城市三维可视化GIS的研究

城市三维可视化GIS的研究

艾丽双[1]2004年在《三维可视化GIS在城市规划中的应用研究》文中认为随着信息技术、计算机技术、空间技术的发展,我们逐渐进入了以数字化为特征的时代,在我们熟悉的物质城市的身边也充满了这种现象。数字化正在渗透到城市规划、建设、管理与服务中,并发挥越来越大的作用,忽视它的存在将失去城市持续发展的技术手段。因此在当前的城市规划设计、管理、编制、审批过程中,确实需要借助三维可视化GIS 等高新技术手段,通过将规划方案直观地展现出来,帮助规划设计与规划管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审,并为广大群众的积极参与提供信息平台。论文结合国家自然课题《基于GIS/RS技术的城乡空间规划支持系统研究》,对三维可视化GIS在城市规划领域中的应用进行了研究。论文所作的工作主要有:(1)从理论的角度分析并分解了三维可视化GIS,对三维可视化GIS的概念进行限定,从技术上探讨三维可视化GIS;(2)数据是GIS系统的核心问题,数据获取是构建城市规划中三维可视化GIS中重要方面,研究了城市三维可视化GIS的数据源的获取内容和数据获取方法;(3)解决了建立城市规划中的三维可视化GIS中的三维数据的模型的构造和可视化问题,从三维地形和建筑物的的表达方式的选择、寻找合适建模路线、到进行可视化,为建立三维可视化GIS提供了参考依据。(4)研究三维可视化GIS作为城市规划的支持系统的了系统设计;(5) 以北京市大栅栏地区的旧城改造的城市设计和青岛市城市规划管理信息系统为例,对三维可视化GIS在城市规划设计中的应用做出分析。

张谱[2]2008年在《基于GIS的城市给水管网三维可视化研究》文中进行了进一步梳理城市给水管网是支撑和保证城市居民生产、生活的重要基础设施。目前绝大多数城市采用传统人工管理方法已难以满足管网实际需要。通过GIS强大的数据可视化功能,以地形为依托,实现给水管网的可视、动态模拟,正确分析和全面了解系统运行情况,不仅能提高给水管网管理的效率、质量和水平,还可为城市给水管网的改建和扩建、运行、维护与管理提供科学依据和技术支持。本文以两个实际项目“陕西省府谷县给水管网优化设计”和“西安市给水管网系统水压可视化管理”为支撑,分析了目前城市给水管网管理中存在的问题,根据GIS技术和城市管网可视化的国内外研究进展,利用ArcGIS平台,进行了城市给水管网的三维可视性研究。其研究内容主要包括:(1)利用ArcGIS中数据组织方式Shapefile存储空间数据,创建Microsoft Access数据库管理属性数据,通过公共数据项Object ID建立实时匹配关联,实现图属数据库的一体化连接;利用VB进行城市给水管网三维可视系统的界面设计,并实现了编辑、查询、统计、可视性分析、打印报表等功能。(2)根据陕西省府谷县城区给水管网区域地形情况,建立GIS数字高程模型,利用MapGIS软件进行数据校核,同时在ArcScene模块中以三维图形直观显示了府谷县城区“水源地→一水厂→二水厂”地形,并根据地形情况设计了管网支线的铺设,实现了地形与管网的叠加,明确了管网的具体位置。(3)在运行工况下,通过分析管网的压力特征,依靠西安市给水管网范围内42个测压点的压力实时监测数据,将ArcMap与Raster 2 Vector(R2V)矢量化软件相结合,实现了集平面标注图、二维着色图、三维立体图为一体的管网水压三维透视图,直观反映了管网的运行情况。(4)在设计工况下,根据水力计算结果,利用Surfer软件对府谷县城区给水管网在现状年、近期、远期三个阶段中,最大转输时、最大消防时、最不利管段损坏时三种工况下的节点压力进行二维分区、着色显示,模拟管网水压分布状态,并进行了可视性分析,为府谷县自来水公司进行城区近远期管网改扩建设计提供参考依据。

