維幾何元素，由其起結點和終結點加一系列有序點集表示。弧段一般沒有屬性意義，它可能是某線狀地物、面狀地物或體狀地物的一部分。線狀地物是一維空間目標，由一條或若干條弧段組成，有自己的屬性編碼和屬性表。

(3)體狀地物體是三維幾何元素，由封閉表面圍成的空問，也是歐氏空間中非空、有界的封閉子集，其邊界是有限面的并集。體狀地物是在體元素的基礎上包含了自己的屬性信息。

3.2 三維數據編碼標準。本系統(tǒng)設計的三維數據編碼共21位數字，主要包括:編碼對象位置、幾何類型、所屬地名地址類別、skyline軟件調用樣式等基本信息。

3.2.1 編碼規(guī)則與含義

(1)第1－12位。編碼目的:確定地理位置

編碼規(guī)則:1－12位為行政區(qū)劃代碼，采用中華人民共和國國家統(tǒng)計局頒布的最新的《行政區(qū)劃代碼》。

(2)第13位。編碼目的:確定幾何類型

編碼規(guī)則:按照三維對象的幾何類型分類，編碼規(guī)則參見表3－1

表3 －1 幾何類型分類編碼對應表

(3)第14－15位

編碼目的:對應地名地址

編碼規(guī)則:按照三維對象的所屬地名地址大類，編碼規(guī)則參見表3－2:

表3 －2 地名地址分類編碼對應表

(4)第16－20位。編碼目的:每一個三維模型一個唯一的編碼標識。

編碼規(guī)則:流水號

(5)第21位。編碼目的:確定skyline軟件調用樣式和配圖方法。

編碼規(guī)則:按照三維對象的skyline樣式 (Type)分類，編碼規(guī)則參見表3－3

表3 －3 skyline樣式 (Type)分類編碼對應表

3.2.2 標準編碼樣例。以四川省成都市錦江區(qū)督院街街道青石橋社區(qū)00416號電線桿為例，編碼及說明如圖3－1

圖3 －1 標準編碼樣例

4、結語

基于數據庫的三維數據管理模式可以克服傳統(tǒng)文件管理模式在安全、共享方面的不足，方便對三維數據的快速查詢、分發(fā)和可視化，在二三維數據通過空間位置實現(xiàn)聯(lián)系的基礎上，本文提出的這種按照對象類型進行分類編碼和管理方法，更可以通過地名地址形成屬性上的關聯(lián)，能夠高效、便捷地管理數字城市建設中的三維數據。

［1］淺談數據編碼的重要性［z］.企望快報，2011，41期.

［2］張山山，劉文熙.三維地理信息系統(tǒng)矢量數據組織［J］.西南交通大學學報，2000，第5期:505－508.