GIS三维可视化技术
BIM+GIS的大场景坐标转换与三维可视化应用
BIM+GIS的大场景坐标转换与三维可视化应用
罗勇
(广西荔玉高速公路有限公司,广西南宁
530025)
摘要:
在公路工程中,模型与地形相结合是必不可少的,由于坐标系不同,二者难以进行拟合。坐标转换彻底贯通了 BIM
与GIS,
在此之后可以把BIM
的大量真实数据精准地反映在GIS
地理信息系统中。可以在GIS
系统中查看到模型与真实地形具体结合
情况,哪些位置需要挖填方,哪些位置涉水等都可以在地理信息系统中反映出来。通过坐标将模型和地形进行精准匹配是解决
BIM+GIS
大场景融合的重要路径,但是设计图纸的坐标系并不统一,在国内涉及到西安80
、北京54
、大地2000
还有其他不同的地方
坐标系统。如果将模型精准定位到地形上,必须使图纸中的模型坐标与地形坐标相匹配,才能通过坐标精准定位,此时就涉及到
了坐标转换问题。坐标转换完成后,通过BIM+GIS
的三维可视化又能发挥哪些价值是公路工程近几年讨论的热点问题。
关键词:BIM;GIS;
坐标转换;公路工程;三维可视化
一、 引言
随着技术的不断发展,传统二维GIS
系统已经很难满足公
路工程地理空间的展示和相关分析的需求,越来越多的企业
在逐步探索将GIS
的应用场景从二维转变为三维。如国内软件
企业上海鲁班软件推出了LBCityEye,
其主打功能为大场景
三维可视化,实现了GIS
的大场景加载和增强三维可视化在各
阶段的应用。
Building Information Modeling (BIM)
是指建筑信
息模型,近几年在公路工程行业中广泛应用°BIM
也是一个
共享的知识资源库,为全寿命周期项目的应用提供了决策依
据,依托BIM
技术可实现不同阶段、不同相关方工作协同和
数据共享°BIM
与二维GIS
结合,能够使数据从宏观走向微
观,有利于项目的精细化管理。
二、 研究现状
BIM
和GIS
本属于两个领域,近几年,随着公路工程BIM
技术的广泛应用,行业开始探索通过BIM
提供基础数据,GIS
三维可视化技术在我国各个工作环境中的迫切需要
论三维可视化技术在我国各个工作环境中的迫切需要
摘 要:以三维可视化的现状和研究意义为出发点,通过对其建设需求、系统建设和实际应用的研究,总结了三维可视化数字校园信息管理系统的实现方法,介绍了该系统的特点与优点,阐述了三维可视化技术的发展前景。
关键词:物联网;三维可视化;数字校园;gis
中图分类号:tp391
三维可视化(3d visualization)技术是20世纪80年代中期诞生的一门集计算机数据处理、图像显示的综合性前缘技术。能够再现三维世界中的物体,并能够表示三维物体的复杂信息,使其具有实时交互能力的一种可视化技术,是对现实世界的真实再现。可视化技术是把描述物理现象的数据转化为图形、图像,并运用颜色、透视、动画和观察视点的实时改变等视觉表现形式,使人们能够观察到不可见的对象,洞察事物的内部结构。
随着计算机图形学技术的发展,我们对二维世界的研究日益成熟,并开始向三维领域扩展。由于人们对三维信息的需求与日俱增,三维可视化技术方兴未艾,已经广泛应用于社会生活的各个领域,比如数字城市、环境监测、风景区规划、地质和矿产活动、交通监控、房地产开发、水文地质活动、医疗救助以及数字校园建设等,随着经济及三维技术的快速发展三维可视化技术在我国各个工作环境中有着迫切的需求空间。
1 三维可视化技术概述 三维可视化技术从计算机学科出发,已渗透到各个学科中。在地理学、资源环境学、测绘学、海洋学、建筑学、生物医学等学科都能找到它的用武之地,而且为这些学科的科学研究提供了极大的帮助。例如在建筑、交通、医学等领域,三维可视化技术可以提高决策者的预见性,能够对其质量和成果进行前期的评估,避免不必要的浪费和损失;在动画和虚拟世界的应用,已经让我们领略到了它带给我们强烈的视觉冲击和真实世界的完美再现,使我们可以游历远古的城堡,遨游浩瀚的太空;在仿真技术方面的应用,可为医学手术实施、机械制造加工、矿物开采加工、水利设施建设等提供一定的决策作用。三维可视化技术的发展,已带动诸多学科的进步,可见,三维可视化的研究具有非常重要的意义。
