基于CityGML的城市三维空间数据库设计研究
基于空间数据库的三维城市规划系统研究
基于空间数据库的三维城市规划系统研究随着城市化进程的不断加速，城市规划变得越来越重要。
在过去，城市规划往往是基于二维平面的，但这样的规划只能提供有限的信息。
为了更好地了解城市的情况和规划城市的发展，需要的是基于三维空间的城市规划系统。
这就是基于空间数据库的三维城市规划系统的研究。
I. 空间数据库概述空间数据库是一种专门用于存储和管理空间数据的数据库。
它帮助我们对大量的地理空间数据进行管理和分析，同时也为地理数据的可视化提供了支持。
II. 三维城市规划系统概述三维城市规划系统是一种基于空间数据库的系统，它采用三维模型来模拟城市环境，以方便进行城市规划。
这样的系统能够提供丰富的信息，包括城市的建筑物、道路、景观和公共设施等。
城市规划者可以通过这样的系统来模拟和预测城市的发展情况，并制定相应的规划方案。
这样的系统还可以利用虚拟现实技术，让城市规划者在现实环境下更好地理解和预测城市的发展。
III. 空间数据库在三维城市规划系统中的应用在三维城市规划系统中，空间数据库扮演着非常关键的角色。
它提供了存储、管理和查询空间数据的基础，并且能够轻松地更新城市信息。
空间数据库可以将城市环境分解为多个层次，包括建筑物、街道、公园和河流等等。
这些层次可以拆分为各个部分并单独存储，并且可以使用空间关系来把它们连接起来。
这样做可以使大数据的处理变得更为高效。
另外，空间数据库还可以通过建模技术对存储的信息进行可视化。
这些模型可以采用不同的表示方法，例如三角网格和B-rep模型等等。
随着计算机技术的不断发展，这些模型的质量和精确度越来越高，这也有助于更加精确地进行城市规划。
IV. 三维城市规划系统的未来随着计算机技术的不断发展，基于空间数据库的三维城市规划系统还有很大的发展空间。
未来的系统将能够更好地处理大量数据，并且将更多的信息引入到城市规划过程中。
此外，随着技术的成熟，三维城市规划系统也可以进行更加精细化的分析和预测。
城市规划者可以使用这些系统进行更为精确的规划，并更好地了解城市的发展和变化。
基于CityGML和W3DS的分布式三维空间数据共享案例研究_吉云松
基于CityGML 和W3DS 的分布式三维空间数据共享案例研究吉云松1,史胜辉2,张 弛1,陶 菲1(1.南通大学地理科学学院,江苏南通226007; 2.南通大学计算机科学学院,江苏南通226007)摘 要:基于Web 的三维空间数据共享是地理信息系统研究的前沿领域,目前基于专有平台的三维空间数据网络系统无法实现跨平台的数据共享。
本文提出了1种基于CityGML 标准的空间数据编码方式和W3DS 技术的三维空间数据WEB 共享方法,为数字地球和数字城市的三维空间数据建设提供了新思路。
关键词:三维空间数据互操作;CityGML;W3DS;GIS中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2009)11-0109-03Study of 3D Spatial Data Interoperability on Basis of City GMLCoding Standard and W 3DS JI Yun-song 1,SHI Sheng-hui 2,Z HANG Chi 1,TAO Fei1(1.Collage of Geography,Nan ton g Universi ty,Nantong 226007,China; 2.Collage of Computer Science &Technology,Nan tong Uni versity,Nan ton g 226007,China)Abstract :3D spatial data interoperability is the frontier of GIS research.The previous 3D map web system,which is imple mented on proprietary GIS pla tform,is lack of interoperability.Abiding by City GML coding standard and W3DS web service standard,this paper poses an encoding method of 3D spatial data and an inter -operating method between web server and client.This is a ne w way for construction of digital earth and digital city.Key words :3D spatial data interoperability;City GML;W3DS;GIS0 引言地理信息系统(GIS)是地理事物和地表过程模拟和分析工具。
