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基于CityGML的城市三维空间数据库设计研究

目前，全国正积极开展智慧化和数字化城市建设，若想构建智慧化、数字化

的城市就必须建立三维信息化管理数据库，但是三维模型数据通常较难共享，所

以必须建立CityGML模型共享标准。为了进一步明确在CityGML基础之上的城

市三维空间数据库的应用价值，本文对其设计进行了相关研究，望对该模型和数

据库的建立提供新思路，并为日后应用提供帮助。

标签：CityGML城市三维空间数据库；设计研究

国家自从提出测绘地理信息“十二五”发展规划之后，全国各地均积极开始构

建完善的数字城市建设，传统的数字城市三维景观模型具有一定的缺陷，很多大

数据格式难以兼容和共享，为了有效的完善该模型建设，为此，本文深入分析了

CityGML技术的标准，并为空间数据存储建立了相关解决方案，最终实现了

CityGML技术在模型中的应用价值。现将研究内容论述如下。

一、CityGML技术和模型概述

1.概念概述

CityGML技术和模型也就是通常所说的城市地理标记语言技术和模型，该

模型下的数据较为开放，属于GML3的一种应用模式，其交换格式是在虚拟3D

城市模型和XML的存储基础上得以实现的，可以对城市中的三维对象建立相关

的信息模型，可以显示多种地理对象之间的空间和数据关系，经由该模型建立的

区域模型的语义、拓扑、几何关系明显。使用这种技术和模型不仅可以有效的显

示城市模型的外观，还可以建立其系统的语义属性，可以更加直观的表现城市植

被、交通设施以及地面情况等。目前，较为先进的版本为CityGML2.0版本。该

版本中内含11个扩展模式和1个核心模式。

2.关键技术说明

为了深入应用该模型，必须对其关键技术进行认知和理解，其模型中主要的

模型和技术包含两点，一是LOD细节层次模型，二是语义/几何一体化表达模型。

在该模型中一共有五个连贯细节层次，只有提高这些细节层次才可以更加高效的

收集各种细节。而细节层次联合地域建立的LOD0-地域模型多指2.5维度的数字

地形模型，属于一种较为粗糙的层次模型。其中，该模型中的LODl模型缺少屋

顶的模型结构；而LOD2模型则为屋顶和纹理的粗模，期间涵盖了植被等物体；

LOD3则是在此基础上建立的建筑物模型，该模型的分辨率更高，细节层次呈现

也较多，其中的交通设施和植被模型显示更为精细；而LOD4模型则是在所有模

型基础上增设了细致的3D物体结构，其层次也更加详细。

在CityGML中，语义，几何一体化表达模型是其主要的设计内容。在该模

型中可以建立语义机制，语义内容中将窗户、墙壁和建筑物等真实物体采用一定

的特征表现手段进行表示，内含多种物体要素和属性之间关系，而这些表达不涉

及几何内容，由语义层面获得。在空间层次上，则包含了语义信息和实体的空间

位置。可以说该模型由几何和语义两个层次构成，具有一定的表达机制。究其实

现形式，几何模型的表示是通过GML3来实现的，其三维模型涵盖了点、线、

面三种形式，由线构成面，再由面构成体。所有要素均具有自身的坐标系统。而

CityGML就算几何模型的集成表达形式，具有多线、多点、多体等更加复杂的

几何实体。

二、在CilyGML基础之上的对象关系的存储

1.基于CityGML的存储粒度划分策略

由上文所述可知，CityGML模型的数据是在GML3规范基础上组织而生的，

所以若想构建CityGML数据库就必须保证存储的数据要为数据文件或者模式文

件。其中，前者属于空间实体真正存储内容，而后者则对数据的存储结构起到一

定的决定和影响作用。

在CityGML引入模式文件时，需要严格依照该模式确立数据文件的划分粒

度。所谓粒度，就是指聚合和归纳数据的程度，可以影响甚至是决定多个数据文

件在分解后所能形成的片段大小。茌CityGML模型中的数据文件中，区域范围

内的要素经由CityObjectMember标签通过单实体进行划分，所以，该标签实可

作为数据文件的划分粒度，不仅可以节省调用时间，还可以保证数据的完整性。

通过这种方式能够解析数据文件，还可以存储和检索相关数据。

2.基于OracleXMLDB的数据存储

OracleXML