【導(dǎo)讀】型展示空間地理現(xiàn)象。三維GIS不僅能展示平面關(guān)系、也能展示垂直關(guān)系之間的空間。基于三維地理信息系統(tǒng)，我們可以進行三維空間分析和自由操控。

　　

【正文】 王衛(wèi)辰 ，江曉紅 .虛擬校園三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)及優(yōu)化 [J].徐州師范大學(xué)學(xué)報 :自然科學(xué)版 ， 20xx， 22(3): 29～ 32 [15] 曾潤國 ， 聶志鋒 ， 盧建剛等 .數(shù)碼校園 GIS 中的三維建模 [J].工程勘察 ， 20xx， 6 (3): 4647 [16] 張峰 ，徐建剛 .GIS 在城市規(guī)劃公眾參與中的應(yīng)用初探 [J].城市規(guī)劃 ， 20xx， 26(8):66268 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 附錄 A 譯文 關(guān)于三維 GIS 的三維模型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn) 摘要 為了提高三維 (三維 )模型可重用性和簡化自然場景的復(fù)雜重建 ， 本文展示了一種通用的三維 GIS 的三維模型數(shù)據(jù)庫。在描述完可擴展功能架構(gòu)之后，連同任意重建場景的三維 GIS 通用的 隱式時空層次結(jié)構(gòu)模型 的推論，詳細討論了幾個關(guān)鍵問題 ， 如存儲和管理三維模型和相關(guān)檢索和加載方法 ， 以及接口隨需求的進一步發(fā)展。最后，該模型被證明是通過其應(yīng)用程序開發(fā)三維可視化系統(tǒng)來實現(xiàn)其數(shù)據(jù)庫的有效性和可行性，應(yīng)用于鐵路運營。 關(guān)鍵詞 三維模型數(shù)據(jù)庫；三維 GIS；三維建模； CAD 模型 說明 準確和有效的重建三維虛擬地理環(huán)境一直是三維 GIS 領(lǐng)域研究的焦點。一般來說 ， 大多數(shù)的快速建模方法可以分為 兩類 :一是利用現(xiàn)有地理空間激光雷達和數(shù)字攝影測量技術(shù)快速獲取原始三維地理空間數(shù)據(jù) ， 隨后處理大量復(fù)雜的編輯工作 ， 而另一個是基于互動與可重用的計算機輔助設(shè)計 (CAD)模型通過提取構(gòu)造項目或從 CAD 建模軟件導(dǎo)入的建模。 (1 3) 如今 ， 推廣低效率的建模場景來重建通用三維 GIS 的關(guān)鍵在于改進現(xiàn)有像三維 CAD 模型的模型可重用性 ， 就像二維編號在增強的信息溝通和加速度映射中發(fā)揮著重要作用。 [4]特別是 ， 結(jié)合 三維 GIS 的 CAD 因其強大的建模和編輯功能有不斷增加的趨勢。例如 ， 單個 CAD 建筑模型可以用來彌補調(diào)查測量和地面 攝影測量的短缺 ， 這可能由于環(huán)境限制很難獲得完整的建筑對象之間的信息。 [5]此外 ， CAD 模型可以表示更復(fù)雜的結(jié)構(gòu) ， 更好的材料特性 ， 實體的更高層次的細節(jié)。表 1 列出了幾種常用的格式的相關(guān)介紹。 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 簡單的塊模型在常規(guī)建模的實踐中 ， 來自二維地圖數(shù)據(jù) ， 如建筑擠壓沒有屋頂 ， 可以從圖形設(shè)計和規(guī)劃軟件 AutoCAD 實現(xiàn)。另一種類型的網(wǎng)狀模型 ， 被廣泛應(yīng)用于 三維 場景可視化和空間分析 ， 通常包含詳細的幾何和簡單的拓撲信息。 ( 7)圖 1 顯示了一個 3Ds 格式的三維網(wǎng)格模型的中國建筑。 集成 CAD 和 三維 GIS 的一個提案是基于庫 的方法建立三維模型數(shù)據(jù)庫來滿足不斷變化的需求的重用通用的 三維 GIS 模型。 [2] 此外 ， 它在批次的建模中收集建議的策略模型來豐富和擴大數(shù)據(jù)庫是明智的。