三维景观电子地图的制作

1、上海大学上海大学数字媒体技术与应用专业数字媒体技术与应用专业三维电子地图的研究与制作三维电子地图的研究与制作l三维电子地图概述l三维电子地图的数据采集l三维电子地图的制作过程l未来与展望三维电子地图上海大学延长校区三维电子地图概述三维电子地图概述l三维电子地图的定义l国内外研究现状l三维电子地图相关技术三维电子地图概述三维电子地图概述l三维电子地图的概念与特点 三维电子地图是利用虚拟现实、计算机图形学、WEBGIS等技术，将现实世界的地理实体转化成三维模型，并生成具有固定视角的栅格图片，在计算机屏幕上显示，使浏览者产生三维立体视觉的新型地图形式。因为最后生成的是固定视角的图片，所以浏览者所产生

2、的三维立体视觉并不是真正的三维，而是一种介于2.5维和3维之间的一种形式。三维电子地图概述三维电子地图概述 三维电子地图结合了虚拟现实、计算机图形学等先进技术，在网络上显示等特点，与传统纸质地图相比，具有以下特点 ：1. 现实性2. 互动性3. 信息丰富性4. 便利性5. 多尺度性三维电子地图概述三维电子地图概述l国内外研究现状1. 20世纪80年代中期，加拿大制图专家提出电子地图概念2. 20世纪80年代后期，美国、英国等发达国家的大比例尺地形图、地籍图已经全部采用数字测图与制图技术3. 1987年，正式提出了发展电子地图集（electronic atlas）的倡议三维电子地图概述三维电子地

3、图概述4. 1989年，荷兰的委员演示了第一张软盘存储的荷兰电子地图集5. 1990 年由中国科学院地理研究所制作了第一个软盘形式的“京津唐及邻区生态环境电子地图集”6. 1996 年高教出版社出版了中华人民共和国国家经济地图集电子版，这是中国第一张光盘电子地图集。7. 北京灵图公司开发的二维电子地图 mapbar 地图平台，北京图为先公司开发的 51ditu 平台，中国电信所使的号码百事通平台三维电子地图概述三维电子地图概述8. 近期出现的 E 都市、都市圈等景观电子地图成为电子地图发展的一大亮点，他们制作的国内一线城市的景观电子地图，将国内的电子地图对公众的吸引力推向了一个新时代，对国内网

4、络景观电子地图的制作奠定了良好的技术基础。三维电子地图概述三维电子地图概述三维电子地图概述三维电子地图概述l三维电子地图相关技术 计算机图形学、虚拟现实和三维GIS等技术是三维电子地图系统的技术支撑。1. 计算机图像学 计算机图像学的一个主要的目的就是利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型计算在假象的光源、纹理、材质属性下的光照效果。三维电子地图概述三维电子地图概述2. 虚拟现实 虚拟现实(Virtual Reality，VR)，又称为灵境技术。它采用计算机技术产生一个被模拟仿真世界的三维动态视觉环境，使操作者产生一种身临其境的感觉，

5、采用此项新技术，参与者需要使用硬件，如数据手套、鼠标器、跟踪球、操纵杆、头盔式显示器、护目镜、耳机及数据服以获得所需的感知，来体验计算机世界的境况。三维电子地图概述三维电子地图概述3. GIS（ Geographical Information System ） GIS（Geographical Information System），是地理信息系统的简称。地理信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息，又常称为空间信息。 GIS的应用系统由三个主要部分构成，即硬件、软件、数据。三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法l 数字正射影像图（DOM）l 数字高程模型（DEM

6、）l 纹理数据l 属性数据l 数据的数据库管理三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法1. 数字正射影像图（DOM） 数字正射影像图是根据是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，消除了投影差的垂直投影的影像地图。三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法2.数字高程模型（DEM） 数字高程模型是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似

7、立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息。三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法目前 DEM 数据获取主要有三种方法：实地采集、摄影测量方法以及地形图数字化获取。三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法3.纹理数据 建筑物和地面纹理是网络景观电子地图的另一个重要数据。在进行纹理数据采集时要注意以下问题：（1）对于建筑物不可见面可以不用拍摄，只拍摄将来在地图中的可见面。（2）在拍摄的过程中注意拍摄规定的角度鸟瞰图。（3）在拍摄的过程中要对于拍摄区域的编号,重点建筑,单位,