江男[3]2007年在《轨道交通基础地理信息三维可视化研究》文中提出随着地理信息系统(GIS)技术的发展,对空间数据的需求也在日益增大。为了更好地满足信息化进程的需要,人们开始由二维GIS应用转向对三维GIS的研究,而如何实现空间数据的三维可视化就成为GIS发展的一个热点。把3D GIS同轨道交通基础地理数据相结合,用GIS技术带动传统产业的发展,提高轨道管理部门的信息化水平,是论文在应用方面的一个创新之处。论文结合“城市轨道交通基础地理信息管理系统”项目,在参与项目建设的过程中,收集并分析相关的数据和文件资料,主要针对轨道交通基础地理数据的三维可视化展开相关研究工作。数据是三维表达的基础,那么空间数据的存储、管理就显得尤为重要。三维数据相对于现有二维空间数据而言,其数据量将增加l00多倍,空间数据库使大数据量的存储变成可能。根据轨道交通基础数据的特点及三维可视化的需要,论文研究轨道交通基础地理数据的分层管理、分段存储及质量控制的管理模式,并在此基础上列出了轨道交通基础地理信息空间数据及属性数据的组织及存储情况。在空间数据有效管理的基础上,在第四章论文重点研究轨道交通基础地理信息三维可视化的几个关键技术。在综合分析和比较不同三维软件平台的优缺点的基础上,论文选用ArcGIS平台,在其三维模块基础上实现城市轨道交通基础地理信息三维可视化工作。然后,论文讨论城市轨道沿线各类基础地理数据(管线数据、地层数据、建筑物及其基础数据)的三维可视化的方法,提出了比较可行的解决方案,初步实现了轨道交通基础地理数据的三维可视化。最后,论文介绍ArcObjects(AO)技术,并利用ArcObjects技术,在ArcGIS的三维应用模块平台上进行开发,实现在三维场景中的轨道沿线各种数据的属性查询。最后,对论文进行总结,指出论文的主要工作内容,并在此基础上,对下一步工作进行展望。

常河[4]2008年在《Google SketchUp与ArcGIS在城市三维地下综合管网中的应用研究》文中提出地下管线是城市基础设施的重要组成部分。城市地下管线包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业管道等几大类,它就像人体内的“神经”和“血管”,日夜担负着传递信息和输送能量的工作,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称为城市的“生命线”。随着数字城市的提出,地下管网GIS作为其极其重要的组成部分并因为地下管网本身的特殊性(不可见性),使得建立城市三维地下管网GIS已成为当前许多学者关注的焦点。本文在广泛研究当前城市地下管网模型的基础上,提出了一种不同于往的城市地下三维管网GIS的设计方法,结合当前三维GIS的新兴技术,提出了应用GoogleSketchUp与ArcGIS结合开发三维管网的新路线。论文主要包括以下内容:分析了国内外地下管网GIS的研究现状,介绍了地下管网GIS的基本理论和发展情况;从GIS三维可视化的发展到其定义、特性、功能以及空间数据的获取、模型、结构都做了比较详细的阐述;结合当前城市地下管网常用的建模方法和三维GIS的定义、功能、特点,提出了一种全新的建立城市地下三维管线模型的方法;对几种三维模型建模方法进行比较,并通过Google SketchUp结合ArcGIS建立城市与地下管线的三维模型,把ArcGIS的各个模块(ArcMap、ArcScene、ArcGlobe)与Google SketchUp建立的三维模型综合研究,构建了一个开放,互动的城市三维地下综合管网模型;以理论为基础,根据安宁市城市综合管网的基础数据,建立了安宁市地下综合管网数据库;以C#.NET为开发平台,以嵌入式开发组件ArcGIS Engine为工具,实现了城市三维地下综合管网的三维漫游、条件查询、缓冲区分析、爆管分析等功能;对研究成果和存在的问题进行了总结,对应用前景进行了分析,说明了建模方法和系统的有待完善之处。

王兵[5]2009年在《面向对象三维GIS及可视化研究》文中提出三维地理信息系统是数字城市的核心技术之一。目前,在城市规划方面主要采用二维GIS来进行平面设计和应用,但是现实世界是真实的三维空间,故不能较好的显示真实世界。面向对象三维GIS数据模型及可视化技术处理的是三维空间,能够获得更真实的感受,现已成为当前研究的重要课题。本文对三维GIS面向对象数据模型及其可视化技术两个方面进行了深入研究。在数据管理方面,由于现有的空间数据模型采用了基于域或对象的数据模型,但不能满足属性数据和空间数据同时管理要求,我们结合面向对象技术提出了一种适用于“数字城市”的面向对象三维数据模型,该模型实现多种三维矢量模型数据的一体化存储管理。最后,我们还设计了三维GIS数据管理平台3DGIS-SDE。在可视化方面,本文基于该面向对象数据模型,运用层次细节技术(LOD)和多分辨率纹理模型等关键技术解决了三维GIS的可视化问题,加快三维场景的渲染速度;通过人机交互的方式控制场景的三维绘制,实现了三维场景中漫游,改善了三维景观可视化效果;同时,利用层次包围盒技术解决了在三维场景漫游过程中的碰撞检测问题,以增强三维景观的真实性,以更加逼真的方式显示三维空间。最后,对三维GIS系统的信息查询过程进行分析,并讨论了光照计算空间分析算法,实现了一个功能较强的三维数字地理信息查询与分析系统(3DGIS)。

