基于GIS平台的元宝山公园三维模型设计

郑晓红

摘 要：随着数字城市的发展，3S技术（GIS、RS、GPS）以及多媒体技术、虚拟现实技术等得到了广泛应用。传统的GIS平台适用于二维空间分析，而三维可视化功能相对薄弱。本文将SketchUP软件与ArcGIS平台相结合，设计元宝山公园三维模型。实践证明：将SketchUP软件与ArcGIS平台相结合实现三维空间数据库的技术方案是可行的。

关键词：三维模型;GIS;元宝山公园

中图分类号：P208文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）28-0039-02

Abstract： With the development of digital city， 3S technology （GIS， RS， GPS）， multimedia technology and virtual reality technology have been widely used. The traditional GIS platform is suitable for two-dimensional spatial analysis， and the function of 3D visualization is relatively weak. In this paper， SketchUP software and ArcGIS platform were combined to design the three dimensional model of Yuanbaoshan park. Practice had proved that it was feasible to combine SketchUP software with ArcGIS platform to realize three-dimensional spatial database.

Keywords： 3D model;GIS;Yuanbaoshan park

近年来，随着科学技术的不断进步，数字地球、数字城市发展迅猛，三维数字化技术的需求越来越大。同时，三维地理信息系统逐步走进人们的生活中，是当前主要技术发展趋势之一。三维数字化技术以三维立体的造型技术给用户展现更真实的地理空间现象，不仅能表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系。可视化技术是改善操作界面、提高分析结果可理解性的有效手段。因此，可视化技术在三维GIS中的应用一直是GIS发展较为关心的问题。在GIS中借助三维可视化技术，将地理空间信息以三维立体形式直观、真实地表现出来是地理信息中三维可视化的主要发展方向之一。二维GIS中缺少建筑物垂直面的几何信息，往往只有相对高度属性，而三维立体模型实现了三维空间全景浏览，为三维空间的建设提供了一种高效、真实度高的技术方法。

1 数据准备

1.1 二维影像数据

建立模型所用的二维影像来自于谷歌地球高分辨率影像数据，影像数据坐标系为WGS84坐标系，部分地物遮挡采用外业补测加以解决[1]。

1.2 数字高程模型

构建公园三维模型，需要获取三维的空间数据，其中包括高程数据信息。目前，数字高程模型的获取方法主要有两种，即在数字地形图的基础上扫描数字化等高线获取高程数据而生成，或利用遥感影像立体像对提取。根据现有数据及目前研究区域高程变化程度不大的情况，本文采用第一种方法获取高程数据，进而建立数字高程模型（DEM）[2]。

2 构建三维建模

利用SketchUP软件进行由平面到立体的三维建模，具体技术流程包括：第一，矢量化数据文件导出，转换为AutoCAD文件（*.dwg，*.dxf）格式;第二，转出数据导入到SketchUP软件中;第三，利用SketchUP三维建模，将平面转为立体;第四，采用纹理映射技术，将拍好的实景照片贴到建好的三维模型上。

其中涉及的面狀要素建模最为常见。例如，生活中常见的草坪、建筑物、空旷的场地等通常是以面状要素来表达的。以建筑物模型的建立为例，首先将遥感图导入，作为底图参考，其次勾勒出二维底面，再将面沿竖直方向向上拉伸（拉伸高度值可依次输入），得到建筑物立体的粗糙框架。构建过程中，可自动捕捉线条及其特征点，对建筑物进行精确建模，并在此基础上对细部进行调整，形成一个具有高度的三维立体建筑，实现了从二维到三维的转换[3]。

纹理映射技术在建模过程中起到点睛之笔的作用，其是建模的核心，不仅能提高三维模型的真实性，产生逼真效果，实现对现实建筑强有力的还原，而且简化了模型，这对应用程序的实时性是十分重要的。与其他软件相比，SketchUp提供了强大的纹理映射功能。按照使用需要、功能的不同，贴图分为三种：普通贴图、投影贴图和包裹贴图。其中，普通贴图的使用较为广泛。普通贴图是最普遍的，即为平面赋予材质，贴图单元在此平面上可以重复n次，也可以比平面大，主要通过调整贴图坐标来实现。将建筑物的实景赋予所建模的表面上，这种简单、高效、真实度高的技术方法，实现了虚拟现实的特性[4]。

3 在GIS平台中构建三维模型

3.1 ArcScene平台建立

在个人地理数据库中构建立体要素类，作为导入三维模型的平台。此外，要注意调整好模型放置的位置，可通过旋转、平移、放大和缩小等操作进行。

3.2 三维模型导入

SketchUp ESRI插件是为了与GIS数据更好地结合而专门开发的一款插件。其中包含两个主要部分：GIS Plugin和3D Analyst SketchUP、3D Symbol Support。在SketchUp目录下安装前者，在GIS软件目录下安装后者。在SketchUp中创建好的三维模型，利用SketchUp ESRI插件可以快速地导入GIS平台中[5]。

4 结语

虚拟现实技术平台建立的三维模型及动态模拟场景，给人一种身临其境的感觉，实现了景观展示及后续场地规划设计分析，将三维可视化技术运用到公园管理中，提高规划科学性和管理的高效性。试验证明，采用SketchUP软件与ArcGIS平台相结合的方式实现三维空间数据库的技术方案是可行的，同时为三维空间数据库的建设提供了技术参考。

参考文献：

[1]陆童，丁静.GIS三维模型在城市规划中的应用[J].山西建筑，2010（9）：30-31.

[2]张春鹏，东小楠.基于3S技术的丹东市帽盔山三维地形可视化[J].辽东学院学报（自然科学版），2009（4）：325-326.

[3]张春鹏，李富祥.鸭绿江口湿地滩涂表层沉积物重金属空间分布特征及生态风险评价[J].应用生态学报，2016（9）：2884-2890.

[4]朱庆，高玉荣，危拥军，等.GIS中三维模型的设计[J].武汉大学学报（信息科学版），2003（3）：33-37.

[5]张春鹏，刘敬伟，郑存德，等.基于遥感的鸭绿江河口湿地结构演变分析[J].海洋湖沼通报，2014（4）：160-167.