GIS地图室内外三维地图解决方案.docx

GIS地图室内外三维地图解决方案 上海为卓信息科技有限公司 GIS 地图室内外三维地图解决方案 上海为卓信息科技有限公司 一、概述.I 二、地图数据组织和管理. I 三、ArcGIS Server 发布地图服务.V 四、性能优化. VII 五、三维分析 GIS 功能. VIII 六、客户端展示.IX 七、ArcGIS 10 三维 GIS 新特性. XI 1、可视化增强. XII 2、创建和管理三维数据的新功能.XII 3、三维分析功能增强.XIII 4、数据共享增强.XIII 5、完整的二三维一体化实现. XIV 数据一体化.XIV 编辑一体化.XIV 存储和管理一体化.XV 符号一体化.XV 显示一体化.XVI 空间分析一体化. XVI C/S 开发一体化. XVII 服务一体化. XVII 八、应用案例. XVIII 1、北京某街道三维数字社区.XVIII 2、兰州某街道三维数字社区.XVIII 3、上海某商场室内三维地图. XIX 4、更多.XIX IIArcGIS Explorer 上海为卓信息科技有限公司 ArcGIS 三维解决方案 一、概述 ArcGIS 为 3D GIS 提供了全面的解决方案： ArcGlobe 3DGIS服务 ArcGlobe ArcEngine ArcGIS Server ArcGIS Server 桌面3DGIS应用 Web 浏览器 ArcMap, ArcGlobe 内容制作 ArcSDE 利用 ArcSDE 空间数据库引擎来存储和管理空间地图数据，通过 ArcMap、 ArcGlobe 等桌面软件来制作准备二维、三维地图数据文件，然后通过 ArcGIS Server 发布和管理地图服务，供 ArcGlobe、ArcGIS Explorer 和 Web 浏览器等 客户端来访问。 与二维 GIS 一样，3DGIS 同样包含了数据可视化、空间分析、数据管理三个 部分。Geodatabase 模型将彻底支持 3D，不是 2.5D 的可视化，而是真 3D 的数据 对象和要素，同时，ArcGIS 还提供了处理 3D 数据模型的分析工具，包括 3D line of site、对象的 3D buffering、envelopes 和体积表现的可视化和三维分析。 二、地图数据组织和管理 数据是整个系统的关键，3D GIS 数据包括： II主要成分 l 建筑及构造物 l 底图或航片/卫星图片 l 数字地形模型(DEM) 视觉增强辅件： l 植物 l 街景构件 l 字标 动态数据： l 交通 l 街灯 l 树木 1、三维数据建库流程 数据准备阶段 可获取的资源 影像数据；(DOM、DEM) 矢量数据；(路网、管网、电网) 地名数据；(Label、Annotation) 模型数据；(Multipatch、SketchUp、3dMax) 其他 GIS 数据；(GDB、Shp) 2、创建三维场景 利用桌面软件 ArcGlobe 来创建三维场景，添加需要的各种要素，如文字标 注、街景和植被数据、三维建筑模型等等。其中三维建筑模型可以用二维底图来 构建，也可以导入第三方软件做好的 3D 模型数据。 添加文字标注 III添加植被 导入 3d 模型 IV2-D 三、ArcGIS Server 发布地图服务 3-D COP Mobile 表现层 (任何浏览器) Server Metad ata Enterprise Service Bus Globe Servic Map & Chart Geo- Processi Image- Processi Open Web Tracki ng 服务和发布层 Desktop 内容制作层 ArcGIS Server 是功能强大的基于服务器的 GIS 产品，用于构建集中管理 的、支持多用户的、具备高级 GIS 功能的企业级 GIS 应用与服务，如：空间数据 管理、二维三维地图可视化、数据编辑、空间分析等即拿即用的应用和类型丰富 的服务。