在這種方法中 ， 可重用性的想法顯示 三維 模型的可能性 ， 尤其是復(fù)雜和詳細的模型 ， 完全從重建場景中提取并存儲在一個開放的數(shù)據(jù)基礎(chǔ) ， 其他建模者可以允許快速和方便地訪問自己的建模需求。這是可取的和可行的 ， 現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到社會發(fā)展的很多領(lǐng)域 ， 許多地方都可以買到各種型號的模型。 [9] 該集成中 ， 有幾個關(guān)鍵的問題需要考慮 :(1)建模者鏈接導(dǎo)入的模型必須在 GIS 獲得屬性 ， 任何 GIS 的數(shù)據(jù)集是由空間數(shù)據(jù)與非空間屬性獲得的 ， 缺乏原始的 CAD 模型。 (2)單一 CAD 模型數(shù)據(jù)量對高水平的細節(jié)的追求通常是相當大的 ， 而 GIS 等需要在同一時間處理大量的實體。因此，集成被認為是可取的 ， 它是以簡化原始模型或重組其存儲結(jié)構(gòu)的 三維 圖形信息渲染效率之間的平衡 ， 可以進行數(shù)據(jù)調(diào)度和保證 三維 GIS 的圖形質(zhì)量。 [8](3)大多數(shù) CAD 模型是獨立的 三維 GIS，不能用于對象的時態(tài)行為。因此人們對四維 GIS 所給予越來越多的關(guān)注。 針對三維模型數(shù)據(jù)庫的通用 三維 GIS 設(shè)計以及對上述關(guān)鍵問題提出解決方案 ， 這里介紹了三維 GIS 在流行格式中導(dǎo)入 /導(dǎo)出現(xiàn)有的 CAD 模型的能力 ， 類似的模型以特定組織的形式進行存XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 儲 ， 從而在不同的應(yīng)用程序重用它們從而減少了在建模投資的大量的時間。第一節(jié)給出了這個數(shù)據(jù)庫的功能架構(gòu)，第二節(jié)介紹了數(shù)據(jù)庫存儲和管理的細節(jié)，第三節(jié)討論模型檢索和加載的方法，最后展示的是三維 GIS 在鐵路可視化的實現(xiàn)和應(yīng)用。 1 功能三維模型數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)模型 三維 模型可以描述圖形或圖像模型的形狀 ， 位置 ， 方向大小的地理實體 ， 以及表達方面的時空分布和動態(tài)變化。 [4]以下幾個方面有所體現(xiàn) ， 其中大部分是基于基本 模型形成一個隱式的時空層次結(jié)構(gòu)。 ● accordance 獨立模型以一個固定的規(guī)則分布。這些規(guī)則可以參數(shù)化的。例如 ， 一個多邊形植被面積可能會由大小不一的幾種類型的樹木和灌木分布在常規(guī)的行和列中 ， 或者隨機位置定義密度以減輕不準確建模的工作量 (圖 2)。 ●子或組件組成一個整體模型。這些子不僅可以組合不同的空間位置 ， 尺度 ， 和方向來組成一個 “裝配模型 ”或幾何正則模型放樣 ， 也可以綁定一個灰色模型與相應(yīng)的紋理子提高景觀的現(xiàn)實性 (圖 3 和 4)。 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 ●狀態(tài)模型的結(jié)合提供了一個對象的時間行為。一般來說 ， 類型對象的行為分為 兩類：離散時間明確的行為與實時事件和不確定的行為 ， 如碰撞。 [10]CAD 模型通常是靜止的 ， 因此應(yīng)用之前的演講展示。從廣泛的意義上說 ， 過渡的細節(jié)層次 (LOD)也可以通過人類視力感受而非現(xiàn)實世界的行為。 功能架構(gòu) 考慮上述的層次結(jié)構(gòu) ， 提出了通用的 三維 GIS 的三維模型數(shù)據(jù)庫的功能架構(gòu) (圖 5)。它主要包括三個部分 :進出口、交互式可視化和數(shù)據(jù)庫管理，這將在第二節(jié)討論。 ●格式轉(zhuǎn)換。如前所述 ， 有必要簡化模型或重組 三維 圖形 CAD 模型中包含的信息。然而 ，完全自動化的簡化是耗時的。一個可行的方法是將頂點的屬性以用 戶定義的格式存儲在trianglestrip 結(jié)構(gòu)中 ， 這可以極大地提高渲染 三維 GIS 的效率。 ●數(shù)據(jù)加密 /解密。