8、道路等都要进行详细记录三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法（4）此外还要注意天气、季节以及整体性等等问题。三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法l属性数据 属性数据是三维电子地图进行查询、分析的基础，景观电子地图所采集的属性数据主要包括：建筑物的名称，地址，所在区域，资源类型，联系电话，联系人，单位简介等内容。三维电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法l数据的数据库管理 在系统中数据库的后台管理主要有地标管理、公交管理、地图导出、数据备份、广告管理、用户管理等模块。 三维

9、电子地图数据类型三维电子地图数据类型及采集方法及采集方法 SQL Server 2000是一种应用广泛的数据库管理系统，具有许多显著的特点：1. 它与 Windows 操作系统紧密集成。使 SQL Server 2000 能充分利用操作系统所提供的特性。 2. 易于使用，比较容易安装和操作。3. SQL Server 2000 具有可扩展性、可靠性，可以直接存储 XML 数据，可以将搜索结果以 XML 格式输出，有利于构建异构系统，提高互操作性。三维电子地图制作三维电子地图制作l三维建模l后期图片处理l三维电子地图的发布l三维电子地图系统功能三维电子地图制作三维电子地图制作l 三维建模 当前流

10、行的三维建模软件主要有3D Studio Max，Maya，Creator，AutoCAD。以下主要就3ds max介绍相关功能。1. 建模 3ds max的基于对象建模主要有多边形(Polygon)建模，非均匀有理B样条曲线(NURBS)，建模细分曲面(Subdivision Surface)建模。三维电子地图制作三维电子地图制作2. 纹理和贴图 贴图是物体材质表面的纹理,利用贴图可以不用增加模型的复杂程度就能突出表现对象的细节,并且可以创建反射、折射、凹凸、镂空等多种效果,且比基本材质更精细更真实三维电子地图制作三维电子地图制作3. 灯光和摄像机 通过为场景设置灯光模拟自然光和局部光源的照

11、射，可以增强模型的真实感和沉重感。3ds max中的灯光可以分为三类：Standard（标准灯光）、Photometric（光度学灯光）和Daylight（日光）三维电子地图制作三维电子地图制作4. 渲染输出： 建筑物的建模、材质、灯光的设计都完成了以后，在渲染器中进行固定相机视角的定位，最后通过设置的渲染输出参数来渲染成相机视角下的固定大小图片。三维电子地图制作三维电子地图制作l后期图片处理 渲染后的图片无论在图片名称、大小、无缝集成方面存在一定的缺陷，不适宜作为最后的图片进行屏幕显示。而是需再经过图片拼接、小品添加、效果修饰、路名完善、场景拼合、图片切割、系统集成等一系列工作后才能成为最终

12、我们看到的屏幕地图。 Photoshop 是由美国 Adobe 公司开发的一个集图像扫描、编辑修改、图像制作、广告创意、图像合成以及图像输入输出为一体的图像制作软件。三维电子地图制作三维电子地图制作 Photoshop在后期图片处理中主要解决以下问题：1.纹理纠正：对建筑物纹理的侧面在明暗、色调和对比度等方面进行调整。2.透明纹理：这种典型的纹理映射方式可以大大提高模型的逼真度。3.纹理拼接：在三维景观建模系统中用几种小纹理图像即可模拟出一片地形来。4.效果修饰：3ds max中渲染出来的图片往往给人感觉比较生硬，借助 Photoshop 进行处理，从而得到极富立体感的景观地图效果。三维电子地

13、图制作三维电子地图制作l三维电子地图的发布 对于以上拼接好的区域的图片有数据量有百兆以上，要一次性显示在屏幕上，对于程序的实现和服务器的配置来说，显然是不可能的。解决这一问题的方法就是对其按照一定规律分层和切图。在调用的过程中能逐步调入，减少系统的负荷 。三维电子地图制作三维电子地图制作栅格图片切割示例三维电子地图制作三维电子地图制作l 三维电子地图系统功能未来展望未来展望l 原始数据的采集和三维城市的建模浪费大量的人力、物力。l 对于批量数据的处理问题l 需要进一步解决三维建模过程中的精度控制问题。l 网络景观电子地图可以结合军用地图、旅游地图、城市地图、企业网点地图等，从而根据需求制作专题地图。参考文献参考文献1. 杨鹏. 网络电子地图与三维虚拟场景集成研究:硕士学位论文.武汉：武汉大学，2005 2. 龚健雅. 数字城市的基本概念及实现策略.测绘出版社，2004，5. 3. 陈向阳. 专题地图制图的三维符号设计研究.地