基于CityGML的城市三维空间数据库设计
矿 山 测 量
ＭＩ ＮＥ ＳＵＲＶＥＹＩ ＮＧ
ＮＯ ．１
Ｆｅ ｂ ． ２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． １ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ５ ８ Ｘ． ２ ｕ １ ３ ． ｕ１ ． ０ １ ２
基于 Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ的城 市 三 维 空 间 数 据 库 设 计 水
ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ， Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ ） ［ ３ ３ ， 建 立 了 三 维 城 市 模 型 统 一 的 编 码规 范 。使城 市 三维数 据模 型 共 享 和互 操 作 成 为 可 能 Ｊ ， 开展 基于 Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ的城市 三维 数据 管理 方 面
ห้องสมุดไป่ตู้
表 １ Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ规 范 构 成
文 中通过 深入 分析 Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ技 术标 准 ， 提 出 了基 于 Ｏ ｒ ａ ｃ ｌ ｅ Ｘ ＭＬ Ｄ Ｂ设 计 Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ Ｍ Ｌ空 间数 据存储 的解
决 方案 ， 并提 出 了基 于 Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ Ｍｅ ｍ ｂ ｅ ｒ 为基 本 单 位 的存 储 划 分 粒度 ， 为 城 市 三 维模 型数 据 管理 提
Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ是 一 个开 放 的数 据 模 型 ， 基于 Ｘ ＭＬ的 存储和虚拟 ３ Ｄ城 市 模 型 交换 格 式 。在 Ｇ ＭＬ ３的基 础 上 实现 ， 是Ｇ ＭＬ ３的应 用模 式 ， 用来 表 现 城 市 三维 对 象 的通用 信 息模 型 ， 定 义 了城 市 中的 大 部 分 地 理 对 象 的分类 及 其 之 间 的关 系 ， 而 且 充 分 考 虑 了 区域 模 型 的几何 、 拓扑、 语 义 和 拓 扑关 系 。Ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇ ＭＬ不 仅 代 表 了城市 模 型 的 图形 化 的外 观 ， 而 且 兼 顾 了语 义 属性 ， 数 字 地面模 型 、 植被 、 水体 、 交 通设 施 等 。最 新
基于CityGML的城市3维空间数据组织
ｒ ｂｅｔ ｔｅｍ ｔｏ ｆ ｐｒｔ ｎ ａ ｄｑｅｙａｄａ ａ ｓ ｆ ｓａｅ Ｔ ｒ ｇ ｅ ｔｄ ｆｈ ａａ ｄ ｌｆ ａｅ ｔ ｓ ａ ｅ ｉ ｏｊｃ， ｈ ｅ ｄｏ ｏｅａ ｏ ， ｎ ｕｒ ｎ ｎｌ ｉ ｏ ３ ｐ ｃ． ｈｏ ｈｔ ｕｙｏ ｅｄｔ ｍｏｅ ｏ ３ ｓ ｃ ，ｈ ｐｒ ｃ ｈ ｉ ｙ ｓ Ｄ ｕ ｈｓ ｔ Ｄ ｐ ｉｐ
一
对 ３维空 间数据模 型 的 描述 ， 般 经过 概 念模 型 、 一 逻 辑模 型 、 物理 模 型 的设 计 和恢 复 ， 最后 形 成相 似于 现实 世 界 的仿 真景 观（ 图 １ 如 所示 ） 。
一
直 是学 术界所 广泛关 注 的焦点 。
现代 化 的飞速发 展促 使城 市 建筑 如 雨后 春 笋般 拔 地 而起 ， 其样式 类 型 也 是 纷 繁复 杂 。这 对 城 市 建 设 和 规 划 提 出 了更 高的要求 。 当前 城 市 ３维空 间数据 的研 究 主 要 集 中于数 据获 取 、 数据 模 型 、 数据 管 理 、 视化 、 间分 析 可 空 等几 个方 面 ， 在 数据 组 织 规 范 和 标 准方 面 仍 没 达 成共 但 识 。 目前 的城市 维空 间模 型 大多 将 重点 放在 了显示 表 达 上 ， 于 ３维查 询 、 对 统计 和分析 很少涉 足 ， 忽略 了语义 和拓 扑方 面的 表现 ， 者是 在 ２维 中查 询 、 或 统计 和 分析 后再 将 结果显 示在 ３维 中。而要 真正达 到较好 的 ３维查 询 、 统计
