基于Skyline的Web三维GIS应用研究
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摘要
随着网络技术、虚拟现实技术、数据库技术、空间信息技术等的迅速发展,基于Web的三维GIS在“数字地球”、“数字城市”、“数字国土”、“数字矿山”、“数字流域”等应用实践中的需求越来越广泛,逐步成为地理信息系统领域的一个研究热点。
本文总结了国内外Web三维GIS的研究现状,并比较了此方面各种实现技术和实现平台的优缺点。在此基础上,探讨并研究了基于Web的三维GIS关键技术以及基于Skyline的三维建模和系统开发相关算法,最后以其在某城市规划中的应用为例,阐述了基于Skyline的Web三维地理信息系统的设计和实现。
本文研究工作主要包括：
1、基于Skyline平台研究利用WFS以Web服务的方式发布海量的矢量数据和模型数据,并以流(Streaming)的方式进行数据传输,实现浏览三维场景时“看到哪里,显(示)到哪里”的实时显示效果,提高数据的传输速度。
2、将ArcGIS与Skyline结合应用,发挥两个软件产品各自优势,实现三维场景下的通视分析、路径分析等空间分析功能,在Web三维GIS空间分析与处理方面做了一些有益的尝试和探索,这是本文的一个创新点。
本文的研究工作可为基于Internet\Intranet的三维地理信息系统的深入研究提供一定的借鉴作用。
With the rapid development of network technology, virtual reality technology, database technology, spatial information technology and so on, the Web-based 3D GIS in the practical application of "Digital Earth", "Digital City", "Digital Territory", "Digital Mine", "Digital Basin", etc. is demanded more and more widely. It has gradually become a research focus in Geographic Information System.
This paper summarizes the research status of Web 3D GIS in both domestic and overseas, and compares the advantages and disadvantages of various techniques and platforms. On this base, the key technology of Web 3D GIS, Skyline-based three-dimensional modeling and System development related algorithms are researched. Finally, taking some town planning application for example, the design and implementation of Web 3D GIS based on Skyline are expatiated.
The main research work of this dissertation includes:
1.This study is based on the Skyline. By using WFS, mass vector and model data are published with the way of Web services. At the same time, the data transmission is launched by the way of streaming. It can realize the real-time display effects--- when you visit the three-dimensional scene, "see where,show where", and improve the speed of data transmission.
2.Combining the application of ArcGIS with Skyline can play their respective advantages of the two software and achieve some spatial analysis functions under the 3D scene, such as visible analysis, path analysis and so on. It is an innovative point of this article, which we make some beneficial attempt and exploration on the spatial analysis and process of Web 3D GIS.
All the work in this dissertation represents certain use for reference to the further research of three-dimensional Geographic Information System based on Internet\Intranet.
本文总结了国内外Web三维GIS的研究现状,并比较了此方面各种实现技术和实现平台的优缺点。在此基础上,探讨并研究了基于Web的三维GIS关键技术以及基于Skyline的三维建模和系统开发相关算法,最后以其在某城市规划中的应用为例,阐述了基于Skyline的Web三维地理信息系统的设计和实现。
本文研究工作主要包括：
1、基于Skyline平台研究利用WFS以Web服务的方式发布海量的矢量数据和模型数据,并以流(Streaming)的方式进行数据传输,实现浏览三维场景时“看到哪里,显(示)到哪里”的实时显示效果,提高数据的传输速度。
2、将ArcGIS与Skyline结合应用,发挥两个软件产品各自优势,实现三维场景下的通视分析、路径分析等空间分析功能,在Web三维GIS空间分析与处理方面做了一些有益的尝试和探索,这是本文的一个创新点。
本文的研究工作可为基于Internet\Intranet的三维地理信息系统的深入研究提供一定的借鉴作用。
With the rapid development of network technology, virtual reality technology, database technology, spatial information technology and so on, the Web-based 3D GIS in the practical application of "Digital Earth", "Digital City", "Digital Territory", "Digital Mine", "Digital Basin", etc. is demanded more and more widely. It has gradually become a research focus in Geographic Information System.
