地理信息三維可視化技術研究

葉桂君

◆摘? 要：目前，隨著科學技術的迅猛發展，地理信息系統廣泛應用于各個行業領域中。地理信息系統的建設工作已經成為眾多企業的發展目標之一。城市設計三維可視化在城市仿真和城市規劃設計中有著重要的意義和作用，有助于對城市設計進行方案分析、評價、比較。本文針對城市設計中三維可視化關鍵技術問題展開研究，結合實例，闡述了關于快速三維建模、基于三維空間的輔助城市設計、空間分析研究及布局影響論證等方面的研究與應用，有助于國土空間規劃的可持續發展。

◆關鍵詞：城市設計;三維可視化;輔助設計;空間分析

隨著互聯網、大數據、空間地理信息技術的不斷進步，我國測繪現代化和信息化發展進入了一個新的階段，即從以地圖生產為主的數字化階段轉向以地理信息服務為主的信息化階段。三維展示的效果也更加真實并富有體驗感，當前城市設計的概念異?；馃幔瑸闈M足城市精明增長、精準修補、精細修繕等發展要求，進一步深化大數據分析應用工作，充分發揮空間資源信息在土地利用、建筑、社會、生態等方面的綜合輔助決策功能，我們必須進一步對新技術的研究應用進行投入，以更快、更好的方式應用新技術，提升可視化技術對國土空間規劃的服務能力，加快智慧城市建設。

1地理信息系統的應用優勢

①較強的抗干擾性。在傳統的城市測繪作業開展過程中，技術運用對于周圍環境的要求極高，自然環境、建筑物等都會對測繪結果產生很大程度的干擾，影響到結果的精準度。尤其是城市位于高山區域或者測繪作業開展處于臺風頻發期間，測繪技術及配套的設備會很大程度受到環境影響，降低測繪可靠性。而GIS技術的誕生，憑借技術強大的抗干擾性，使其在惡劣的自然環境下仍然可以發揮理想的測繪效果，提升測繪結果的可靠性和準確性。在GIS技術運用過程中，相關配套設備中安置有衛星監測系統，這是其具備強大抗干擾性的關鍵所在;②有效確保測繪質量。將GIS技術運用到城市測繪工作當中，對比于傳統的測繪技術和手段，其具備更高的成效，憑借衛星監測系統強大的功能和優勢，GIS技術運用不需要人工進行記錄和觀察，系統會自動進行監測和測繪，一方面降低了人工成本的投入力度，大幅提升測繪效率;另一方面也能有效避免人工觀測所存在的誤差和隱患，提升了測繪的質量和水平;③GIS技術在城市測繪中的運用可以為城市規劃和建設提供精準度較高的電子地圖，同時在城市應急管理方面也發揮出顯著的作用和效果。

2地理信息三維可視化技術應用

2.1管理平臺的框架設計

三維可視化運營管控系統是應用的核心平臺，基于二、三維地圖引擎，實現人員、車輛、攝像頭等數據上圖業務應用的可視化軟件平臺。平臺共分4個層次，分別為“數據層”“業務層”“表達層”和“應用層”。數據層主要進行數據調用及處理內容，包括空間數據、資產數據、人員數據、車輛數據以及第三方接口數據;業務層主要包括web服務器和二維、三維地圖服務器等;表達層主要是平臺的表達形式，包括瀏覽器及手機移動端app;應用層主要有三大系統，包括運營管控系統、看景系統及移動應用系統。

2.2數據的轉換處理

對于大型城市環境測繪而言，其通過測繪系統得到的應用數據往往會因此出現很大的應用差異性，數據之間的應用屬性也并不一樣。所以，測繪技術人員還可能需要對實際測繪過程所得的大量數據資料進行綜合處理以及分析，進而將其綜合用于實際測繪應用當中。測繪分析人員在充分利用GIS技術之后，可以針對測繪數據的相關地理信息建立聯系，組合成為數學分析以及模型等。

2.3基于多源信息約束的地質體精細化建模

基于鉆孔數據構建三維地質體模型，顧及尖滅系數、距離反比參數以及地質變化規律等因素，實現不同尺度范圍三維地質體建模;基于DEM數據對地質體進行約束，實現三維地質體與地上三維模型的無縫銜接;基于地下地理實體外輪廓凸包約束，實現三維地質體對管線、管廊數據以及地下構筑物的避讓;基于區域路網控制性鉆孔數據，實現區域工程建模的層序統一，約束項目鉆孔數據實現項目數據精細化建模。建立統一的水平垂直基準，實現地上、地表、地下多源數據的一體化三維融合及展示，實現區塊范圍內地上模型、地表影像、地質體模型和地下構筑物的一體化展示和分析。

2.4技術路線

平臺方面，在調研各大三維GIS平臺，總結其優勢與不足的基礎上，研究搭建自主三維GIS平臺，并根據客戶需求及影旅項目相關流程和方法，定制景區可視化管理服務平臺.建模方面，通過無人機傾斜攝影測量，獲取景區三維空間模型，研究快速修模及單體化方法.最后，將三維模型加載到GIS平臺中，形成完整的可視化平臺。

3結束語

城市設計三維可視化通過三維的方式實現城市級別大場景的漫游瀏覽、多功能信息查詢、設計方案評選、方案創作及項目評估等功能，輔助城市設計，為城市決策及適宜性論證提供技術支撐，提升國土空間規劃的水平，有助于城市建設與發展。但還有一些需要解決的問題，首先可視化效果還有待提高，還需充分考慮城市地段環境特點對城市設計的制約作用;其次針對規劃需求的城市設計數據標準的建立還需完善細化。

參考文獻

[1]李梅，姜展，姜龍飛，孫振明.三維可視化技術在智慧礦山領域的研究進展[J].煤炭科學技術，2021，49（02）：153-162.

[2]劉康.三維可視化技術在天氣雷達中的應用研究[J].電子測試，2019（24）：127-128+126.

[3]易天洋.基于Web的地理信息數據三維可視化技術研究[D].國防科學技術大學，2015.

[4]牛藝博.基于WebGL的地理信息三維可視化技術研究[D].蘭州交通大學，2015.

[5]季君，張良.基于三維可視化技術的“兩沙”海域地理信息管理系統探討[J].海洋開發與管理，2014，31（11）：66-69.