SuperMap三维可视化GIS平台
SuperMap三维可视化GIS平台
iSpace提供基于⼆维⽮量数据快速⽣成三维模型的功能。对于三维场景中的地上建筑物,可以通过已有的⼆维⽮量数据,预
先设置纹理及相关参数,即可在三维场景中快速建⽴三维实体模型。例如房产项⽬中,可以根据楼房的户型图和楼层⾼度信息,在三维场景中,⽣成楼房的真实模型,并进⾏贴图。SuperMap iSpace⽀持*.bmp、*.gif、* .png、*.jpg、*.jpeg、*.tga、*.tif、*.tiff的纹理贴图。
SuperMap三维可视化GIS平台快速建模
SuperMap iSpace⽀持创建三维点对象、三维线对象、三维⾯对象、球、半球、长⽅体、正四棱柱、正四棱锥、圆柱、圆台和
圆锥等多种三维实体,并且可进⾏贴图操作。
⽀持多种第三⽅数据模型的导⼊,包括*.3DS、*.SGM、*.OBJ、*.X等。
三维模型加载展⽰图
5、三维web浏览
B/S体系结构中,数据在服务器上,⽤户仅通过浏览器向⽹络上的服务器发出请求,服务器对浏览器的请求进⾏处理,将⽤户
所需要信息返回到浏览器。三维数据的数据量⼀般都为⼏⼗GB,数据量⾮常⼤,放在个⼈计算机上是空间的浪费,⽽SuperMap iSpace,能够直接使⽤web浏览器做客户端,⽤户可在IE下进⾏浏览、编辑三维场景,并进⾏查询,量算、增加数
据到本地三维场景中的操作,节省了⽤户的空间,也便于基础地图数据(地形、影像)的维护。
三维GIS⽹络服务的推出,不仅有利于三维 GIS技术的普及,也推进了三维GIS 技术在⾯向个⼈服务领域的应⽤。
6、⼆维三维⼀体化的空间分析功能
SuperMap iSpace提供了基本的三维空间分析能⼒,具体包括:量算分析:SuperMap iSpace提供基础三维的量算分析功能,包括距离量算,⾼度量算,⾯积量算和体积量算。
查询统计分析:SuperMap iSpace提供对三维空间中任意点的位置信息、任意对象的属性信息进⾏查询等。通视性分析:既可以计算三维空间中的两个点是否可见,⼜可以计算空间中某点的可视域。
3D地理信息系统的设计与实现
3D地理信息系统的设计与实现
随着科技的不断发展和进步,地理信息系统(Geographical
Information System,简称GIS)已经成为了现代社会中不可或缺的工具之一。传统的GIS系统主要以二维平面形式展示地理数据,但是随着对地理数据可视化需求的增加,三维地理信息系统(3D GIS)逐渐受到人们的关注。本文将探讨3D地理信息系统的设计与实现,包括数据采集、数据存储与处理、可视化展示等方面。
一、数据采集
在设计与实现3D地理信息系统之前,首先需要进行数据的采集。数据采集可以通过多种方式完成,例如遥感技术、测量与调查、数字建模等。通过遥感技术可以获得地球表面的高程数据、影像数据以及其他相关空间数据,这些数据可以用于构建真实的三维地理模型。同时,通过测量与调查可以获取具体地理实体的经纬度、高程、形状等信息,从而构建准确的三维地理图层。数字建模技术则可以通过建模软件对实际地理实体进行建模,从而获得几何形状数据。通过综合运用这些数据采集技术,可以构建完整、准确的地理数据集,为3D地理信息系统的实现奠定基础。
二、数据存储与处理
一旦数据采集完成,接下来需要对数据进行存储和处理。3D地理信息系统的数据量通常非常庞大,因此需要使用适当的数据存储和处理技术。常见的数据存储方式包括关系数据库和NoSQL数据库。关系数据库适用于结构化和复杂的数据,而NoSQL数据库适用于非结构化和半结构化数据。可以根据实际需求选择合适的数据库技术进行数据存储。 在数据存储的基础上,进行数据的处理和分析也是3D地理信息系统的重要环节。数据处理可以包括数据清洗、数据匹配、数据融合等操作,目的是提高数据的质量和准确性。数据分析可以基于已有的数据进行空间分析、时空分析、多维分析等,从而获得实用的地理信息。数据存储与处理的目标是提供高效、准确且易于访问的数据,为后续的可视化展示做好准备。
