基于ArcGIS Engine的三维GIS系统开发与应用——以华东师范大学校园三维GIS为例

摘要

三维GIS是目前GIS科学发展的新趋势之一。相比于二维GIS，三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，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；另外，对空间对象进行三维空间分析和操作也是三维GIS特有的功能。 论文在总结了现有的GIS软件中三维平台上模型的真实感不强和三维可视化软件中缺乏GIS空间分析能力的缺点的基础上，提出一种新的方法来建立三维GIS系统：采用三维建模软件创建三维模型，将其转换为GIS中能识别的矢量数据格式，以此数据为基础调用GIS软件的功能模块开发三维GIS系统。具体实现是采用ArcGIS Engine平台调用ArcObiects开发包开发三维GIS系统，将OpenFlight格式的三维模型转换为&AEGIS中的Multipatch数据格式，作为用系统中三维数据来源。最后以华东师范大学中山北路校区为例，建立了校园三维GIS系统。 论文共分为六章。第一章是绪论，介绍了选题背景，从三维GIS的定义、特点、功能方面介绍了三维GIS，总结了国内外在三维GIS领域的研究方向和进展，提出了论文的研究目标和主要内容。第二章介绍三维数据模型及相互转换方法，分别探讨了ArcGIS中的三维数据模型Multipatch和Multigen中的OpenFlight格式的组成和特点，并基于ArcObjects实现了将OpenFlight模型导入到Shape类型为Multipatch的要素类(FeatureClass)中。第三章介绍了Creator软件对华东师范大学校园建模的方法，从地理坐标的定位、纹理映射和不同对象的建模方式三个方面讨论了如何对校园进行建模。第四章是系统开发实现，从系统总体设计、系统数据层设计、系统中功能模块开发三个方面介绍了该系统的开发实现过程。系统中属性数据和空间数据采用了分布式存储的方式，并通过数据实体包装起来，隔离了业务层和数据层，使得数据层对开发者真正透明。功能模块开发包括了数据访问模块、三维浏览功能、要素选择功能、属性查询功能、交互测量功能、感兴趣点定位功能、导入三维模型功能及动画制作功能八个方面的功能模块开发。第五章介绍了系统的应用实例。第六章中总结了论文的创新与不足，提出对进一步工作的展望。 本论文的创新之处在于：采用了三维建模软件与GIS专业软件相结合的方式创建三维GIS系统，解决了以往三维场景中的三维模型只能显示，不能查询编辑的问题，实现了数据的查询与编辑：同时，数据库存储上采用了空间数据与属性数据分布式存储的机制，便于不同部门间共享通用格式的数据。

目录

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摘要

第一章 绪论

1.1引言

1.2选题背景

1.2.1 三维GIS的定义与特点

1.2.2三维GIS应具有的功能

1.2.3 支持三维开发的平台软件

1.2.4三维GIS应用研究现状

1.2.5存在问题

1.3论文研究目标和主要内容

1.3.1论文研究目标

1.3.2论文主要内容

第二章 三维数据模型及相互转换方法

2.1 Multipatch三维数据模型

2.1.1 Multipatch概述

2.1.2 Multipatch组件

2.1.3 ArcObjects中动态创建Multipatch

2.2 OpenFlight格式三维模型

2.2.1 OpenFlight模型数据库

2.2.2 OpenFlight中常用节点

2.3 OpenFlight格式转换为Multipatch格式

第三章 利用Multigen Creator软件创建校园三维模型

3.1校园建模概述

3.2建筑物建模

3.2.1定位地理坐标

3.2.2创建模型形状

3.2.3映射纹理

3.3树木建模

第四章 华东师范大学三维GIS系统开发

4.1系统总体设计

4.1.1 系统开发平台

4.1.2系统总体架构

4.1.3功能模块设计

4.2系统数据层设计

4.2.1系统数据存储

4.2.2系统数据实体设计

4.3功能模块开发

4.3.1 数据访问模块开发

4.3.2三维浏览功能

4.3.3要素选择功能

4.3.4属性查询功能

4.3.5交互测量功能

4.3.6感兴趣点定位功能

4.3.7导入三维模型

4.3.8动画制作功能

第五章 校园三维GIS系统实例

5.1系统显示界面

5.2交互测量

5.3属性查询

5.4感兴趣点定位

5.5导入模型

5.6属性数据编辑

第六章 结论及展望

6.1论文的研究成果

6.2论文的不足及进一步工作的展望

参考文献

后记