广州市城市规划勘测设计研究院 广东广州 510060
摘要：我国大部分地区的城市化水平越来越高，由此提出了对城市规划与建设的更高的要求，对城市进行科学的规划需要借助先进的信息技术手段。当前在城市规划与建设过程中应用的主要技术为3DGIS（三维地理信息系统）技术，在设计过程中新型的设计软件为Skyline。本文对3DGIS技术和Skyline软件进行基本介绍，并对基于Skyline的城市三维地理信息系统的开发与应用进行深入的探讨。
关键词：Skyline；城市三维地理信息系统设计
引言
在信息社会背景下，3DGIS技术作为一种关键的地理信息系统技术逐渐得到广泛的关注与应用，尤其是在城市管网规划和建设过程中，3DGIS及Skyline软件能够发挥强大的作用。将3DGIS与Skyline应用到城市规划与建设之中，需要城市规划建设人员增强对该技术的认识和掌握程度。
1 3DGIS 与Skyline
1.1 3DGIS（地理信息系统）
GIS的英文全称是Geographic Information System，在前面加上3D则强调是一种三维化的地理信息系统呈现模式。3DGIS的运行需要计算机软件和相关技术的支持，以实现3DGIS的数据收集、存储和处理功能，同时能够将工程实际施工情况进行三维空间模拟，提高城市规划建设的可视程度。
1.2 Skyline
Skyline本身是美国一个公司的名称，该公司开发出了Skyline Globe软件，使得3DGIS的运行平台得到进一步优化，中国代理Skyline Globe软件产品的公司是北京东方道迩信息技术股份有限公司。Skyline Globe系统可分为三个子系统，即TerraBuilder，TerraExplorer 和 TerraGate，这三个子系统可以独立开展工作，其中不同的子系统具有不同的功能。
TerraBuilder 的功能是数据生产。该系统通过收集相应的数据，地理数据来源主要是叠加航片、卫片、数字高程模型以及标准格式的矢量文件等，收集完成后对数据进行处理，以构建出三维数据场景，场景中的三维地物具有完整准确的空间地理坐标信息，能够为实际的工程规划提供科学参考。构建出的场景文件可为为 mpt 数据和网络发布的tbp数据。
TerraExplorer的主要功能是数据编辑及场景编辑，该子系统通过与GIS绘图功能、视频制作功能和3D模型建立功能的结合实现对地形的三维模拟。通过该技术建立起的三维场景更加真实，能够对数据进行编辑，从而在模型中展示出实地地物间关系、地貌特征等。该子系统创建完数据场景之后，要发布到局域网或者互联网上，主要是通过创建交互式应用系统实现数据场景与用户之间的连接。
TerraGate的主要功能是数据网络发布，因此，可以将 TerraGate看作是一款强大的三维地形传输服务器，该系统有较强的运行稳定性，可以一定程度上摆脱网络连接的限制，从而确保在网络中断时仍能够正常运行。且 TerraGate系统会根据网速快慢调整影像的分辨率，使得传输给用户的影像数据可以即时查阅。下图1展示的是Skyline Globe的软件体系图。
图1 Skyline Globe软件体系图
2 基于Skyline的城市三维地理信息系统设计
在城市规划过程中应用3DGIS系统已经成为重要的技术形式，3DGIS系统的应用性较强，基于Skyline的城市三维地理信息系统设计应重视服务城市管理活动，以实现更加简便的操作与更加健全的功能设计。
2.1 三维地形数据集的建立
利用Skyline Globe软件建立三维地形数据库时，主要应用的是TerraBuilder这一子系统软件，利用ArcGIS 软件配置影像和 DEM 数据坐标系，要在 DEM 数据的基础上叠加遥感影像以生成三维地形数据。首先要借助遥感技术获得基本的影像数据，并对数据进行一系列的处理，包括坐标系的转换、黑白边的去除等，要对遥感数据进行影像裁剪，为获得良好的展示效果，要在Photoshop软件中处理影像数据的色调。在处理完成DEM数据和遥感影像之后，要在 TerraBuilder 软件中载入相关数据（如图2），并生成相应的场景文件，一种用来储存，即.mpt 格式的三维地形文件，另一种用来数据网络发布，即.tbp 后缀的场景文件。建立三维地形数据集的具体流程如下图3 所示：
图2 Terra Builder加载相应影像数据及DEM数据
图3 三维地形数据生成流程图
2.2 场景文件的制作
TerraExplorer Pro 三维窗口能够在接收和加载完成地形数据集后快速显示三维地形，且在展示三维地形的同时还能够创建出各种二三维地理信息要素，支持二维分析和三维分析同步进行。TerraExplorer Pro 三维窗口能够读取标准 GIS 文件（比如 shp 文件）和空间数据库中的地理信息，并编辑地物属性，最终会将.fly 格式的三维场景文件制作出来。
2.3 创建地下管线
在城市管网系统创建时，需要考虑到城市地下管网错综复杂的现状，城市管网系统主要包括排水管网、地下机电管网等等。应用该功能模块能够很好地规避传统的模型制作软件如3dsmax的操作流程繁琐及导入精度容易出现偏差的问题，通过分析三维数据模型中的管线的坐标值等属性信息创建出城市管网系统的三维地下管线。
（1）功能设计思路
将地下三维管网简化成三维管段的集合，该集合具有一定的排列规则，集合中主要由三维管段即圆柱体构成。利用TerraExplorer Pro 中 Object 菜单下的 Create Pipe对圆柱体进行创建和属性编辑。在创建和编辑圆柱体的过程中要对其空间位置进行精确的定位，并涵盖相应的圆柱体属性，包括管径、透明度、名称等。
创建完三维管段之后，要在数据库表中一一对应其记录和存储其空间坐标信息，确保便于读取和查询，在读取记录时，主要过程是：要将三维管段模型和数据连接起来，找出所要生成的管线属性所在的数据表库。在连接完成之后，要对三维管段的属性信息进行读取和记录，确保记录完整。在记录和储存完相应的数据信息之后，要生成三维管段，生成操作为Object 菜单下的 Create Pipe 方法，要确保逐个生成。下图4展示的是该功能模块示意图。
图4 生成管线功能模块示意图
3.结语
基于Skyline的城市三维地理信息系统的开发与应用已经成为当前各个行业的研究重点，尤其是涉及到地形模拟的工程，更加应该重视对其的研究。基于Skyline的城市三维地理信息系统体现的是一种数字化城市的内涵，通过融合GIS技术、3D技术、虚拟现实技术等实现对城市海量地形信息系统的构建。在应用3DGIS技术时，要将Skyline软件的应用作为重点，并认识到城市三维地理信息系统开发的长期性，要树立攻克难关的意识，确保踏实推进基于Skyline的城市三维地理信息系统的应用实践。
参考文献
[1]宋世凯.基于Skyline的城市三维地理信息系统的设计与研究[D].河北师范大学,2012.
[2]张翔,王方雄,崔羽.城市三维管网地理信息系统的设计与开发[J].测绘地理信息,2015,40(02).
[3]向光.基于Skyline的丽江市三维地理信息系统的设计与实现[D].云南师范大学,2014.
论文作者:梁飞龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/25
标签：数据论文; 城市论文; 地形论文; 地理信息系统论文; 管网论文; 技术论文; 场景论文; 《基层建设》2018年第12期论文;