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SuperMap三维可视化GIS平台
2010年10月7日    评论:    分享:

    来源:北京超图软件股份有限公司

    作者:研发中心 高凤飞 曾志明

    GIS的本质是在以直观的方式表达现实世界的基础上,对各类信息进行查询、分析、处理和展现,以便人们进行科学决策。经过十多年的发展,二维GIS技术在业务管理和工作效率提升上的优越性已经得到广泛认可,并在国内数十个行业成功应用。但是二维GIS是二维平面的,而真实世界的地理本质是三维的,随着计算机技术的发展和二维GIS行业应用的深入,人们逐渐表现出使用三维GIS展现真实世界的渴望。例如在地下管线规划时,若可以实现所见即所得三维设计,就可以在电脑上完成立体的、全方位的、复杂的管线铺设规划,直接出图让施工人员去做,而不用设计人员拿着单调的二维平面图,去施工现场指挥施工人员,节省了大量的人力物力财力,大大提高了工作效率。

    但是,海量数据获取及管理能力、网络传输、数据发布等一直是制约三维GIS发展的关键因素。随着多源数据获取技术的更新,数据获取成本逐渐降低,数据获取和处理的效率大大提高。此外,从软件、硬件到数据库一体化管理技术、多维数据的集成应用与动态可视化技术、海量数据发布等已得到较全面的研究和实践。 

    Google Earth的横空出世,带来了全新的三维GIS时代,他让我们体验了三维虚拟地球的魅力。GoogleEarth展现了海量数据的浏览和管理功能,让人们足不出户即可纵览全球,这不仅有利于三维GIS技术的普及和发展,也推进了三维GIS技术在面向实际业务和个人服务领域的应用。

    然而,就目前而言,纵观国际国内的三维GIS平台,如同十年前的二维GIS一样,只满足了“看一看”和“查一查”的最基本需求层面,无法满足高端GIS应用需求。造成这种局面的原因主要有以下两个方面:

    (1)与主流大型二维GIS平台割裂。

    当前的三维GIS平台与主流大型二维GIS平台在技术底层上存在着相互割裂的现象。三维GIS的应用离不开业已成熟的二维GIS,但由于从数据底层无法实现高效共享与集成,二维GIS强大的分析功能无法通过三维方式得到高效展现。这就需要三维GIS努力兼容已有的二维GIS功能,且二维GIS也要作出必要的改进,实现二维三维一体化,才能解决低层割裂带来的应用障碍。

    (2)缺乏高端GIS分析功能。

    当前基于虚拟现实技术的三维GIS尚缺乏高端分析功能,如管线分析、日照分析、地

    形分析、飞行模拟等,阻碍了三维GIS的应用发展。三维GIS应该在扩展原有二维GIS强大分析功能的基础上,提供更多的三维特色分析功能,才能为业务管理带来更多的提升。

    基于三维GIS的发展的趋势,SuperMap UGC在架构设计时新增了三维 GIS模块——SuperMap iSpace,致力于新一代与二维一体化的、面向海量数据管理和强劲分析能力的三维GIS软件的研发工作,更加“GIS”的架构设计必将真正解决三维GIS软件的深度应用问题。

    SuperMap iSpace的特点

    1、覆盖全球的多元化数据

    SuperMap iSpace支持将全球海量地形、海量影像数据快速加载到虚拟地球上浏览显示,且效率与数据量无关,让人在真三维场景中,身临其境,耳目一新。

    SuperMap iSpace基于OGDC标准(Open Geo-DataBase Connectivity,开放式空间数据库连接标准),实现了无差别访问多种数据来源,将不同平台的不同格式数据加载到同一个场景中展示。例如直接打开SuperMap SDX+引擎支持的数据格式,支持WMS、WFS、WMS、KML\KMZ等标准格式数据。

    SuperMap iSpace支持将多类型、多精度影像、地形叠加分组分层显示例如:可支持SuperMap影像数据集、SIT、GeoTif、WMS、web地图缓存、文件缓存等多种数据存在形式,支持不同范围、不同投影、不同分辨率的影像叠加显示,支持图层的叠加、半透明显示,图层顺序控制、可见性控制等。此外,SuperMap iSpace 还支持各种海量矢量数据、三维模型数据的叠加显示,矢量数据的显示无需进行预处理且具有高效、依地形显示的特点。

SuperMap三维可视化GIS平台

    2、高效的海量数据管理功能

    全球尺度的三维GIS系统,空间数据量相当庞大,如果没有一个合理的数据管理和调度机制是没办法运转的。SuperMap在以往海量数据引擎的基础上,结合全球数据管理的特点,建立全球统一网格剖分体系,采用LOD,多级缓存,数据高效压缩,数据异步加载等多种优化措施,大大提高了海量数据的浏览和查询速度,例如加载全球TB级的地形、影像数据,浏览速度目前可达到50帧/s以上。