三、可视化展示
3D地理信息系统最具特色的部分就是数据的可视化展示。通过3D地理信息系统,可以实现地理数据在三维空间的可视化与交互。在可视化展示的过程中,需要注意以下几个关键点。
三维GIS概念和特点及其在工程测量中应用
三维GIS的概念和特点及其在工程测量中的应用
摘要:随着经济的不断发展,各种技术都有了很大进步,gis技术自从诞生以来,在工程测量领域一直起着不可代替的作用。以往最普遍的是二维技术,如今,人们的要求进一步提高,三维技术兴起并不断发展。二维gis技术日益成熟,三维gis技术在此基础上取得了新的进步,在更多行业发挥着更为重要的作用。
关键词:三维gis;工程测量
引言
测量在很多工程中都是必不可少的前提工作,然而由于地理位置、技术水平以及其他因素影响,实际测量中存在着很大难度。gis,即地理信息系统,涉及计算机、地理学以及遥感技术等多个方面,凭借自身优势为测量提供了诸多方便。然而以往的gis技术多是二维技术,将世界作为一个平面去分析,其技术虽已取得很大成效,但现实世界是三维世界,二维gis技术在处理真正的三维实体上还有一定的不足。为此,三维技术被人们提及,尤其近些年来,三维技术取得了长足发展,三维gis技术也被更广泛的应用。
1 三维gis概念
二维gis技术不断成熟,虽然能够实现信息的快速转换,但存储管理方面尚有缺陷。对于高度信息,也可用二维gis技术进行处理,但往往不是单独变量处理,而是多个二维gis系统共同处理。三维gis技术可以看做是二维gis 技术的一种延伸。它并没有一个很明确的概念,因为从不同的视角看,它有着不同的意义,既可以是一个集采集、存储、分析、显示等功能于一体的工具,也可以是包括许多能被索引操作的数据的系统。不管从哪种角度看,其度量分析的准确性和建模的高精度是无可比拟的。
在对空间实体进行建模时,与二维的独立参数不同,三维gis技术对其定义依靠的是三个坐标轴,即将空间坐标( x,y,z)作为独立参数,用数学式可表示为:f= f(x,y,z ),建立出来的模型实现了3d可视化,而且能够对真三维空间进行分析。
在三维gis中,三维可以指具有高精度的地理模型,gis是强大的地理空间数据库,整个技术通过这两者提供了大量信息资源,更加方便了地理研究和决策工作。三维空间数据库是该技术的核心,具有存储、分析以及输出等功能,将采集的地理数据输入该系统,分析整理后,输出工作人员所需要的参考数据,能够合理的利用各种资源,为城市规划、环境管理等提供有效的支持。三维gis涉及了计算机技术、遥感技术以及地理学等多门学科,能够详细记录人类地球的各个方面,除了为管理决策提供必要依据,还能对复杂空间进行分析操作。
使用GIS进行地理空间数据分析和可视化
使用GIS进行地理空间数据分析和可视化
地理空间数据分析和可视化是一种利用地理信息系统(GIS)技术,对地理空间数据进行解释、分析和可视化的方法。这种方法可以帮助人们更好地理解地理空间数据的含义和趋势,为决策制定和资源管理提供有效的支持。
在使用GIS进行地理空间数据分析和可视化之前,首先需要了解GIS的基本原理和功能。GIS是一种结合地理信息采集、存储、管理、分析和可视化的综合技术系统,它能够将地理空间数据与属性数据结合起来,进行空间关系的分析和模拟。GIS包括硬件、软件、数据和方法等方面的内容,它使得地理分析和决策制定成为可能。
地理空间数据分析是指对地理空间数据进行处理、分析和模拟,提取出其中的有用信息。地理空间数据可以来自各种传感器、GPS设备、遥感图像等。在地理空间数据分析中,常用的方法包括地理插值、空间聚类、地理回归等。地理插值是基于已知数据点的空间插值,通过插值分析可以估算未知地点的数值,从而进行空间预测和分析。空间聚类是指将地理空间数据划分为不同的空间群组,以便发现地理空间数据的空间模式和趋势。地理回归是指使用统计模型来解释地理现象的空间分布规律。