This paper summarizes the research status of Web 3D GIS in both domestic and overseas, and compares the advantages and disadvantages of various techniques and platforms. On this base, the key technology of Web 3D GIS, Skyline-based three-dimensional modeling and System development related algorithms are researched. Finally, taking some town planning application for example, the design and implementation of Web 3D GIS based on Skyline are expatiated.
The main research work of this dissertation includes:
1.This study is based on the Skyline. By using WFS, mass vector and model data are published with the way of Web services. At the same time, the data transmission is launched by the way of streaming. It can realize the real-time display effects--- when you visit the three-dimensional scene, "see where,show where", and improve the speed of data transmission.
2.Combining the application of ArcGIS with Skyline can play their respective advantages of the two software and achieve some spatial analysis functions under the 3D scene, such as visible analysis, path analysis and so on. It is an innovative point of this article, which we make some beneficial attempt and exploration on the spatial analysis and process of Web 3D GIS.
All the work in this dissertation represents certain use for reference to the further research of three-dimensional Geographic Information System based on Internet\Intranet.
引文
[1]陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社,1999.
[2]李德仁.数字地球与“3S”技术[C].中国地理信息系统协会1999年会论文集：1-6.
[3]朱庆,林珲.数码城市地理信息系统[M].武汉：武汉大学出版社,2004,10.
[4]韩海洋,龚健雅,袁相儒.基于B／S体系的InternetGIS分布式异构空间数据库的集成[J].遥感学报,2000(4).
[5]李霞飞.基于Internet的组件式三维虚拟景观浏览器的设计与实现[D].武汉：武汉大学,2002年4月.
[6]施加松.网络三维GIS若干技术问题研究[D].郑州：解放军信息工程大学,2006年4月.
[7]陈述彭.“数字城市”与时俱进[J].地球信息科学,2002.
[8]金宝轩.网格计算环境下的3维空间信息[D].武汉：武汉大学,2005年4月.
[9]梁吉欣,左小清Skyline在Web三维GIS中的应用研究[J].昆明理工大学学报(理工版),2009,34(2)：1-4.
[10]陈建.基于网络虚拟地理环境技术研究初探[D].杭州：浙江大学,2005年7月.
[11]朱庆,李霞飞,张叶挺.基于Web的CCGIS浏览器插件的设计与实现[J].测绘学报,2002,31(1)：22-27.
[12]刘俊文.基于X3D的三维地理数据模型设计与实现[D].杭州：浙江大学,2008年5月.
[13]东方道迩信息技术有限责任公司SkylineGlobe产品技术白皮书.2009年3月.
[14]ESRI中国(北京)有限公司ArcGIS 9.3产品介绍.2009年.
[15]张雪松.基于螺旋模型的城市数字规划研究[D].武汉：武汉大学,2004年11月.
[16]吴功和,刘真.基于GIS Web Service的WebGIS应用[J].华北水利水电学院学报,2006.
[17]王威,吴升.基于Web Services的三维GIS框架研究[J].福建电脑,2008,3.
[18]张竞,吴健平GIS Web Services构建与应用[J].地理信息世界,2005,4.
[19]单云凡.基于Webservice的WebGIS研究与实现[D].成都：四川大学,2005.
[20]刘晶晶.基于Skyline平台的模型工程项目技术标准及操作流程.2009年3月.
[21]余晓霞,谭同德,赵红领,许绘香.建筑物分组LOD模型的研究[J].微计算机信息,2009.3.
[22]万幼,边馥苓.二三维联动的GIS系统体系结构构建技术[J].地理信息空间,2008.4：48-52.
[23]徐占华,梁建国.基于Skyline的最短路径分析算法设计与实现[J].城市勘测,2008.(4)：31-33
[24]钱健,谭伟贤.数字城市建设[M].北京：科学出版社,2008.
[25]刘梅.基于组件GIS的数字社区管理信息系统的研究与实现[D].昆明：昆明理工大学,2005.