０ 引 言
空 间数据模 型 是 对 现实 世 界 的一 种 抽 象 、 类及 简 归 化 的描述 。３维空 间数 据 模 型 是 发展 ３维 Ｇ Ｓ的一 个核 Ｉ 心 问题 ， ３维 空间数 据模 型的认识 和研究 在很 大程度 上 对
基于cityGML的桥梁三维建模技术
Science &Technology Vision 科技视界0引言桥梁是现代交通运输必不可少的重要一环,尤其是在机动车越来越普及的今天,公路桥、铁路桥、立交桥等各式各样的桥梁在现代城市生活中随处可见,是连接全国各地协调经济发展的命脉。
现代科学技术中,对桥梁进行三维建模实现桥梁监测、三维城市展示等应用的例子屡见不鲜,例如秦浦雄、王叔庆在桥梁结构的三维建模技术中基于CAD 技术和有限元技术对整个桥梁施工过程进行模拟[1],李兴田、张丽萍、金栋进行了基于vtk 的桥梁三维建模及可视化管理研究[2],孙轶红、焦永和进行了基于特征描述及纹理的桥梁三维建模方法研究[3]等等。
但是这些方法都是针对特定应用而开发,由于不同开发商或公司使用不同数据格式,导致数据可重用性差,造成大量数据冗余。
尤其对于大型桥梁来说,数据的重复采集是费时费力又占用存储空间的工作。
基于此,本文提出基于cityGML 技术对数据进行存储的观点,将桥梁按cityGML 通用模型进行存储,在进行特定应用时,按特定需要对cityGML 通用模型进行转化,从而解决数据冗余的问题。
1cityGML 概述cityGML 是由德国北莱茵-威斯特法伦州一个三维工作组提出的,该工作组致力于当地地理空间数据基础设施研究。
cityGML 是地理标记语言(Geography Markup Language,GML)的一种应用,目的就是为了解决三维城市建模中遇到的数据交换、语意、拓扑信息描述等问题[4-6]。
三维GIS 发展初期没有统一标准,GIS 软件平台大都采用各自独立的数据模型和存储方式,无法进行系统之间以及应用之间的数据共享[7-8],重复开发不断发生,浪费成本。
cityGML 的提出给各大平台和开放商提供了一种数据通用存储格式,该格式易于像现有各种数据格式转换,很好避免了重复开发与浪费。
cityGML 具有以下主要特点[9-10]:1)五层LOD 层次模型。
基于CityGML的城市建筑物三维建模研究
文件可以（ 但不是必须 ） 同时包含每个对象 的多个细
节 层 次 。另 外 ， ｉＧ Ｃｔ ＭＬ还 具 有 语 义／ 何 一 体 化 模 ｙ 几 型 以 及 应 用 领 域 扩 展 （ ｐ ｌａ ｏ ｏ ａ ｘｅｄ Ａ ｐ ｃｔ ｎ Ｄ ｍ ｉ Ｅ ｐｎ ， ｉ ｉ ｎ
［ 摘
要］ 城 市建筑物三维建模是虚拟 ３ Ｄ城 市建模的基础和 重要组成部 分。本 文对基 于 ＣｔＧ ｌ ． （ ｉ Ｍ ０ ｙ １
Ｃｔ Ｇ ｏｒｐ ｙＭａｋｐＬ ｎｕｇ ． 城 市地 理 标 记 语 言 ） 城 市建 筑 物 三 维建 模 技 术进 行 了深 入 的研 究 ， 要 ｉ ｅｇ ｈ ｒｕ ａｇａｅ１０， ｙ ａ 的 主
记语言（ ｉ Ｇ Ｌ 的探讨》 一文中已经进行 ｒ 细 Ｃｔ Ｍ ） ｙ 。 详
的介 绍 ， 本 文 中就 不再 赘 述 。 在
共享三维地理信息 的能 力 ， 将极 大地促 进三 维城市 ＧＳ的发展和应用 ， Ｉ 促进 三维地 理信息 的共 享 ， 为 也
数字 地 球 建设 鉴 定基 础 。
２ ＣｔＧ ｉ ＭＬ中建筑 物三 维建模 方 法和 内容 ｙ
建 筑物 三 维 建 模 是 Ｃｔ ＭＬ中最 详 细 的 主 题 之 ｉＧ ｙ
一
建筑物作为城市 内部的主要组成部分 ， 其三维建 模是虚拟 ３ Ｄ城市模型建模 的基础和重要组成部分 。 本文主要介绍如何 利用 ＣｔＧ Ｌ对建 筑物进行三维 ｉ Ｍ ｙ
８
・
北京测绘 ・
２ １ 第 ３期 ０ １年
基 于 ＣｔＧＭＬ的城 市 建筑 物 三维 建 模 研 究 ｉ ｙ
陈 引川 ’ 王青 山
基于CityMaker的城市三维建模技术的研究
2010年8月第4期城 市 勘 测U rban G eotechn i ca l Investigati on &Survey i ngA ug .2010N o .4文章编号:1672-8262(2010)04-29-04中图分类号:P208文献标识码:B基于C ityM aker 的城市三维建模技术的研究张明1*,苏中球2* 收稿日期:2009 12 07作者简介:张明(1987 ),女,助理工程师,主要从事三维数字城市的建设工作。