地理空间数据可视化是指通过图表、地图、图像等方式将地理空间数据以可视化形式展示出来,使得人们更容易理解地理空间数据的含义和关系。地理空间数据可视化可以使用各种工具和软件,如ArcGIS、QGIS、Google Earth等。在地理空间数据可视化中,常用的方法包括统计图表、热力图、流向图和三维地图等。统计图表可以用来展示地理空间数据的分布情况和属性特征。热力图可以识别地理空间数据的密度和热点区域。流向图可以展示地理空间数据的流动和迁移关系。三维地图可以提供更直观、真实的地理空间数据视觉效果。
地理空间数据分析和可视化在各个领域都有广泛的应用。在自然资源管理中,可以通过GIS技术分析土地利用、植被分布、水资源分布等信息,为环保和可持续发展提供科学依据。在城市规划中,可以利用GIS技术分析人口分布、交通路网、土地利用状况等信息,为城市规划和交通规划提供决策支持。在灾害管理中,可以通过GIS技术分析地震、洪水、火灾等灾害信息,为防灾减灾提供参考。在农业和农村发展中,可以利用GIS技术分析农田分布、农作物产量等信息,为农业生产和农村发展提供指导。
三维可视化与GIS的工程地质信息管理探讨
Il地质勘测
三维可视化与GIS的工程地质信息管理探讨
魏会龙
(深圳地质建设工程公司)
摘要:主要针对当前三维可视化技术的发展及其在复杂工程施工中的有效应用,介绍了有关GIS技术的相关问题,实现施工过程中各 环节的可视化,提高施工效率,保证施工质量。 一 关键词:GIS技术;复杂工程;三维可视化信息系统
O引言
空间数据库是地理信息系统GIS的基础,其主要功能是对
空间信息进行描述、存储、分析和输出的一种计算机技术系统, 其参照了空间位置来表达实质性的内容。工程建设项目中,图
纸和图表等地质资料组成了相关的空间数据,再利用GIS技术 来管理这些工程地质信息数据,从而提高工程管理的自动化程
度和效率。最后,将三维可视化技术运用进来,给工程技术人员 带来更加直观的感受。
1 GIS技术概述
GIS从技术和应用的角度出发,其主要是解决空问问题的
重要技术、方法与工具。从学科角度出发,其是测量学、地图学、 地理学及计算机科学等学科基础上发展的一门全新学科,具有
学科体系的独立性。从功能上来看,GIS能够及时获取、编辑、处 理、存储、输出、显示、及应用空间数据,且GIS具有完整的结构
性与功能性。GIS可以分类、分级、分层的对地理信息进行管理, 还可将这些数据实现组合、分析、再组合、再分析,并实现检索、
查询、修改、更新、输出等,是一种专业的管理地理信息的计算 机系统。整个GIS技术是通过计算机、软件、分析应用模型、空
间数据库、图形用户界面及系统工作人员组成,是一门专业化 的技术。
2基于GIS技术的工程施工可视化信息管理
作用
对复杂工程项目的工程信息获取可以采取GIS技术分析
和可视化信息管理。@GIS技术和三维可视化数字技术可以建
立虚拟的施工环境,通过采用GIS技术来对工程的三维可视化 数字进行制作,布置一个虚拟的工程概况,从多种路径和多种
角度来应用GIS数字地形技术,显示功能系统,可以获取工程 的地理位置的周边环境和地貌情况等信息。②施工期间对施工
数字化图像处理技术在地理信息系统中的应用
数字化图像处理技术在地理信息系统中的应用
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种以计算机为基础的信息系统,它通过对空间数据的收集、存储、管理、分析和展示,帮助我们对空间信息有更深入的理解和更有效的应用。数字化图像处理技术已经成为现代GIS技术中非常重要的一个组成部分。本文将探讨数字化图像处理技术在GIS中的应用。
数字化图像处理技术是一种数字信号处理技术,它将图像信息转换成数字信号,并通过一系列算法对图像进行分析、处理和优化,以达到提高图像质量、增强图像信息、实现图像自动化处理等目的。数字化图像处理技术在GIS中的应用包括以下几个方面:
1.地物提取
GIS中常用的地物提取方式有手动勾绘和自动化地物提取。手动勾绘需要大量的人力和时间,效率低且易出错。而自动化地物提取可以利用数字化图像处理技术实现,提高了效率和精度。
自动化地物提取通过对卫星遥感影像进行数字化图像处理,提取出影像中出现的地物,比如建筑物、道路、水体等,并将其自动绘制在地图上。该方法不仅大大降低了勾绘地物的时间和成本,而且提高了提取结果的精度和可靠性。
2.空间分析
GIS中的空间分析常常需要对图像和数据进行处理和分析。数字化图像处理技术可以实现对GIS数据的增强和优化,通过对图像进行滤波、锐化、增强等处理,来显著提高数据的清晰度和质量。
该技术还可以将GIS中的各类数据通过数字图像处理进行叠加分析,以分析不同数据之间的关系和趋势,比如通过全球定位系统(GPS)捕捉到的现场数据、数字边界和其他地图数据,可以在GIS中显示每个地质条件的不同区域。
3.场景模拟
数字化图像处理技术可以使GIS中的地图模拟成现实世界中具体的场景,模拟真实世界的视角和透视效果。通过本地的改变,可以在GIS中创建不同的环境模拟,比如海浪波动、山峰起伏、天空变化等,从而更好地了解现实世界的情况。
这些模拟结果可以用于风险管理和建筑设计,通过将环境参数(如洪水深度、土地利用变化)添加到数字模型中,可以预测和评估不同方案下的灾害风险和环境变化。这在城市规划和自然资源管理中非常有用。 4. 三维可视化
基于三维GIS的海量数据可视化关键技术研究
总第261期 2011年第7期 计算机与数字工程 Computer&Digital Engineering VoI.39 No.7 98 基于三维GIS的海量数据可视化关键技术研究 杨峰 (太原科技大学 陈立潮 太原030024) 摘要文章提出了针对三维GIS中海量空间数据的的面向交互操作的三维可视化关键技术,并搭建了原型系统。 该方法解决了基于外存三维模型与地形海量数据可视化效率低,并难以进行添加、删除、平移等交互操作的问题,使得海量 数据显示与交互操作不会降低场景的绘制效率。 关键词三维可视化;复杂度简化技术;场景组织技术;数据调度技术 中图分类号TP391.81 Research on Visualization Key Technology Based on Mass Data of 3D GIS Yang Feng Chen Lichao (College of Computer Science and Technology,Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024) Abstract This paper puts forward 3D GIS in the face of the massive spatial data interactive operation of the 3D-visual— ization key technologies,and build a prototype system.This method based on the 3D model with terrain mass data visualiza— tion lOW efficiency,and it iS difficult to analyze add,delete,such as the translation of the interactive operation for mass data display and interactive operation,which does not reduce the efficiency of rendering scene. Key Words 3D visualization,complexity simplified technology,scene organization technology,data scheduli ̄g techniques Class Number TP39】.8】 l 引言 海量三维地形数据的交互可视化和3D模型的 浏览,是很多科学和工程学科的重要组成部分,并 且在科学仿真、地理信息系统、教育和娱乐应用等 领域变得越来越重要。