柳州市2.5维地图的生产与发布

唐玉召

摘 要：柳州市2.5维地图的生产与发布是基于柳州市城市三维模型建设基础上，对三维模型数据按平行投影变换后，按照一定高度、视角和灯光效果进行渲染输出、加工制作出2.5维地图，并进行发布。在传统二维地图和真三维地图很好地起到一个承上启下的作用，提高了真三维数据的应用价值，也极大的丰富和扩充了柳州市基础地理信息数据成果种类和数据信息含量，为"智慧城市"的可持续建设提供了保障。

关键词：2.5维地图；三维；智慧城市

引言：随着城市建设发展，城市中楼群林立，情况复杂，二维地图存在很大局限性，已经远远不能满足智慧城市管理的现实需要，三维地理空间信息技术取而代之是必然趋势。本项目在柳州市城市三维模型建设基础上，对三维模型数据按平行投影变换后，按照一定高度、视角和灯光效果进行渲染输出、加工制作出2.5维地图，既具有三维数字地图良好的表现效果，又具备数据量小、网上传输速度快的优点，满足了在现有的网络环境下对三维地图的快速浏览访问。在传统二维地图和真三维地图很好地起到一个承上启下的作用，提高了真三维数据的应用价值。

一、2.5维电子地图的生产及发布

（一）技术方案与作业流程。柳州市2.5维电子地图制作是利用柳州市城市三维模型为基础，在制作要求范围内，以影像图为底图，叠加三维模型，通过CityMaker平台软件，可渲染具有任意视角的2.5维电子地图，同时收集或采集柳州市地名地址（POI）属性数据、道路属性数据、建筑属性数据和水系属性数据，用于属性数据建库和2.5D电子地图查询之用。最终实现柳州市2.5D电子地图的发布与建库，搭建柳州市2.5D电子地图系统。该地图既具有三维数字地图良好的表现效果，又具备数据量小、网上传输速度快的优点，满足了在现有的网络环境下对三维地图的快速浏览访问。CityMaker 平台的2.5D地图，依靠三维数据为基础，整合出的三维实景图像，可直观模拟场景。

（二）关键技术。（1）场景设置和渲染出图。1）摄像机的设置。摄像机的设置对于整个 2.5 维地图的制作有着统观全局的意义。不仅决定了整个三维场景的视觉效果，还对后面图幅拼接和地图配准环节中误差控制有重要影响。通过调整摄像机的位置和焦距，确定视图中建筑物的位置和尺寸，提高其视觉上的真实度。因此一张高质量的 2.5 维地图，也需要进行反复的摄像机设置试验。摄像机和目标点的初始值必须为10的整数倍，如1240，3420等，通常选择TOP视图的左下角为初始值，固定倾斜角度为向下45度，高度统一为最大比例尺图层出图高度。

经过10度、30度、45度、65度、75度及东北、东南、西南、西北四个方向实验，10度-45度影像经坐标纠正后，地物（特别是高层地物）拉伸明显，75度方向过于接近正射影像，考虑到相机镜头一般设置为50度-80度之间，选择65度试验，能较好的接近真实景观及符合人眼常规视觉，因而渲染出图参数选择东北方向，俯仰角-65度。2）渲染出图。渲染程序的工作原理是，首先决定物体的位置关系（如：确定哪些物体在前面，哪些物体被遮挡），保证摄像机和目标点的高度不变，每次渲染采用逐条扫描式，如：摄像机和目标点向X、Y方向移动150个单位，保证每幅图之间有一定的图形重叠；由于本项目是采用分区域建模，因此渲染过程也是分区域渲染，为了保证每个区域的出图效果和风格保持一致，采取统一的角度，保存一个固定的场景，渲染时直接把各个区域的整体三维模型与该场景合并即可。效果图分辨率越大效清晰，但会大大延长渲染时间，在保证出图效果的基础上，根据区域面积的大小设置输出效果图的分辨率，以0.2或0.5米分辨率为参考参数。