(1 南宁市勘测院,广西南宁 530001; 2 广西水利电力勘测设计研究院,广西南宁 530001)摘 要:基于C ity M ake r 平台软件的特点,以数字玉林的建设为例,从建模过程、贴图纹理、文件命名等方面对3dsM ax 建模提出了一整套技术规范要求,由此规范建模流程,精简模型数据库,提高实时系统的运行效率,有效展示三维模型的可视化成果。
关键词:3dsM ax ;建模;贴图纹理;模型数据库1 前 言用数字形式表示地理空间已成为热点。
数字城市通过对城市地形、建筑及其他人工设施进行三维地理建模,形成覆盖全市的数字城市立体场景,同时结合虚拟仿真等技术,实现城市的三维可视化管理。
它是提高城市规划编制技术水平,实现科学规划的有效手段,是实现公共事务可视化管理的基础保障。
这是一个非常庞大的、复杂的、长期的系统工程,其中,三维城市模型的建立是数字城市建设的首要步骤和重要内容。
海量数据,软硬件要求高,任务繁重,开发周期长!已经成为数字城市三维建模的瓶颈,笔者根据目前流行的三维建模软件3ds M ax 的特点,并以C ity M aker 系列软件为平台,通过对比研究和实验,提出了一整套合理的规范技术要求,现以 数字玉林!的建设为例,对三维仿真建立的各个过程的技术规范进行说明,以供大家探讨。
2 数据准备和软件要求2 1 实验区概况实验所选区域为玉林市中心城区,面积约30km 2。
基于 CityMaker 的城市三维展示系统的设计与实现
基于 CityMaker 的城市三维展示系统的设计与实现于晓晶;王英【摘要】Based on the project of Digital City ,taking the construction of Delingha urban 3D display system of Qing-hai province as an example ,this paper elaborates the general design and the basic process of constructing an urban 3D system based on CityMaker .This can provide a technical support for the application of virtual reality technology in the management of the west city and a solution to serving the fine management of city better .%基于数字城市项目，以青海省德令哈市城市三维展示系统的建设为例，从系统设计、数据生产、三维模型场景的构建、系统功能实现等几个方面出发，阐述了基于国产优秀三维GIS平台软件CityMaker建设城市三维系统的总体方案和基本流程。
为虚拟现实技术在西部城市管理中的初步应用提供了技术支持，同时为进一步服务城市精细化管理提供了解决方案。
【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】CityMaker;三维;数据模型;展示【作者】于晓晶;王英【作者单位】青海省基础地理信息中心，青海西宁 810001;青海省基础地理信息中心，青海西宁 810001【正文语种】中文【中图分类】P208.21 引言现阶段国内的城市管理系统大多都是二维的，虽然功能上已经日趋完善，但相对于三维技术日新月异的发展在视觉上还比较抽象，越来越不能满足大众的需求［1］。
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基于CityGML的城市三维空间数据库设计研究
目前，全国正积极开展智慧化和数字化城市建设，若想构建智慧化、数字化的城市就必须建立三维信息化管理数据库，但是三维模型数据通常较难共享，所以必须建立CityGML模型共享标准。
为了进一步明确在CityGML基础之上的城市三维空间数据库的应用价值，本文对其设计进行了相关研究，望对该模型和数据库的建立提供新思路，并为日后应用提供帮助。
标签：CityGML城市三维空间数据库；设计研究
国家自从提出测绘地理信息“十二五”发展规划之后，全国各地均积极开始构建完善的数字城市建设，传统的数字城市三维景观模型具有一定的缺陷，很多大数据格式难以兼容和共享，为了有效的完善该模型建设，为此，本文深入分析了CityGML技术的标准，并为空间数据存储建立了相关解决方案，最终实现了CityGML技术在模型中的应用价值。
现将研究内容论述如下。
一、CityGML技术和模型概述