但是在所有这些领域中,其 都面临着一个不可避免的问题,就是数据的爆炸性 增长l1]。尽管硬件的计算能力和图形处理能力都 在不断增加,但是研究人员已经意识到在可预见的 将来仅靠图形硬件的发展还是无法处理任意规模 的数据。虽然持续增长的计算能力可以为用户提 供更多更复杂的数据集,但内存带宽的增长速度远 远小于处理能力的增长速度,因此内存带宽的局限 性正逐渐变成处理大规模数据时的主要瓶颈l2]。 本文提出了一种基于三维GIS的地形信息可 视化显示系统的设计与实现方法,可以实现静态大 规模地形地物数据的实时绘制。系统采用了基于 K—D树的大范围地形数据的场景组织l3]以及改进 的数据调度策略¨4],来克服大规模地形数据的实时 绘制中可能出现的各种瓶颈和性能问题L5J。 2基于K—D树的大范围地形数据的 场景组织 场景树可以采用K-D树结构l_6J。目前存在的 各类空间剖分算法中,由于四叉树[7j一般只适用于 地形的空间组织,而且四叉树默认情况下有一个统 一的分布方向,如地形的水平分布,所以四叉树不 适用于通用场景的空间结构。而对于八叉树[1}],由 于动态更新需要消耗大量的时间,所以相比较而 言,K—D树比较适合作为大规模场景的空间剖分算 法。场景树结构组织方式和空间结构组织方式共 同组成了场景数据组织。空间结构是从场景树结 *收稿日期:2010年12月27日,修回日期:2011年1月30日 作者简介:杨峰,男,硕士研究生,研究方向:信息系统与技术。
基于GIS地貌景观三维可视化系统应用的初步研究
基于GIS地貌景观三维可视化系统应用的初步研究
摘要通过介绍三维模型tin的建立、三维模型的数据组织及数据结构的实现等建立三维地貌景观模型,并将其应用到旅游、景观规划、地貌成因分析、景观评价等领域,建立三维可视化应用系统,实现对应用系统的可视化操作和分析。
关键词 三维模型;可视化;数据结构;关键技术
中图分类号 tp317.4 文献标识码 a 文章编号
1007-5739(2009)01-0261-03
随着计算机技术的不断发展,gis的软件不断升级,地形的建造从开始的2维或2.5维,到现在3维模型的实现已经成为可能。实际上三维模型的建立可以应用在许多方面,比如:急救服务(对服务地点的快速通达);城市规划(规划对象的选址、社区规划、公众参与、设计评审);无线电通信(高层建筑对无线通讯的干扰);建筑(环境被保护与被破坏);市政设施管理(供水、排水、电力、道路、轨道交通基础设施);市场与经济开发(位置选择、宣传鼓动);地产分析(楼层空间与土地可用性);旅游与娱乐(城市景点宣传、路线、新到游客印象);电子商务;环境(污染影响);军事;教育与学习等。
1国内外的三维可视化系统应用现状
自20世纪80年代以来,国外已陆续对三维建模及应用开发加大投入,军转民的产品也逐渐多起来,为民用开发与应用的产品也越来越广泛和普及。 在纽约基于gis的、可以获得三维的本城市地理与几何信息的查讯系统纷纷出现。如城市信息技术与电信部(doitt)安装的这类系统,它的应用范围遍及环境保护、安全和刑事。实力较强的技术开发公司如解析测量技术公司(analytical surveys
inc.technology,asi)为纽约开发了gis和正射影像数据,从gis中获得建筑物高度数据,从正射像片上获得地表纹理而建立三维模型。环境模拟中心(enviro-nmental simulation center, esc)开发了各种3d模型用于曼哈顿及其他城区,它们的特点是可标识(表示)到各商用楼层空间,为进一步换算到具体单元的需要成为可能。