ArcGIS Server 提供广泛的基于 Web 的 GIS 服务，以支持在分布式环 境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其它的 GIS 功能。 ArcGIS Server 主要功能包括： 支持二维三维地图可视化；除标准浏览器外，还支持 ArcGISDesktop 和 ArcGIS Explorer 等桌面客户端；可以集成多种 GIS 服务；支持标准的 WMS、 WFS；提供配置、发布和优化 GIS 服务器的管理工具；提供.NET 和 Java 软件开 发工具包；提供通用的框架在企业内部建立和分发 GIS 应用；提供操作简单、易 于配置的 Web 应用；提供通用的 GIS 数据管理框架；支持在线的空间数据编辑和 专业分析； 1）通过 ArcGIS 桌面进行内容创建和发布 ArcGIS Server 利用 ArcGIS 桌面产品创建用来发布的地图，Globe 以及空间处理任务，然后在 ArcGIS Server 上进行发布。发布过程既可以在 VArcGIS 桌面中的 ArcCatalog 环境下进行，也可以在基于浏览器的 ArcGIS Server 管理器中完成。如果想要共享这些资源，你可以首先在 ArcGIS Server 中使用这 些资源创建 Web 服务，然后通过各种客户端产品访问 和使用这些资源。 2）二维地图服务 二维地图服务提供对 ArcMap 文档内容的访问。创建地图服 务之前，必须在 ArcMap 中首先创建一个地图文档，然后发布为地图服务。创建 地图缓存地图缓存是在多级比例尺下预先渲染的分块的地图集合，用来 提高地图显示和使用的效率。因为地图影像不需要根据用户的请求动态实时地渲 染生成，因此缓存服务可以大大提高显示速度。然而，因为地图影像是在创建地 图缓存时预先计算生成的，因此地图缓存只能用来提供静态的地图内容。地图缓 存保存了一系列比例尺下的地图数据，每个比例尺对应一定详细程度和分辨率的 地图信息。在构建应用之前，一个好的设计首先要确定使用哪些比例尺，以及包 含何种详细程度的地图信息。ArcMap 和它所包含的按比例地图显示功能可以用 来生成和维护高性能的地图缓存。 3）Globe 服务 在 ArcGlobe 中创建的 Globe 文档可以发布为 ArcGIS Server 的 Globe 服务。Globe 服务提供对三维地球的访问能力，我们可以交互使用三维地球，并 将它与其他地理信息叠加显示。我们可以在 ArcGlobe， ArcReader 和新的免费 的 ArcGIS Explorer 应用中使用 globe 服务。Globe 服务还可以被发布为 KML 服 务，被其他的可视化应用所使用。通过 ArcGIS Server 创建自己的虚拟全球视图： 通过 ArcGIobe 和 ArcGIS Server，你可以创建完全基于自己 GIS 数据内容的 2D 和 3D 虚拟地球视图，并维护变化的信息。每个 GIS 应用都经常需要使用自己的 数据信息，并访问特定的任务和执行操作。GIS 用户必须能够基于自己的数据构 建可视化和分析应用。 4）空间处理服务 空间处理的基本目的是为了帮助你自动完成 GIS 任务。几乎所有应 用 GIS 的地方都会包含一些需要重复执行的工作。因此产生了构建一个空间处理 框架的需求，在这个框架下，支持多步骤任务的定义和自动完成，支持工作流模 VI型文档的编制，以及模型的共享。空间处理还支持空间建模和空间分析功能，它 可以让我们更好的理解，分析和把握问题的方方面面。ArcGIS Server 提供一个 简单的机制可以将服务器上的空间处理工具和模型发布为任务，供远程的客户端 调用，而任务本身在服务器端执行。GIS 服务器提供的将空间处理模型和脚本发 布为 Web 服务的能力，使得它变得异常强大。这些功能可以被多种客户端访问和 使用，而不用考虑到客户端应用的类型。在上面的例子中，可以根据事故点进行 电网故障追踪。这个功能是作为 ArcGIS Explorer 中的一个任务提供的。