保護機密模型數(shù)據(jù)防止被盜 ， 用戶可以在適當?shù)臅r間選擇模型文件加密和解密。 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 ●批量導(dǎo)入 /導(dǎo)出。它大大提高提交一批模型的數(shù)據(jù)庫的效率 ， 如一個大文件目錄可以用模型文件的名稱來分類 ， 建立自動分類的樹形結(jié)構(gòu)。相反 ， 用戶還可以導(dǎo)出一個特定類的模型與別人分享其格式和特性。 ●透視圖。它是模型存儲在固體或線框模式中轉(zhuǎn)換文件瀏覽的內(nèi)容。 ●縮略圖預(yù)覽。模型創(chuàng)建的縮略圖在掃描的時候首次可視化、圖像數(shù)據(jù)存儲在模型的圖像 格式為 .JPG 或者 .JPEG 格式。此外 ， 用戶可以選擇一個適當?shù)囊暯窃谕敢晥D或者縮略圖中再現(xiàn)。 ●動畫 /展覽。選擇模型的平滑過渡展覽可以通過簡單的旋轉(zhuǎn)連接或其他類似于反彈等特殊的動畫效果。這是用相同的一系列二維圖片通過快門或馬賽克效果做成滑塊平滑。 2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 在第一節(jié)提到該模型的功能架構(gòu)數(shù)據(jù)庫 ， 其存儲結(jié)構(gòu)可以分為兩部分：模型文件和信息表 (圖7)。前者可能是一群整個目錄及其子目錄導(dǎo)入模型的文件。從人工模型的屬性記錄給定屬性存儲在屬性表 ， 而他們的階級和狀態(tài)信息可以從類表和狀態(tài)表記錄每個模型的類別和狀態(tài)。這些 表可以有效地建立和查詢等商業(yè)數(shù)據(jù)庫的 SQL 服務(wù)器。 三個表的詳細信息列出如下 (表 3 和 4)。通過相關(guān)領(lǐng)域把他們聯(lián)系在一起。例如 ， 如果一個模型是已知的中期和其他模型在同一個數(shù)據(jù)包里面 ， 那么用戶可以從表及其有關(guān)中期模型中快速檢索 ， 并且可以獲取其他狀態(tài)表中的狀態(tài)模型。 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 3 模型檢索和加載方法 目前 ， 大多數(shù) 三維 模型的數(shù)據(jù)庫提供在文件名搜索關(guān)鍵字 ， 格式、屬性等的功能 ， 但不能在例如當對象不注釋、注釋不明或衍生關(guān)鍵詞的情況下工作。 [11]因此 ， 基于內(nèi)容的多媒體檢索模型的形狀分析方法是新興的。 [12]三維 模型搜索引 擎采用這種技術(shù)允許輸入二維草圖或照片代替文本 (圖 7)， 符合用戶的直接對象的印象。 (1 14)的一個重要步驟是建立二維和 三維 幾何形狀特征指數(shù)的特征提取和匹配他們根據(jù)相似性度量。然而 ， 它是不合適的在實踐中對其搜索效率的一批模型 ， 不是單個模型不能滿足檢索和負載的，并且需要大規(guī)模的場景的重建。 為了追求快速和更加容易的自動檢索模型 ， 人們開始發(fā)展三維模型數(shù)據(jù)庫的接口 ， 包括導(dǎo)出/導(dǎo)入接口 ， 模糊 querybytext 接口 ， 和交互式選擇界面。例如 ， 開發(fā)人員建議先設(shè)計自己的文本文件配置模型的幾何屬性 ， 然后將它們的信 息提交到數(shù)據(jù)庫 ， 等待模型通過關(guān)鍵字自動搜索的結(jié)XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 果查詢界面。之后 ， 互動的模式通過從結(jié)果集中選擇滿意的模型。接下來 ， 所有選定的模型需要從數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出 /導(dǎo)入接口和分組，并且以不同的方式加載到現(xiàn)場。在第一節(jié)中有所描述。例如水管的實時仿真。其次是每個閥在靜止的建模中的正確位置和方向 ， 其開關(guān)狀態(tài)模型包可以檢索來指導(dǎo)其打開 /關(guān)閉行為。整個申請過程在 上述表示。 4 實現(xiàn)和應(yīng)用 這項研究是在 1024 Mb RAM GHz 國米奔騰電腦 ATI 流動性 FireGL 3200 圖形卡。 