苏飞[6]2016年在《基于Skyline的大理海东新区地上地下三维可视化研究》文中研究表明随着智慧地球与智慧城市的兴起,三维地理信息系统(Geographic Information System,GIS)以其三维空间展示、三维空间分析的能力,引起社会各界广泛关注,并因其广阔的发展空间与应用前景,备受地理信息系统学者推崇。随着城市建筑面积的急剧扩张、人口的迅速增加,以原始的二维平面图层管理城市信息的方式已经无法满足现实管理需求。若对一个城市进行系统的管理,不仅需要去处理地上场景,而且还需要了解地下管网情况。一个良好的三维地理信息系统需要同时具有处理地上与地下景观变化的能力。然而,国内学者在地上三维可视化方面研究较多,地下可视化方面研究较少,同时进行城市地上场景与地下管网方面三维可视化方面研究更为稀少。因此,本文在总结国内外三维GIS技术研究现状的基础上,分析国内外三维GIS开发前提下,建立地上地下三维可视化场景框架。并以此框架为基础,大理白族自治州海东新区(大理海东)为实验区,构建大理海东地上城市景观与地下管网三维场景,通过Skyline与Unity3D平台二次开发,形成大理海东三维可视化桌面端平台与移动端平台。本论文所作的工作与研究主要为以下几个方面。(1)对目前的三维可视化基本理论与技术进行概述,了解当前可视化主要研究现状,并了解探索当前三维地理信息系统方面的主要技术。(2)提出构建地上地下可视化场景的框架,并在此框架基础上,以大理海东新区为例完成地上地下可视化场景。在地上区域,该框架为保证地上三维模型外观精度,要综合运用纹理映射技术处理;由于地上模型数量较多,且模型空间架构不同,极容易降低场景分析效率,因此要进行模型优化,减弱模型影响。在地下区域,主要完成两项:一、三维管网与地表房屋、道路精确一一对应,需要取相应点进行对比分析;二、山地城镇个别区域管网起伏较大,需要根据地形进一步修改管网,依照不同地形进行局部改进。在总体而言,为保证场景完善,增强可视化效果,需要进行整体效果的渲染,为提高运行效率,采用远处渲染度低、近处渲染度高的渲染办法。(3)本文在充分理解研究目的情况下,进一步分析Skyline技术体系与Unity3D开发方式,提出满足研究目的的具体方案,分析得出系统的总体架构与具体功能。并以大理海东新区为研究区,完成大理海东三维可视化系统桌面端与移动端的建立。该桌面端主要满足大理海东区域空间分析、场景展示能力。本移动端主要进行大理海东区域内的三维场景漫游与展示,以提高可视化系统的交互性与展示度。

李军[7]2000年在《三维GIS空间数据模型及可视化技术研究》文中研究表明本文以空间数据库为基础,主要研究三维GIS中的空间数据模型和三维可视化技术。 本文详细分析了基于域和基于对象两种空间数据模型集成的各种问题及相应的解决措施,提出了一种面向对象三维GIS集成数据模型,并深入讨论了集成模型的体系结构。 目前还没有通用的方法表示三维空间拓扑结构,尤其是三维体对象之间的拓扑关系。本文提出了一种三维空间拓扑结构,基于一定的空间划分,通过几种基本的拓扑关系的定义,能够不依赖几何嵌入,快速推导出各种拓扑关系。本文深入讨论了基于这种拓扑结构的几种重要的拓扑查询的实现方法。并且,基于二元拓扑关系的形式化描述,本文提出了一种三维拓扑关系的优化判断方法。 以V-Reactive树索引结构和透视查询为基础,本文提出了一种细节层次技术和多比例尺综合技术的集成实现机制。针对三维可视化的特点,本文分析了该集成机制的性能优化方法,并讨论了基于三维对象的动态缓冲管理技术。本文还以空间数据库和VRML文件为基础,提出了一种三维Web-GIS体系结构。 本文设计和实现了一个三维GIS实验系统。该实验系统以海量数据应用为背景,实现了三维GIS的一些基本功能和本文提出的一些三维GIS技术。并且,通过CAD数据的创建和转换,实现了校园三维GIS实验系统。