[26]袁存忠.基于Skyline的福建省三维地理信息公共平台的研建[J].测绘通报,2009.(2)：54-56
[27]唐中实,王越国,黄俊峰,辛宇,朱丽云.基于X3D的网络3维GIS研究[J].测绘通报,2003,(9)：30-32.
[28]中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.成都市温江区航空数据采集及三维仿真规划系统建设项目投标文件.2009年.
[29]张娜娜.成都市温江区规划信息化探索与实践[J].数字城市,2009.05
[31]中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.规划系统建设项目概要设计说明书.2008年.
[32]姚申君.基于TerraDeveloper的三维GIS开发研究[D].上海：华东师范大学,2008年6月
[33]栾绍鹏,朱长青.基于Ajax的WebGIS开发新模式[J].测绘工程,2007,15(6)：30-33.
[34]闵阳,刘珠奎,刘建华.基于XML的分布式WebGIS模型研究[J].地理空间信息,2008,6(1)：98-100.
[35]张海藩.软件工程导论(第4版)[M].北京：清华大学出版社,2003.140-179.
[36]李康荣,贾迪,张瑶.基于Web系统测试的应用研究[J].中国测试技术,2006.11.
[37]夏春林,车延国,李玉东.DEM上地学分析功能的实现[J].矿山测量,2008,(1)：5-7.
[38]王进锋.真实战场环境中GIS空间分析研究—以通视分析为例[D].郑州：解放军信息工程大学,2007年4月.
[39]乐阳,龚健雅.Dijkstra最短路径算法的一种高效率实现[J].武汉测绘科技大学学报,1999,24(3)：209-212.
[40]冯桂莲.基于Dijkstra算法的最短路径的实现[J].青海大学学报(自然科学版),2007,15(1)：98-101.
[41]周海兵,白玉江,沈体雁.基于SKYLINE的3维空间信息库构建技术研究[J].测绘与空间地理信息,2008,31(5)：115-118.
[42]黄丽虹,朱大明,张琢,李义宏Terrasuit在数字城市中的应用研究[J].地矿测绘,2007,23(4)：27-29.
[43]陈永华WebGIS三维可视化的研究[D].郑州：解放军信息工程大学,2000年4月.
[44]吴华意,宋爱红,李新科.机载激光雷达系统的应用与数据后处理技术.测绘与空间地理信息,2006,29(3)：58-63.
[45]叶远智,陆海英,左石磊,冯存均.基于3D WebGIS的苕溪流域防汛决策支持系统研究[J].浙江测绘,2005,(4).
[46]李满春,张健.基于Web的虚拟地景信息系统研究[J].科技通报,2005,11.
[47]马张宝,万剑华,刘娜.基于WebGIS和3DGIS的集成研究[J].测绘与空间地理信息,2005,28(3)：23-25.
[48]国内外三维地球软件漫谈.http://www.gispower.org/article/qy/2009/118 /0911810220D5DD3466E0E4DJ434J1I.html,2009.1.8.
[49]http://www.skylineglobe.com/.
[50]http://www.google.com/.
[51]Lin Hui, Gong Jianhua and Wang Freeman, Web-based three-dimensional geo-referenced virtualization[J]. Computer & Geosciences,1999,25:1177-1185.
[52]Volker Coors.3D-GIS in networking environments. Computers, Environment And Urban Systems,27(2003)345-357.
[53]Zlatanova, S. and M. Gruber,3D GIS on the Web In ISPRS, Com. IV, Stuttgart, Germany, pages 691-699, September 1998.
[54]Ottens, H.F.L.. "The Application of Geographical Information System in Urban and Regional Planning".In Geographical Information System of Urban and Region Planning, H.J.Scholten and J.C.H.Stillwell(eds.), Kluwer Acdaemie Publishesr,1990, pp.15-22.
[55]Zhan F B. Three Fastest Shortest Path Algorithms on Real Road Networks. Journal of Geographic Information and Decision Analysis,1997,1 (1):69-82.
[56]LeaR, HondaY, MatsudaK, Hagsando, SteniusM,1997, Issues in the design of acalable Shared virtual environment for the internet.Proeeedings of the HICSS'97:Hwaii.
