三维地理信息符号化表达方法试验

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摘要：近年来，随着智慧化城市的不断发展，三维地理信息符号化成为信息平台发展的重要内容。三维地理信息系统具有最基本的二维地理信息数据处理功能，并能显示各种空间关系，同时也为智慧城市时空信息云平台建设提供了更加强大的多维空间分析功能。三维地理信息实现了现实世界在空间和时间上的连续表达，有效地提升了数据的处理效率，同时也可以显示出更多的空间关系，对智慧城市信息平台的创建有着重要的基础保障。

关键词：三维；地理信息符号化；表达方法

针对智慧城市快速发展的趋势，对三维地理信息符号化的表达方式展开了更深入的研究。通过利用三维地理信息符号快速脱离场景的方法，与二维地理标志法相比，可以有效地感知地形自身的高度。地学元素三维符号表示研究地学元素三维符号表示研究简单的模型很难表达真实世界，它不仅耗时长、数据量大，而且考虑了地理因素、制卡要求和已有的地理数据，实现场景的多维表达，支持实时的三维空间分析，并可广泛应用于城市景观，比如土壤、河流、道路等。可视地面物体的立体视觉，如绿化，建筑和地下管道。

1三维地理信息符号化的意义

本论文的理论意义在于，通过对三维标志设计与制作的相关理论与方法的归纳，提出了三维标志标准化的可能性，并提出了实现三维标志化的方法，为三维标志的设计与制作提供了借鉴。实践性是以三维地理信息符号化的理论成果为基础，建立一个比较全面、系统、详细的三维地图符号库。基于该模型，可以快速、交互式地建立统一的三维地理信息系统。

2三维地理信息符号化

传统的二维抽象将现实世界分成“段”，用属性来表示三维(高)信息，降低了表达的复杂性和直观性。长期以来，二维符号的解读虽能涵盖宏观及整个研究领域，但在城市规划、市政管理及应急处置等方面仍存在诸多问题。随着我国对城市规划要求不断地提升。传统的二维无法满足当前城市建设的需要，其中三维地理提升三维模拟场景，在资源、地质、城市规划等领域具有独特的三维显示、分析和操作功能，是一种多用途的地图符号，也是一种地图语言。本文提出了一种基于映射元素系统的三维城市场景再现方法，该方法能够很好地再现三维城市场景。三维地理信息符号化在进行研究主要分为4个方面。（1）三维符号的分类。有人把三维符号分成了点形、线、面、纹理等等。（2）研究了三维符号设计基础的三维视觉变量。目前主要研究成果为：三维状态符号动态变化、交互操作等等。（3）三维符号设计原理。三维地理信息符号化具备形象与抽象相统一的原则；（4）三维符号设计基本方法。本文介绍了一种基于三维绘制引擎的建模方法。尽管对三维地理系符号化的研究较多，但对理论和实验结果的研究仍然存在不规范的地方，导致三维地理信息符号化的研究仍需努力。

3三维符号分类

三维符号分类过程中，主要是结合三维符号自身的内涵进行分类，即地理功能符号和非地理功能符号。地理要素符号是用来表示地学特征的形式、位置、大小、分布、转化等图像的总称。相应的空间分布可分为点、线、面，三维符号又可分为点、线、面符号。非地理要素符号包含元素注解符号、统计符号、指南针以及与文本有关的其他指示性内容，为便于阅读，3D扩展了增加了工具材料，并将其表示为指示性符号。

3.1地理要素三维符号

地理要素三维符号在划分过程中，可以通过《基础地理信息要素分类编码》和《三维地理模型数据产品规范》的相关规定，将三维地理要素划分为要素、交通、水系、植被以及管道间、底土和其他公共基础设施。根据数字城市的发展经验，把地理要素分成三类：空间分区；可利用符号表达式或用点、线、三维面符号、表中具体符号类型提取元素。点状地理是最常见、最常用、最复杂的地理要素。立体符号表达是立体场景构建的基础和前提。三元点符号是由离散点分布的地理要素构成，它们之间可以相互转化，形成不同的地理要素。对于城市场景，三维点与点的符号可以归纳为：建筑设防、交通、水系、植被、公共设施等点的符号。线状地理要素是具有线状连续分布的地理要素。三维符号在用来线状地理要素符号化表现过程中，交通线路、河流常常采用三维符号进行表达。其对应的元素主要包括交通标志、树木、高速公路等符号。面状地理要素主要是指空间连续分布的区域，符号表示是将地表、森林、绿地等地理学要素随机分布于空间的三维可视化过程。根据标志设计的不同，三维表面标志可以分为几何标志和纹理标志。