康传利[8]2004年在《地理信息系统数据模型研究》文中指出本文提出了一种面向对象的三维城市GIS数据模型,并根据这种数据模型,研究了相应的空间分析和空间查询技术以及相应的三维可视化问题。 本文首先在分析三维GIS数据模型研究现状的基础上,运用了UML标准建模语言,针对城市GIS提出了一种面向对象的三维城市GIS数据模型。将GIS数据模型分为三个层次:基础类包、应用类包、组合类包。其中基础类包是应用类包和组合类包的基础,它用点、线、面、体、复杂对象和关系类等基本的要素表示三维空间。应用类包在基础类包的基础上运用各种分析方法来表达现实三维空间实体,它包括数字立体模型、层次模型、数字地面模型、断面拟合模型、建筑物模型、环状模型、场模型、CSG模型。组合类包在基础类包和应用类包的基础上采用各种组合方法(如分类、概括、联合、聚集等)来建立空间对象之间的联系。本文在提出的面向对象GIS数据模型的基础上,研究了城市三维可视化问题。借鉴有关专家提出的数据挖掘系统的结构,提出了一种基于GIS空间数据挖掘系统结构,并进行了基本的空间分析。空间数据挖掘系统流程是:用户提出一些问题,通过用户接口,数据挖掘模块触发数据挖掘核心从空间数据库中获取有价值的知识,把挖掘出来的知识提供给用户。

陈国岭[9]2007年在《基于GIS的秦岭火地塘林场森林景观可视化研究》文中提出森林景观是人们在某一时空点上视野所及的、以森林植被为主体的一种自然景色。近几年来,以森林景观为主要对象的计算机建模和可视化技术成为生态学、森林经理学、自然地理学、植物学等领域的一个研究热点。人们已经开始从简单的几何图形(如圆锥体)表达森林景观中树木的分布研究向着运用建模技术和可视化技术表达大场景的森林景观实时现实方向发展,以便最终生成森林景观的真实感模型。地理信息系统(Geographical Information System,GIS)是一种管理与分析空间数据的计算机系统。目前已发展成为一个跨越空间科学、计算机科学、信息科学及各门自然资源与环境科学等领域的较为完善的科学。GIS三维可视化功能对森林景观的可视化表达提供了有效工具,在森林资源的可视化管理中有广泛应用。本文以秦岭火地塘林场为研究区域,依据森林资源二类调查资料以及前人研究的成果,利用数据库技术、遥感技术(RS)和GIS技术,主要对该林场森林景观三维可视化进行研究。旨在总结目前市场上模拟植物的软件及插件,找出模拟树木、森林的最优软件平台或插件;模拟该林场森林景观三维显示,为该林场森林资源经营管理和教学、科研提供服务。通过本次研究,获得以下主要结论:(1)通过本研究建立的基础数据库(图形、图像、统计数据),为该林场以后的森林资源监测和可持续经营奠定了基础;(2)基于DEM和遥感数字图像建立的森林景观三维可视化结果,为宏观、快速监测森林景观的变化提供了方法;(3)基于DEM和林相图建立的森林景观可视化结果,弥补了遥感影像分辨率不足产生的信息失真,在林业生产中有良好的应用前景;(4)通过ERDAS Imagine组建森林景观三维显示及漫游系统,能够实现空间属性的查询和统计分析、二三维交互式浏览以及“所见即所得”的视觉效果,为林场的数字化、可视化管理提供了手段。

朱英浩[10]1998年在《城市三维可视化GIS的研究》文中指出本文研究了城市景观的三维建模、数据结构、真实纹理映射和纹理编辑、与三维设计软件3D Studio和AutoCAD的数据交换,以Visual C++ 5.0 for Windows 95/NT及图形库OpenGL开发了全数字化测图软件VirtuoZo的系列新产品——城市景观三维可视化系统(VCM&V),将城市景观三维可视化系统与GIS软件(MapInfo Professional 4.0)进行了集成,建立了三维可视化GIS,实现了数字地形图的三维可视化。

参考文献:

[1]. 三维可视化GIS在城市规划中的应用研究[D]. 艾丽双. 清华大学. 2004

[2]. 基于GIS的城市给水管网三维可视化研究[D]. 张谱. 西安理工大学. 2008

[3]. 轨道交通基础地理信息三维可视化研究[D]. 江男. 上海师范大学. 2007

[4]. Google SketchUp与ArcGIS在城市三维地下综合管网中的应用研究[D]. 常河. 昆明理工大学. 2008

[5]. 面向对象三维GIS及可视化研究[D]. 王兵. 西安电子科技大学. 2009

[6]. 基于Skyline的大理海东新区地上地下三维可视化研究[D]. 苏飞. 云南师范大学. 2016

[7]. 三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D]. 李军. 中国人民解放军国防科学技术大学. 2000

[8]. 地理信息系统数据模型研究[D]. 康传利. 山东科技大学. 2004

[9]. 基于GIS的秦岭火地塘林场森林景观可视化研究[D]. 陈国岭. 西北农林科技大学. 2007

[10]. 城市三维可视化GIS的研究[D]. 朱英浩. 武汉测绘科技大学. 1998

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