SketchUp与ArcGIS校园设计.doc

基于Sktech-UP与Arcgis的校园3DGIS的设计与实现 摘要：三维可视化与空间分析相结合是虚拟现实研究发展的一个趋势。通过利用Sktech-up三维建模技术和arcgis9.3的Geodatabase数据模型、Arcsecene的三维应用环境和空间分析功能，采用Arcgis engine 9.3和visual studio 2005(c#)的二次开发技术，设计与开发了西北农林科技大学南校区三维地理信息系统，并对相关技术和实现过程进行了探讨。系统实现了校园二维数据的图层管理、编辑管理、符号设计、空间查询、最优路径动态分析、长度面积量算和专题制图等功能；三维模型的导入和导出、图层管理、三维场景浏览（导航、飞行、缩放、漫游等）、三维地物空间查询、三维交互测量以及二维矢量图形和三维场景的互动等功能。该系统的设计与开发是校园3DGIS理论和技术的有益探索。 关?键?词Sktech-up；Arcgis；三维建模；3DGIS １ 引 言 三维地理信息系统（3DGIS）研究从1998年提出的“数字地球”开始至今，一直得到广泛的关注和应用。与常规的二维GIS相比，3DGIS运用三维 虚拟景观实现了对地理信息的多维表达与逼真可视化，取代了二维GIS抽象化的地图符号，打破了地图信息符号化、 空间平面化及对象空间关系简单化状态，进入多维化和复杂化；3DGIS强调自然灵活的人机交互界面，通过“逼真”的多维图形分析环境、“直觉”的交互手段，实现对多维地理信息的观察、查 询、分析和决策功能。目前，专业的GIS软件侧 重于强大的二维空间信息处理和空间分析功能，三维场景建模、可视化和空间分析功能相对薄弱，而专业的三维建模软件，如Mulitigen Creator、3DMax、Maya、Goole sketchup、 Java3D等能够进行虚拟景观模拟，但在功能上仅限于场景的再现和普通地图的常规显示操作，无法实现深层次的空间分 析功能。总体上讲，目前的研究还是侧重于三维 可视化， 仍缺乏传统意义上真三维空间的分析管理功能，更难以满足不同领域一些特定的需求。因此，将GIS软件和专业建模软件有机结合，对于实现三维场景的可视化、场景动态漫游、信息查询和空间分析功能等具有重要的意义。 本文通过将ArcGIS 9.3与三维建模软件Goole sketchup进行结合，构建了校园三维模型，并在此基础上利用Arcgis engine 9.3和Visual Studio2005（Ｃ＃）的二次开发技术，设计与开发了西北农林科技大学南校区三维地理信息系统。系统同时具备二维GIS和3DGIS应用功能。该系统的设计与开发是校园3DGIS理论和技术的有益探索，也是促进数字校园建设和学校环境规划、加速学校教学资源管理和办公自动化、提高学校管理水平和效率、实现信息和资源共享的重要举措。 ２ 研究平台和研究思路 ２．１ 研究平台 目前，三维GIS的研究还不够成熟，其应用领域还不够广阔，主要问题是由于三维GIS数据类型和数据模型复杂，数据量较大且难以集成，因而在实现三维模型构建、 存储、处理、空间分析和显示时，不仅要求具备较高性能的硬件设备和采用高新技术、方法，而且必须在各个环节中克服数据量较大的严重影响。 本文采用的硬件设备主要有：高性能的计算机、分辨率较高的数码照相机、GPS、全站仪等。采用的核心软件平台有Goole sketchup６、ArcGis Desk-top9.3和ArcEngine9.3，辅助软件有AutoCAD、PhotoShop、Google Earth。Goole sketchup主要用于实现三维模型构建，ArcGis Desktop主要用于二维矢量数据和三维模型场景的存储、编辑、显示和空间分析，ArcEngine主要实现三维校园信息系统的开发；AutoCAD用于绘制校园规划图，Photo-Shop用于地物纹理图片处理，如裁剪、锐化和自由变换等，Google Earth配合GPS用于确定校园地物的精确坐标位置。 ２．２ 研究思路 GIS软件（ArcGIS）和专业建模软件（Goole sketchup）相结合，研究校园3DGIS系统是本文的核心思想。首先以AutoCAD制作的校园规划图为基础，在ArcGis Desktop９．３中进行数据格式转换、图形和属性数据编辑处理、精确配准地理坐标，并存入Geodatabase，建立拓扑关系；通过Goole sketchup Por６GISPlug-in插件将二维GIS数据导入Sketchup中实现三维场景建模，对模型表面进行纹理映射，建模结果以MultiPatch数据结构存入Geodatabase数据库，并利用ArcScene对三维场景进行浏览、编辑和动画输出等；最后基于Geoda-tabase数据模型，利用Arc