3.2非地理要素三维符号

“非区域”要素包括数学要素和装饰要素，“非区域”要素是指具有象征功能的要素类型，能满足用户需求，方便用户使用，提高认知效率。三维中非地理要素主要包括罗盘、地物标注、统计符号和流向。指南针符号用于显示三维空间中北极方向的圆形符号；要素注释符号用于显示文字和数字等要素位置和属性的文字符号；统计符号根据具体统计规则计算，以支持空间分析和应用；各种统计数据用三维图形或图像标注；方向符号是北极方向的符号。表示流、信息等的点或线符号。

4三维地理信息符号存在的问题

已有的三维城市模型容量大，模型质量参差不齐，大多数是通过建模工具来补充的。同时，因为有些三维模型并没有精确的地理坐标，所以有必要这样做：在场景设计中根据不同的需求配置不同的场景，这会导致大量的工作。三维地理信息符号要素在进行分立中如果没有统一的标准，会导致三维空间系统不完善。我国在对三维空间标志的研究比较系统，三维空间标志设计理论分析较少。通过对三维地理信息符号化的研究发现，我国在该方面研究过程中仍然存在很多问题，同时也是影响三维地理信息符号研究的重要内容。三维地理信息符号化在当今世界的研究、应用、理论和实践中的重要意义，引起了许多有关三维地理信息符号化的问题。（1）没有建立完整的地理要素描述体系。在进行三维符号划分过程中，一般都是按照元素的方式进行划分，其中对于城市景观中地理元素的内容并无系统的区分。其中已有的三维标志并不能完全反映城市中的地理要素，也影响三维符号化信息的深入发展。（2）三维符号化方法单一。土地特征的选择性符号化违背了三维可视化的基本要求，没有充分考虑其地域性和实用性。（3）三维空间分析算法较少。最重要的应用功能是空间分析。因为三维系统还处于浏览阶段，对其空间分析功能的研究还很不够。

5三维符号化表达系统

5.1系统总体架构

本系统的总体设计思路是：接管一个独立的系统，结合组件密封，将一系列包含在三维符号中的功能模块组合为控制器，最终构成应用系统，以实现三维地理信息库的构造、三维空间分析等多种常用功能。作为三维地理信息表达引擎平台，GIS可实现三维地理信息数据的符号生成、2D符号化(数据自动生成3D模型)、3D空间分析(缓冲、可见度、距离、面积测量等)、三维地理信息基于符号引擎进行二次开发。在ActiveX中封装动态引擎库检查SGSYMBOLAX.OCX其他65289C“Kombi35”；使用一种语言，调用相应的函数接口，编写一个实现三维系统符号表示的系统接口。

5.2二三维一体化

二三维一体化的综合表达方法有线性功能符号化和表面符号化2种。（1）读取道路路线层中各路段的记录，获取三维空间坐标，从路段两端的ID、终点ID和街道宽度开始，保存在顶点列表中，启动ID列表、结束ID列表和街道宽度列表；（2）读取道路点图层中顶点编号（即ID），并保存在ID列表中；

5.3场景操作及分析应用

5.3.1场景编辑程序编辑模块包含程序描述和工具。实现了窗口移动，场景缩放，节点选择，绘制漫游路径，节点选择工具组。在工具组中，使用路径绘制工具捕捉基于鼠标交互的关键点，通过路径插入(此处为文件)获得路径文件；节点选择假设有网格效应，通过鼠标单击在场景中选择节点。

5.3.2空间分析在进行三维地理信息符号化分析过程中，三维信息场景空间的分析是必不可少的，通过对空间进行分析，可以根据实际应用要求，展开空间测量要求。其中，三维符号系统的空间分析模块是识别三维图形的关键模块。将地理标志要素作为空间分析的主要对象，可以有效地证明三维标志是一个“活”模型，同时也具备加工、分析灵活的特点。

6结论

综上所述，智慧城市快速发展下，我国对三维地理信息符号化的表达方式展开了更深入的研究。通过对三维地理信息符号化的研究，可以有效地提升建模应用标准化，提高数据管理的有效性，以更好地对未来城市在发展过程中的数量分析，提高场景批量生成，增加三维地理信息表达服务，并通过客户端网络调用，实现符号共享。

作者：毛丹 单位：江苏火禾信息技术有限公司