（2）图幅拼接和后期处理。各个分区的渲染图输出完成之后，需要对分区图进行修正，补充。修正主要是解决渲染中各种问题，如面丢失，纹理丢失等，对色调不合适的图面进行调整，如果问题较多则需要重新进行渲染出图。每个分区渲染图处理完成之后，就该进行图幅拼接，让分区地图形成整幅的地图，拼接是在Erdas中进行。接边要素补充和相关属性添加拼接完成之后，还要进行图幅的一些后期处理，包括接边处要素的补充，标注的添加等。接边处要素的补充，主要是对立交桥、人行桥或者过水桥等被分区边界分割的地物，此类地物最好是单独进行建模并渲染，最后再与总图叠加。最后是添加相关属性数据，主要是道路名称标注、重要桥梁名称标注。

（3）服务发布。2.5维地图经配准之后，就具备了投影信息和坐标信息，结合其空间信息的特性，实现各种电子地图的应用是地图制作的最终目的。2.5维地图因为其特性，实现本地的地图应用，并不具有普通三维 GIS 平台的优势，需要将地图发布成服务，最终通过本地网络或者互联网访问地图，实现网络环境的地图应用才能体现它的优势。

地图服务有两种类型，动态地图服务和缓存地图服务，动态地图服务是指客服端每请求一次地图服务，都需要通过服务器端渲染之后再返回，缓存地图服务是指客户端请求地图服务时，返回的是服务器端预先创建好的地图切片。缓存地图服务可以大幅提高客户端地图的显示速度，并能得到高质量的渲染地图，但只能是一系列固定比例尺的地图；动态地图服务虽然在比例尺显示等方面有较强的灵活性，但显示速度和效果不及缓存地图服务。因此，鉴于缓存地图服务效果质量高、浏览速度快的优势，本项目采用基于ArcGIS Server使用ArcCatalog进行柳州市2.5 维地图服务发布的方式。

发布地图服务通常是采用 ArcGIS 的 MXD 地图文档，在

ArcGIS Server 9.3.1 版本之后推出了 MSD 地图文档，这是一种经过优化的地图文档，通过 ArcMap 中的 Map Service Publish

ing 工具发布，不仅能提供优化后的地图预览，节省切片完成后再预览的等待时间，还有地图抗锯齿和文本抗锯齿，使生成的瓦片地图更加美观。用地图文档发布地图后，只是动态地图服务，要生成静态地图服务，必须进行切片方案的选择和参数设置。 本项目采用的高斯克吕格投影坐标系，所以选择ArcGIS

Online切片方案。最终选择从等级 13级比例尺 1：72223.82 开始切片，选用切片大小 256*256 像素，采用PNG32格式。

各个等级的地图切片完成之后，此时的地图服务就变成了缓存地图服务。发布的地图服务可以从 ArcGIS Server REST 的服务目录中查看，在 ArcGIS JavaScript API 客户端预览。

（三）最终成果提交及质量检查。全部工作完成后提交2.5维地图平台发布要求的2.5维地图渲染原始数据（.img/tif格式）以及相关技术文档数据（.doc格式）所提交的成果（如下图）均进行过以下几项检查：位置精度检查；属性精度检查；逻辑一致性检查；完整性和正确性检查；图面质量。

二、结束语

在城市三维模型数据的基础上生产的2.5维地图数据极大的丰富和扩充了柳州市基础地理信息数据成果种类和数据信息含量，不但可为交通导航、地质、环保、通信、建筑工程、旅游宣传、城市反恐应急救灾处理等多种领域提供基础性服务，亦能为政府和居民日常生活提供各类辅助决策分析，解决柳州市基础地理数据基础薄弱的问题。通过快速高效的为柳州市提供精确、详实、丰富的基础地理信息，可提效增质的保障柳州市的城市建设和规划管理工作，为政府部门和社会公众提供权威可靠的空间信息服务，促进电子政务应用的深入发展，推动社会相关产业的发展，为实现“智慧城市”建设的持续发展保驾护航。

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