基于Google Earth技術(shù)的三維GIS研究

摘要：本文借助Google Earth技術(shù)，通過Google Earth API 和 KML對(duì)Google Sketchup搭建的三維模型開展研究分析，將研究完成的三維模型以網(wǎng)頁形式展現(xiàn)，該網(wǎng)頁具備瀏覽、定位及查詢等功能。首先，描述了網(wǎng)絡(luò)化三維GIS的兩種方法，其次，通過實(shí)例對(duì)該網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行研究，確保了三維GIS的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：Google Earth技術(shù) 三維GIS 研究

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0109-01

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化三維GIS已經(jīng)成為GIS的發(fā)展趨勢。借助Google Earth API和KML將三維模型網(wǎng)頁化，使得地理空間更形象、逼真，實(shí)體再現(xiàn)三維模型。

1 網(wǎng)絡(luò)化三維GIS的方法

1.1 三維建模

三維建模技術(shù)主要是依據(jù)物體的三維空間信息，借助相關(guān)建模軟件還原構(gòu)建物體的幾何模型，常見模型有線框模型、表面模型、實(shí)體模型等。一般借助Google Earth建模有2種方法：

（1）借助直接建模工具建模，如Google Sketchup等工具；

（2）借助建模軟件（如Auto CAD 或3DS max等）建模，通過建模軟件建模需借助第三方轉(zhuǎn)換工具將模型格式轉(zhuǎn)換為KML文件，之后在Google Earth 上完成繪制。

近年來，因采用Google Sketchup建模生成的文件內(nèi)存小、傳輸快，且Google Sketchup 和Google Earth具有良好的兼容性，便于模型處理和顯示，很多學(xué)者借助 Google Sketchup建模的優(yōu)點(diǎn)，利用Google Earth軟件研發(fā)了一套新的快速建模方案。實(shí)踐表明，借助Google Sketchup三維建模并傳輸至Google 服務(wù)器，大大填補(bǔ)了Google Earth三維表達(dá)上的缺憾，使得Google Earth 軟件功能更完備。

1.2 網(wǎng)絡(luò)共享

Google為了完成基于瀏覽器的Google Earth研發(fā)，提出了Google Earth API和KML。作為Google Earth應(yīng)用程序開發(fā)接口的Google Earth API，其作用主要有幾點(diǎn)：（1）方便第三方應(yīng)用程序查詢Google Earth上的信息及發(fā)送命令；（2）輔助Earth插件將Google Earth嵌入至網(wǎng)頁；（3）添加標(biāo)記、折線、3D模型，完成圖片覆蓋及KML文件加載，便于完成復(fù)雜的三維應(yīng)用程序；（4）借助一定操作（如調(diào)用類、接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及集合等）來操控Google Earth顯示及其他。 KML是一種基于XML且可被Google Earth 客戶端識(shí)別的數(shù)據(jù)文件，功能是用來描述和存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)，其主要應(yīng)用方向就是三維建模。Google Earth界面上顯示的KML文件是一個(gè)封裝的信息包，主要包括XML定義的三維模型中相對(duì)地理位置的ID、相對(duì)腳點(diǎn)位置、圖片、比例、引用的材質(zhì)、顏色、大小、位置等。圖1表達(dá)了完整的Google Earth借助KML文件完成三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的流程。

2 三維GIS應(yīng)用實(shí)例

2.1 概況

本文以某地區(qū)三維建模為例，詳細(xì)說明了三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布技術(shù)流程。主要建筑物有辦公大樓、食堂、及訓(xùn)練場等。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本實(shí)例中借助Google Earth實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)化三維模型網(wǎng)頁展示主要實(shí)現(xiàn)了四方面功能：顯示控制功能、瀏覽功能、地圖操作功能、輔助功能。顯示控制功能主要是通過調(diào)用Google Earth API圖層顯示接口，調(diào)控邊界層和道路層的顯示，以及三維模型圖層的顯示和隱藏；瀏覽功能主要是實(shí)現(xiàn)地圖的放大縮小、上下平移、旋轉(zhuǎn)及時(shí)間軸的自動(dòng)瀏覽和查看；地圖操作功能主要實(shí)現(xiàn)精確定位、切換至2D視圖會(huì)自動(dòng)顯示中心坐標(biāo)經(jīng)緯度；輔助功能包括系統(tǒng)的幫助文檔及相關(guān)鏈接。

2.3 三維建模

借助Google Sketchup三維建模主要包括幾何建模和紋理建模兩部分。通過 Google Earth獲取待建模信息，形成建筑物平面圖。三維建模的原則是“由小到大、整體到局部”，二維幾何圖形采用多邊形建模類型，由二維變?nèi)S時(shí)，需要對(duì)局部形體進(jìn)行拆分或合并處理。為了更好的完成紋理建模，需實(shí)地進(jìn)行建筑物外觀取材，作為三維建模后期紋理參考貼圖。貼圖應(yīng)盡量小，方便存儲(chǔ)和傳輸，并進(jìn)行優(yōu)化后才可投入三維模型構(gòu)建中。

3 結(jié)語

綜上所述，本文通過具體實(shí)例對(duì)基于Google Earth技術(shù)的三維GIS進(jìn)行探究，將通過Google Sketchup軟件建立的三維模型發(fā)布在Google Earth上，借助Google Earth API和KML對(duì)該三維模型進(jìn)行二次開發(fā)并網(wǎng)頁化發(fā)布，有效的實(shí)現(xiàn)了三維模型的共享，證實(shí)了三維GIS的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉磊，仇菊香，劉曉紅.基于Google Earth API的二次開發(fā)研究[J].測繪標(biāo)準(zhǔn)化，2011，（02）.

[2]高照忠，魏海霞.基于ArcGIS Engine的三維瀏覽器的開發(fā)應(yīng)用[J].大眾科技，2009，（06）.

收稿日期：2016-09-08

作者簡介：王勇（1975—），男，漢族，安徽合肥人，碩士研究生，68232部隊(duì)部隊(duì)長，研究方向：指揮控制。