[57]BoHuang, HuiLin.GeoVR:a web-based tool for virtual reality resentation from 2DGIS data.25(1999)1167-1170.
[58]Theresa Marie Rhyne.A commentary on GeoVRML:a tool for 3D representation of georefereneed data on the web.International Journal of Geographical Information Science,1999, Vol.13, No.4,439-443.
[59]Ho-Geun Lee,Kyong-Ho Kim,and Kiwon Lee,Development of 3-Dimensional GIS Running on Internet,IEEE,1998:1046-1049.
[2]李德仁.数字地球与“3S”技术[C].中国地理信息系统协会1999年会论文集：1-6.
[3]朱庆,林珲.数码城市地理信息系统[M].武汉：武汉大学出版社,2004,10.
[4]韩海洋,龚健雅,袁相儒.基于B／S体系的InternetGIS分布式异构空间数据库的集成[J].遥感学报,2000(4).
[5]李霞飞.基于Internet的组件式三维虚拟景观浏览器的设计与实现[D].武汉：武汉大学,2002年4月.
[6]施加松.网络三维GIS若干技术问题研究[D].郑州：解放军信息工程大学,2006年4月.
[7]陈述彭.“数字城市”与时俱进[J].地球信息科学,2002.
[8]金宝轩.网格计算环境下的3维空间信息[D].武汉：武汉大学,2005年4月.
[9]梁吉欣,左小清Skyline在Web三维GIS中的应用研究[J].昆明理工大学学报(理工版),2009,34(2)：1-4.
[10]陈建.基于网络虚拟地理环境技术研究初探[D].杭州：浙江大学,2005年7月.
[11]朱庆,李霞飞,张叶挺.基于Web的CCGIS浏览器插件的设计与实现[J].测绘学报,2002,31(1)：22-27.
[12]刘俊文.基于X3D的三维地理数据模型设计与实现[D].杭州：浙江大学,2008年5月.
[13]东方道迩信息技术有限责任公司SkylineGlobe产品技术白皮书.2009年3月.
[14]ESRI中国(北京)有限公司ArcGIS 9.3产品介绍.2009年.
[15]张雪松.基于螺旋模型的城市数字规划研究[D].武汉：武汉大学,2004年11月.
[16]吴功和,刘真.基于GIS Web Service的WebGIS应用[J].华北水利水电学院学报,2006.
[17]王威,吴升.基于Web Services的三维GIS框架研究[J].福建电脑,2008,3.
[18]张竞,吴健平GIS Web Services构建与应用[J].地理信息世界,2005,4.
[19]单云凡.基于Webservice的WebGIS研究与实现[D].成都：四川大学,2005.
[20]刘晶晶.基于Skyline平台的模型工程项目技术标准及操作流程.2009年3月.
[21]余晓霞,谭同德,赵红领,许绘香.建筑物分组LOD模型的研究[J].微计算机信息,2009.3.
[22]万幼,边馥苓.二三维联动的GIS系统体系结构构建技术[J].地理信息空间,2008.4：48-52.
[23]徐占华,梁建国.基于Skyline的最短路径分析算法设计与实现[J].城市勘测,2008.(4)：31-33
[24]钱健,谭伟贤.数字城市建设[M].北京：科学出版社,2008.
[25]刘梅.基于组件GIS的数字社区管理信息系统的研究与实现[D].昆明：昆明理工大学,2005.
[26]袁存忠.基于Skyline的福建省三维地理信息公共平台的研建[J].测绘通报,2009.(2)：54-56
[27]唐中实,王越国,黄俊峰,辛宇,朱丽云.基于X3D的网络3维GIS研究[J].测绘通报,2003,(9)：30-32.
[28]中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.成都市温江区航空数据采集及三维仿真规划系统建设项目投标文件.2009年.
[29]张娜娜.成都市温江区规划信息化探索与实践[J].数字城市,2009.05
[31]中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.规划系统建设项目概要设计说明书.2008年.