    3、二维三维数据一体化

    人们在GIS的应用中,积累了大量的二维GIS数据和分析功能,为了实现数据的重用,降低数据成本,SuperMap iSpace采用了SuperMap SDX+空间数据库技术来高效地、一体化地存储和管理二维三维数据空间数据,并且升级了二维显示的功能,不仅支持将二维的GIS数据和地图直接加载到真三维场景中进行显示,并且可以在二维窗口中显示三维数据,在二维地图中使用三维符号,真正实现了二维三维数据一体化。

    SuperMap iSpace以数据集、KML等多种方式支持矢量数据的显示,且通过空间索引进行矢量数据查询,提高矢量数据显示效率,使用二三维一体化的符号、线型、填充显示风格支持。

    SuperMap iSpace支持点、线、面、图片、模型等各类对象的地标,可以将地标与图片、网页、视频等多媒体数据进行关联,并选中地标进行交互式编辑。

SuperMap三维可视化GIS平台

    4、丰富的三维模型建模功能

    SuperMap iSpace提供基于二维矢量数据快速生成三维模型的功能。对于三维场景中的地上建筑物,可以通过已有的二维矢量数据,预先设置纹理及相关参数,即可在三维场景中快速建立三维实体模型。例如房产项目中,可以根据楼房的户型图和楼层高度信息,在三维场景中,生成楼房的真实模型,并进行贴图。SuperMap iSpace支持*.bmp、*.gif、* .png、*.jpg、*.jpeg、*.tga、*.tif、*.tiff的纹理贴图。   

SuperMap三维可视化GIS平台快速建模
SuperMap三维可视化GIS平台快速建模

    SuperMap iSpace支持创建三维点对象、三维线对象、三维面对象、球、半球、长方体、正四棱柱、正四棱锥、圆柱、圆台和圆锥等多种三维实体,并且可进行贴图操作。

    支持多种第三方数据模型的导入,包括*.3DS、*.SGM、*.OBJ、*.X等。

三维模型加载展示图
三维模型加载展示图

    5、三维web浏览

    B/S体系结构中,数据在服务器上,用户仅通过浏览器向网络上的服务器发出请求,服务器对浏览器的请求进行处理,将用户所需要信息返回到浏览器。三维数据的数据量一般都为几十GB,数据量非常大,放在个人计算机上是空间的浪费,而SuperMap iSpace,能够直接使用web浏览器做客户端,用户可在IE下进行浏览、编辑三维场景,并进行查询,量算、增加数据到本地三维场景中的操作,节省了用户的空间,也便于基础地图数据(地形、影像)的维护。

    三维GIS网络服务的推出,不仅有利于三维 GIS技术的普及,也推进了三维GIS技术在面向个人服务领域的应用。

    6、二维三维一体化的空间分析功能

    SuperMap iSpace提供了基本的三维空间分析能力,具体包括:

    量算分析:SuperMap iSpace提供基础三维的量算分析功能,包括距离量算,高度量算,面积量算和体积量算。

SuperMap三维可视化GIS平台

    查询统计分析:SuperMap iSpace提供对三维空间中任意点的位置信息、任意对象的属性信息进行查询等。

SuperMap三维可视化GIS平台

    通视性分析:既可以计算三维空间中的两个点是否可见,又可以计算空间中某点的可视域。

SuperMap三维可视化GIS平台

     SuperMap iSpace还继承了二维的强大分析功能,包括公交换乘分析、缓冲区分析、最佳路径分析、最近设施查询、服务区分析等分析功能。

最佳路径分析展示图
最佳路径分析展示图

    SuperMap iSpace展望

    虚拟地球技术、分布式大型网络GIS技术与传统的GIS空间数据管理技术、空间分析技术相结合必将是下一代GIS的发展趋势。SuperMap iSpace 将顺应这个趋势,实现一个二维三维一体化的新型三维 GIS产品,将带给用户如下体验:

    SuperMap iSpace支持全球超大规模的分布式网络数据,提供全球超大规模数据的三维可视化,不仅支持全球大尺度的高空浏览与飞行,也支持小场景的精细建模与浏览。

    SuperMap iSpace支持大气层、星空、光照、粒子效果、晕眩等虚拟现实效果,展现给用户一个真实的地球。

    SuperMap iSpace真正实现二维三维一体化:数据管理的一体化、分析的一体化、符号库的一体化、显示的一体化、编辑的一体化、空间查询的一体化等,可以让用户通过计算机来分析真实世界。

    SuperMap iSpace将与Service GIS结合,实现分布式浏览访问,实现数据和服务的网络共享,将二维、三维GIS功能集成在一个统一的环境中发布出去,可以让用户通过计算机来构建真实世界。

    SuperMap经过多年的发展,所具备的技术优势,为SuperMap iSpace的发展提供了雄厚的支持。SuperMap iSpace必将在不久的将来使用从真实世界中采集的数据建立一个真三维GIS系统,为用户带来足不出户可遨游天下的真实感受!

标签:SuperMapGIS
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