数字城市建设中的三维数据编码标准研究

吴 列 高文娟 周滔滔

(四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610021)1;

(四川测绘地理信息局测绘技术服务中心，四川 成都 610031)2;

(达州市住房和城乡规划建设局，四川 达州 635000)3

1.引言

数字城市是以地理空间框架为定位基准，集成了城市自然、社会、经济、人文、环境等综合信息，数字城市是推动整个国家信息化的重要手段，是智慧城市的基础。二维数字城市建设在处理一些涉及三维信息方面的城市规划、市政管理、应急响应问题时存在着诸多局限，研究和开发服务城市各个应用领域的城市三维地理信息系统受到人们的关注，但三维地理信息系统要管理地形、影像、三维城市模型及其纹理数据，3DGIS的数据量多是二维GIS数据量的几百倍，甚至是上千倍。对于一个城市来说，这些三维数据往往达到TB级，如何组织和管理这些数据是目前3DGIS的核心问题，有效的数据编码标准是提高组织和管理的有效方法。

2.三维数据编码原则

三维数据编码是为了实现计算机管理，对管理对象用数字给予规则定义，以便于计算机的识别和管理，主要遵循以下基本原则。

继承性 (标准化):进行分类和编码时，最好继承现有的规则，如:国际标准、国家标准和行业标准并进行吸收和利用。

唯一性:编码的唯一性决定了数据的唯一性。

实用性:编码规则既要符合逻辑性、科学性和合理性，又要同时满足直观性、易用性，过代码可初步获取编码对象的基本信息。

统筹性:梳理编码对象的各种分类方法，统筹考虑采用不交叉的属性分类作为编码依据。

扩展性:无论哪种数据编号，都需要有扩展性和稳定性。好的系统可以长久使用，这就要避免随着数据量的越来越大，编码不够或者重复的情况发生［1］。

3.编码标准的制定

3.1 三维数据几何分类。目前，与地理空间位置或特征相关联的空间地物包括:地表的各种人工和自然地物和地下的各种地质现象和人工现象。3DGIS就是要处理从这些空间地物中抽象出来的各种空问对象。通过对地理实体或现象及它们的相互关系、分布特征、空间特征进行分析和抽象，可把空间对象定义为如下几种类型［2］:

(1)点状地物。点是0维几何元素.它是三维数据模型中最基本的元素，曲线、曲面或其它形体均可用有序点集表示。点状地物是0维空间目标，包括独立地物点、结点。在点元素的基础上加上属性编码和属性表构成状地物。

(2)线状地物。弧段是一维几何元素，由其起结点和终结点加一系列有序点集表示。弧段一般没有属性意义，它可能是某线状地物、面状地物或体状地物的一部分。线状地物是一维空间目标，由一条或若干条弧段组成，有自己的属性编码和属性表。

(3)体状地物体是三维几何元素，由封闭表面围成的空问，也是欧氏空间中非空、有界的封闭子集，其边界是有限面的并集。体状地物是在体元素的基础上包含了自己的属性信息。

3.2 三维数据编码标准。本系统设计的三维数据编码共21位数字，主要包括:编码对象位置、几何类型、所属地名地址类别、skyline软件调用样式等基本信息。

3.2.1 编码规则与含义

(1)第1－12位。编码目的:确定地理位置

编码规则:1－12位为行政区划代码，采用中华人民共和国国家统计局颁布的最新的《行政区划代码》。

(2)第13位。编码目的:确定几何类型

编码规则:按照三维对象的几何类型分类，编码规则参见表3－1

表3 －1 几何类型分类编码对应表

(3)第14－15位

编码目的:对应地名地址

编码规则:按照三维对象的所属地名地址大类，编码规则参见表3－2:

表3 －2 地名地址分类编码对应表

(4)第16－20位。编码目的:每一个三维模型一个唯一的编码标识。

编码规则:流水号

(5)第21位。编码目的:确定skyline软件调用样式和配图方法。

编码规则:按照三维对象的skyline样式 (Type)分类，编码规则参见表3－3

表3 －3 skyline样式 (Type)分类编码对应表

3.2.2 标准编码样例。以四川省成都市锦江区督院街街道青石桥社区00416号电线杆为例，编码及说明如图3－1

图3 －1 标准编码样例

4、结语

基于数据库的三维数据管理模式可以克服传统文件管理模式在安全、共享方面的不足，方便对三维数据的快速查询、分发和可视化，在二三维数据通过空间位置实现联系的基础上，本文提出的这种按照对象类型进行分类编码和管理方法，更可以通过地名地址形成属性上的关联，能够高效、便捷地管理数字城市建设中的三维数据。

［1］浅谈数据编码的重要性［z］.企望快报，2011，41期.

［2］张山山，刘文熙.三维地理信息系统矢量数据组织［J］.西南交通大学学报，2000，第5期:505－508.