[32]姚申君.基于TerraDeveloper的三维GIS开发研究[D].上海：华东师范大学,2008年6月
[33]栾绍鹏,朱长青.基于Ajax的WebGIS开发新模式[J].测绘工程,2007,15(6)：30-33.
[34]闵阳,刘珠奎,刘建华.基于XML的分布式WebGIS模型研究[J].地理空间信息,2008,6(1)：98-100.
[35]张海藩.软件工程导论(第4版)[M].北京：清华大学出版社,2003.140-179.
[36]李康荣,贾迪,张瑶.基于Web系统测试的应用研究[J].中国测试技术,2006.11.
[37]夏春林,车延国,李玉东.DEM上地学分析功能的实现[J].矿山测量,2008,(1)：5-7.
[38]王进锋.真实战场环境中GIS空间分析研究—以通视分析为例[D].郑州：解放军信息工程大学,2007年4月.
[39]乐阳,龚健雅.Dijkstra最短路径算法的一种高效率实现[J].武汉测绘科技大学学报,1999,24(3)：209-212.
[40]冯桂莲.基于Dijkstra算法的最短路径的实现[J].青海大学学报(自然科学版),2007,15(1)：98-101.
[41]周海兵,白玉江,沈体雁.基于SKYLINE的3维空间信息库构建技术研究[J].测绘与空间地理信息,2008,31(5)：115-118.
[42]黄丽虹,朱大明,张琢,李义宏Terrasuit在数字城市中的应用研究[J].地矿测绘,2007,23(4)：27-29.
[43]陈永华WebGIS三维可视化的研究[D].郑州：解放军信息工程大学,2000年4月.
[44]吴华意,宋爱红,李新科.机载激光雷达系统的应用与数据后处理技术.测绘与空间地理信息,2006,29(3)：58-63.
[45]叶远智,陆海英,左石磊,冯存均.基于3D WebGIS的苕溪流域防汛决策支持系统研究[J].浙江测绘,2005,(4).
[46]李满春,张健.基于Web的虚拟地景信息系统研究[J].科技通报,2005,11.
[47]马张宝,万剑华,刘娜.基于WebGIS和3DGIS的集成研究[J].测绘与空间地理信息,2005,28(3)：23-25.
[48]国内外三维地球软件漫谈.http://www.gispower.org/article/qy/2009/118 /0911810220D5DD3466E0E4DJ434J1I.html,2009.1.8.
[49]http://www.skylineglobe.com/.
[50]http://www.google.com/.
[51]Lin Hui, Gong Jianhua and Wang Freeman, Web-based three-dimensional geo-referenced virtualization[J]. Computer & Geosciences,1999,25:1177-1185.
[52]Volker Coors.3D-GIS in networking environments. Computers, Environment And Urban Systems,27(2003)345-357.
[53]Zlatanova, S. and M. Gruber,3D GIS on the Web In ISPRS, Com. IV, Stuttgart, Germany, pages 691-699, September 1998.
[54]Ottens, H.F.L.. "The Application of Geographical Information System in Urban and Regional Planning".In Geographical Information System of Urban and Region Planning, H.J.Scholten and J.C.H.Stillwell(eds.), Kluwer Acdaemie Publishesr,1990, pp.15-22.
[55]Zhan F B. Three Fastest Shortest Path Algorithms on Real Road Networks. Journal of Geographic Information and Decision Analysis,1997,1 (1):69-82.
[56]LeaR, HondaY, MatsudaK, Hagsando, SteniusM,1997, Issues in the design of acalable Shared virtual environment for the internet.Proeeedings of the HICSS'97:Hwaii.
[57]BoHuang, HuiLin.GeoVR:a web-based tool for virtual reality resentation from 2DGIS data.25(1999)1167-1170.
[58]Theresa Marie Rhyne.A commentary on GeoVRML:a tool for 3D representation of georefereneed data on the web.International Journal of Geographical Information Science,1999, Vol.13, No.4,439-443.
[59]Ho-Geun Lee,Kyong-Ho Kim,and Kiwon Lee,Development of 3-Dimensional GIS Running on Internet,IEEE,1998:1046-1049.