1.概念概述
CityGML技术和模型也就是通常所说的城市地理标记语言技术和模型，该模型下的数据较为开放，属于GML3的一种应用模式，其交换格式是在虚拟3D 城市模型和XML的存储基础上得以实现的，可以对城市中的三维对象建立相关的信息模型，可以显示多种地理对象之间的空间和数据关系，经由该模型建立的区域模型的语义、拓扑、几何关系明显。
使用这种技术和模型不仅可以有效的显示城市模型的外观，还可以建立其系统的语义属性，可以更加直观的表现城市植被、交通设施以及地面情况等。
目前，较为先进的版本为CityGML2.0版本。
该版本中内含11个扩展模式和1个核心模式。
2.关键技术说明
为了深入应用该模型，必须对其关键技术进行认知和理解，其模型中主要的模型和技术包含两点，一是LOD细节层次模型，二是语义/几何一体化表达模型。
在该模型中一共有五个连贯细节层次，只有提高这些细节层次才可以更加高效的收集各种细节。
而细节层次联合地域建立的LOD0-地域模型多指2.5维度的数字地形模型，属于一种较为粗糙的层次模型。
其中，该模型中的LODl模型缺少屋顶的模型结构；而LOD2模型则为屋顶和纹理的粗模，期间涵盖了植被等物体；LOD3则是在此基础上建立的建筑物模型，该模型的分辨率更高，细节层次呈现也较多，其中的交通设施和植被模型显示更为精细；而LOD4模型则是在所有模型基础上增设了细致的3D物体结构，其层次也更加详细。
在CityGML中，语义，几何一体化表达模型是其主要的设计内容。
在该模型中可以建立语义机制，语义内容中将窗户、墙壁和建筑物等真实物体采用一定
的特征表现手段进行表示，内含多种物体要素和属性之间关系，而这些表达不涉及几何内容，由语义层面获得。
在空间层次上，则包含了语义信息和实体的空间位置。
可以说该模型由几何和语义两个层次构成，具有一定的表达机制。
究其实现形式，几何模型的表示是通过GML3来实现的，其三维模型涵盖了点、线、面三种形式，由线构成面，再由面构成体。
所有要素均具有自身的坐标系统。
而CityGML就算几何模型的集成表达形式，具有多线、多点、多体等更加复杂的几何实体。
二、在CilyGML基础之上的对象关系的存储
1.基于CityGML的存储粒度划分策略
由上文所述可知，CityGML模型的数据是在GML3规范基础上组织而生的，所以若想构建CityGML数据库就必须保证存储的数据要为数据文件或者模式文件。
其中，前者属于空间实体真正存储内容，而后者则对数据的存储结构起到一定的决定和影响作用。
在CityGML引入模式文件时，需要严格依照该模式确立数据文件的划分粒度。
所谓粒度，就是指聚合和归纳数据的程度，可以影响甚至是决定多个数据文件在分解后所能形成的片段大小。
茌CityGML模型中的数据文件中，区域范围内的要素经由CityObjectMember标签通过单实体进行划分，所以，该标签实可作为数据文件的划分粒度，不仅可以节省调用时间，还可以保证数据的完整性。
通过这种方式能够解析数据文件，还可以存储和检索相关数据。
2.基于OracleXMLDB的数据存储
OracleXMLDB是一种新增的功能模块，目的是为了存储XML数据，便于将原生服务器数据类型，也就是XMLType对象类型进行引入。
而GML数据则为格式良好的XML数据。
因为CityGML是GML的应用扩展，所以对OracleXMLDB功能模块可以建立三维扩展方式。
而由于CityGML模式文件对数据文件进行了预定义，所以具体的GML的存储管理内容则可以细分为对CityGML模式文件的管理和对CityGML数据文件的管理。
三、构建城市三维空间数据库
研究上述一系列内容主要的目的就是使其帮助构建城市三维空间数据库模型。
该模型的构建目的是为了存储和管理CityGML上的相关数据。
其操作对象则为数据文件和模式文件两种。
因为CityGML数据可以面向对象，所以解析过程必须采用面向对象技术来进行，之后进行存储，存储位置为Oracle XML DB 中，这是构建城市三维空间数据库中较为重要的环节之一。
而具体的数据库结构包括以下几部分，分别为CityGML模式、通用CityGML解析、CityGML查询、CityGML数据管理以及CityGML索引等。
不同的结构发挥不同的作用，最终实现数据共享等操作。
总结：
目前，城市三维空间数据信息管理存在一定的困难和挑战。
亟待构建统一的城市三维模型编码规范，由此产生了CityGML技术。
经本文论证分析得出，在原有模型优势的基础上应用该技术可以真正实现城市三维数据模型的互操作和信息共享，具有一定的应用价值。
但是本次研究仍然不够全面，今后笔者将进一步进行深入的研究与探讨，望能够建立更加高效的管理模式和解决方案。