Windows XP 操作系統(tǒng) ， 和三個信息表 2 節(jié)所述存儲在 Microsoft Office 20xx 的訪問。導(dǎo)入和導(dǎo)出接口 (輸入和輸出接口 )支持的轉(zhuǎn)換格式的 3Ds， DXF， WRL， 采用帶存儲頂點。它的文件結(jié)構(gòu)是在 上顯示。 這個 三維 模型數(shù)據(jù)庫的主 UI 設(shè)計在 Windows 資源管理器想當適用 ， 適合大多數(shù)用戶 ()。它分為分類樹視圖 ， 一個縮略圖列表視圖 ， 在固體和線框模式兩個角度視圖 ， 和一個屬性編輯視圖。 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 在鐵路三維可視化系統(tǒng)的開發(fā)操作 ， 數(shù)據(jù)庫已成功應(yīng)用于該模型的建模工作。一般來說 ， 鐵路場景中的模型可以分為幾種類型如下 : 放樣的模型。 一般來說 ， 閣樓函數(shù)只需要沿著一段表面掃描路徑構(gòu)造一個模型。在這里 ， 部分鐵路床 (包括鐵路 )、隧道橋梁的身體 ， 很快就從數(shù)據(jù)庫檢索通過查詢接口 ((a))。 獨立的模型。 交叉的交叉和信號燈屬于這一類 ((b))。倉位都從配置文件獲取 ， 而方向需要計算。例如 ， 信號燈的取向最接近鐵路并行性。此外 ， 他們的行為需要考慮。一個交叉的交叉包含八個的每個四個節(jié)點可以打開或關(guān)閉。 參數(shù)化模型。 火車站附近的懸鏈線系統(tǒng)可以被視為組成的兩極 ， 許多單位分布在兩極之間的界線 ((c))。以類似的方 式 ， 橋是由許多碼頭以固定的間隔與橋體。 5．結(jié)論 研究的貢獻主要有 (1)可擴展的架構(gòu)支持時空模型的層次結(jié)構(gòu)和功能 (2)從數(shù)據(jù)庫到現(xiàn)場的幫助下快速和自動加載發(fā)展接口。這樣的三維模型數(shù)據(jù)庫將成為在 三維 GIS 中越來越重要的建模。 XXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 參考文獻 [1] 藤井裕久 K， T Arikawa 城市對象重建 (20xx)利用機載激光高程形象和航拍圖像 [J]。地球科學(xué)和遙感 ， 40(10):2234 2240 [2] Whyte J， Bouchlaghem N， 索普 ， et al .(20xx)CAD 虛擬現(xiàn)實 :造型方法 ， 數(shù)據(jù) 交換和交互式 三維 建筑設(shè)計工具 [J]。自動化的建設(shè) ， 10:4355 [3] Bosche F， 哈斯 C T(20xx)自動檢索 三維 CAD 模型對象在施工范圍圖像 [J]。自動化在建筑、17(4):499 512 [4] 朱 ， 高 Y， Y， et al。 (20xx)三維模型的設(shè)計對 三維 GIS 研究 [J]。測繪學(xué)和信息科學(xué)武漢大學(xué) 28(3):283 287 [5] 龔 J， 朱問 ， 隋 H， et al。 (20xx)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵問題從 CAD 轉(zhuǎn)換到 GIS 研究 [J]。工程雜志武漢大學(xué) 36(3):64 68 [6] 渭 K， Willhalm T(1997 年 )重建的拓撲 CAD 模型 (一個離散的方法 [R]。課堂講稿在計算機科學(xué) ， 1284 [7] 菲茨吉本 W， 艾格特 D， 費舍爾 R B(1997)高層 CAD 模型收購范圍圖像 [J]。計算機 輔助設(shè)計 ，29(4):321 330 [8] Luebke D， Reddy， 科恩 J D， et al .(20xx)的水平詳細的 三維 圖形 [M]。舊金山 :摩根考夫曼 [9] Costello P J， 蜜蜂 S T(1997)三維模型數(shù)據(jù)庫 :可用性萬維網(wǎng)上的 三維 模型 (OL)。虛擬 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