通过 ArcGIS Explorer 发送一个请求到 ArcGIS Server 的空间处理服务，由 ArcGIS Server 完成后台的分析。分析结果一方面以图形方式显示在 3D 地图中，另一方 面提供故障诊断报告，并进行故障点定位。 四、性能优化 由于 WebGIS 对数据传输效率的要求高，加上 GIS 系统数据量较大，为了提供 系统整体显示效率，ArcGIS 提供了系列性能优化方案： u 比例尺分级显示-以数据精度为基准，按照显示比例尺有层次的加载数 据，提升整体三维显示效率。 u 数据缓存-创建 ArcGlobe 创建缓存瓦片，以提高浏览速度 VIIu 模型纹理调整 五、三维分析 GIS 功能 ArcGISServer 提供了三维分析扩展模块， 3D 扩展提供了一套 3D GIS 功能用 于创建和分析表面。3D 扩展添加了一些基于 3D 和地形的地理处理操作，这些操 作可以发布为 Web 服务。 VIII三维缓冲区分析 六、客户端展示 ArcGIS Server 发布的三维地图服务，可以通过 ArcGlobe、ArcGIS Explorer 等 客户端来显示 ArcGIS Explorer 介绍 IXArcGIS Explorer 是一个可以免费下载的 3D 高性能可视化客户端，由 ArcGIS Server 提供强大的空间信息浏览功能，无论是 2D 还是 3D 的信息并提 供了强大的对数据的查询和分析任务。ArcGIS Explorer 通过访问 ArcGIS Server 提供的强大的完整的 GIS 功能，整合了 GIS 数据集与基于服务器的空间处理功能， 提供了空间处理和 3D 服务。ArcGIS Explorer 也可以使用本地数据和 ArcIMS 的 服务，ArcWeb Services，OGC WMS 和 KML，具有开发性和互操作能力。ArcGIS Explorer 可以被任何个人和专业人员下载和使用。ArcGIS Explorer 可以访问 ArcGIS Server 提供的完整的 GIS 功能。 通过 ArcGIS Explorer，我们可以： 无缝的以 2D 和 3D 方式浏览整个世界的数据；集成本地数据以及来自 ArcGIS Server，ArcIMS 的服务和数据，OGC WMS 或 ArcWeb Services；ArcGIS Explorer 还支持 KML 和 KMZ 格式的数据文件；通过任务进行 GIS 分析，如可视 化分析，建模，邻域查找和统计分析；以地图的方式回答跟地理相关的问题，并 与他人共享你的结果；使用自有的服务器上的数据和地图，并与其他服务器上的 数据联合使用 ArcGIS Explorer 可以使用 ArcGIS Online 发布的内容和功能，包括全套的 地理底图数据和图层数据以及一些帮助用户初步构建三维地球或者二维地图的 X核心工具。ArcGIS Explorer 也支持各种各样的通用 GIS 数据源，包括 ArcGIS 地图服务和数字地球服务，图层文件、图层包、栅格文件、shapefile 文件、 geodatabase 等。另外，用户还能导入 GPS 数据或者连接到 GeoRSS 来订阅数据 源。照片、报表和链接以及其他数据也能被嵌入地图，并通过 ArcGIS Explorer 新的地图演示模式来显示。 ArcGIS Explorer 新增了 2D/3D 切换的功能按钮，点击它可以自由地切换 ArcGIS Explorer 的 2D 视图和 3D 视图模式，从而为用户提供完整的地图可视化 控制功能。 ArcGIS Explorer 可以通过添加插件的方式对其功能进行扩展，添加的扩展 新功能可以直接集成到应用程序的 Ribbon 工具栏中。用户可以在 ESRI 网站上下 载大量的插件实例使用，同时用户可以通过 ArcGIS Explorer 软件开发包 开发自己的插件。 七、ArcGIS 10 三维 GIS 新特性 ArcGIS10 提供完整三维 GIS 系统，如下图： XI1、可视化增强 · · · · · · 二维缓存地图的渲染更快 减少创建缓存的需求。 提高了文字注记和点标注的显示性能 内置的冲突检测避免文字显示压盖。 提高了三维模型的显示性能 自动的纹理处理机制 提高了三维矢量显示性能。 通过 OpenGL 模板缓冲机制(OpenGL stencil buffers)处理环绕地 表(surface-hugging)的矢量要素 内存缓存设置存在地图文档中 分别为每个 ArcGlobe 文档设置内存缓存的大小，并为其中的各类 图层分配大小合适的内存。 视频图层 完全动态的视频可按地理坐标贴到 ArcGlobe 中的地表上。这个视 频不是一个独立的窗口去显示，而是贴到了地表上。 2、创建和管理三维数据的新功能 · · · · 在 ArcGlobe 和 ArcScene 均有标准的编辑环境，可以创建和维护带高程值 (z-aware)的 GIS 和多面体要素 完全基于模板编辑方式，所见即所得的编辑效果 标准的编辑功能 开始编辑、结束编辑、保存编辑。 支持捕捉功能和其它高精度编辑选项 移动、旋转、改变尺寸和模型替换等一些列高级编辑功能 能够将三维模型以 multipatch 形式直接加载到三维视图中，并进行相应的移动、改变尺寸、旋转 XII3、三维分析功能增强 · · · · · · 增加了三维布尔运算 例如相交(Intersect 3D)、合并(Union 3D)和包含(Inside 3D)运 算。 增加了创建虚拟城市工作流所需要的 GP 工具， 例如 Skyline 和 Skyline Barrier 工具 增强了现有的 GP 工具以更好地表现三维： 例 如 ， Select by Location 工 具 可 利 用 三 维 距 离 作 选 择 ， multipatch 对象可应用于视线分析 在三维中进行交互式测量 沿地表距离的距离、三维对象高度、两点间的三维距离。 三维的网络分析 增强了三维分析 GP 功能 新增 26 个 GP 工具 4、数据共享增强 · · · · 利用 ArcGIS Server 可以方便的实现三维 GIS 地图和三维分析地理处理工 具的服务发布。 增强 kml 支持、可以对 kml 实现查询，显示 kml 细节内容。 动画功能支持导出高质量的视频和影像序列。 能 够 从 ArcGlobe 和 ArcScene 中 导 出 更 大 的 图 片 (images)。 XIII5、完整的二三维一体化实现 数据一体化 、原有二维数据无需进行格式转换，避免了准备两份数据，减少空间冗余， 易于更新维护； 、构建三维场景时，原有数据可以使用原二维数据高效的空间索引、影像金 字塔、并且支持动态投影，减少再次数据处理时间，为高效运行提供了保障 编辑一体化 、二维和三维场景采用同样的基于模板编辑，支持标准 GIS 数据编辑功能 ，三维捕捉，三维图形编辑等； 、所见即所得编辑方式，三维下编辑数据跟二维下面一样的简单。 XIV存储和管理一体化 、管理三维数据就如同管理二维数据一样的简单； 、通过版本进行管理和追踪数据变更； 、为三维模型进行空间分析提供了对象、要素基础 符号一体化 、二维和三维场景采用同样的符号库、填充库、线型库，降低了符号管理的 复杂度 、可以利用原有的二维地图创建三维地图，复制原有图层，减少了配置地图 符号过程，简单便捷 XV显示一体化 二维和三维场景采用一体化符号和专题图显示，在三维场景中创建跟二维 一样的专题图 一体化的操作方式，大大节省了构建场景的费用和时间，提高了场景构建 效率； 空间分析一体化 (1)三维场景中调用二维分析工具，并且展现最终的二维分析结果 XVIC/S 开发一体化 无缝二三维开发体系，系统开发集成更加方便，有助于开发出更加面向业 务需求的应用系统 服务一体化 ArcGIS Server 提供了完整的二三维一体化的发布方案，对三维服务发布、 管理、创建缓存、服务加载采用一样操作方式，简洁易用 XVII八、应用案例 1、北京某街道三维数字社区 2、兰州某街道三维数字社区 XVIII3、上海某商场室内三维地图 4、更多 XIX