基于ArcEngine与Skyline的二三维联动GIS系统平台设计与应用——以昆明三维城市规划辅助决策系统为例

一种二三维联动地理信息系统的实现唐昊; 刘建波; 葛双全; 成勋; 张亚林; 孟德壮【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)032【总页数】6页(P37-42)【关键词】地理信息系统; 开放视景图形引擎; 二维图层库; 二三维系统联动【作者】唐昊; 刘建波; 葛双全; 成勋; 张亚林; 孟德壮【作者单位】中国工程物理研究院计算机应用研究所绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】P208地理信息系统(geographic information system，GIS)又称“地学信息系统”，是一种非常重要的空间信息系统。

它是在计算机硬软件系统的支持下，收集、存储、管理、计算、分析、显示和描述地球表面(包括大气层)的整个或部分地理分布数据的技术系统。

根据空间维度的表现形式，GIS系统又分为二维和三维，二维GIS系统经过20多年的实际发展和应用，具有强大的数据展示和空间分析功能，另一方面随着三维虚拟现实仿真软件的发展，近年来出现了基于各种三维引擎构建的虚拟城市系统，使得用户能够更加直观的从三维空间中观察和处理问题，经过多方面实践，在城建、土地、测绘、应急、公安、电力、燃气等领域得到广泛应用。

在实际应用中，结合二维GIS和三维GIS两者优点的二三维一体化系统是当前背景下的一个主流解决方案，也是GIS研究领域的热点方向。

现有的技术方案中，三维场景主要用于空间显示，显示城市物体的空间形态和色彩外观的视觉效果。

二维场景用于显示城市的布局，为空间查询、统计和分析的功能提供支持。

基于三维仿真技术的三维虚拟城市场景以其直观的三维地形、立体的建筑模型以及多元化地物模型作为表达方式，具有现实、直觉和真实等特性。

用户不需要任何训练就能够理解3D虚拟场景的意义。

但是在三维虚拟场景中漫游的时候只能看到视野范围中的物体，对场景整体感和方向感的定位无法判断，导致迷失方向和位置。

目前，二三维一体化GIS系统在虚拟城市GIS系统中得到广泛应用和研究。

收稿日期:2010-07-14;修订日期:2010-08-23作者简介:李娟娟(1984-),女,陕西榆林人,硕士研究生,研究方向:三维G IS ,二维、三维G IS 的集成。

第28卷 第5期2010年10月江 西 科 学JI A NGX I SC I ENCEVo.l 28N o .5O c.t 2010文章编号:1001-3679(2010)05-0696-05基于A rc Engi ne 与Skyline 的二三维联动G IS 系统平台设计与应用以昆明三维城市规划辅助决策系统为例李娟娟1,施 昆1,邱飞廷2(1.昆明理工大学国土资源工程学院,云南 昆明650093;2.云南省煤炭地质勘查院,云南 昆明650218)摘要:二维G IS 技术成熟,分析功能非常强大,但比较抽象。

而三维G IS 却在可视化方面有着得天独厚的优势,但面临一些技术瓶颈。

为了避免重复建设,降低G IS 功能的性价比,有必要整合已有资源,将二三维G IS 结合,实现联动。

以昆明三维城市规划辅助决策系统为例,在V i sua l Stud i 环境下,用C#与A r cEng i ne 组件实现二维部分,二维的空间数据用A rc M ap 中的shp 文件来组织;三维部分通过建模软件M ulti g en Creator 建立场景,用OpenF light 结构来组织其层次。

A rcEng i ne 与Sky li ne 均提供COM 组件,C#采用智能指针来声明A rcEng i ne 接口和Sky li ne T erraExplorer P ro 提供的部分二次开发接口,通过坐标匹配和名称匹配编程实现二三维G IS 联动,二者优势互补,并在网络上发布,最大限度地实现G IS 功能,从而更好地为公众服务。

关键词:二维G IS ;三维G IS ;城市规划;联动中图分类号:P 208 文献标识码:AThe P l atfor m D esign and Applicati on of Interactive 2D and 3DG IS Syste m Based on A rc Engi ne and Skyli neTake Kun m ing 3D U rban P l a n A ssist ed D ec ision m aking Syste m for Exam pleLI Juan j u an 1,S H I Kun 1,Q I U Fei ti n g2(1.F acu lty of Land R esource Eng i neering ,K un m i ng U n i versity o f Sc i ence and T echnology ,Y unnan K un m ing 650093PRC;2.Y unnan Institute of C oal G eology Explorati on ,Y unnan K un m i ng 650218PR C)Abst ract :Tw o d i m ensi o na lG I S technology is m ature ,ver y powerful ana l y sis ,bu t rather abstrac.t I n v i s ua lizati o n ,the three d i m ensional G I S has a unique advantage ,but faced so m e techn ical bo ttle necks .To avo i d duplicati o n ,reduce cos,t need to i n teg rate ex isting resources ,w ill co mb i n e t w o-di m ensi o na l and t h ree d i m ensional GIS to ach i e ve li n kage .In t h is paper ,for an exa m p le ,the Kunm ing three di m ensional urban p lan assisted decisi o n m aking syste m had been bu ilt and t w o di m ensional and three d i m ensi o na l GIS li n kage had been achieved ,wh ich in V isual env iron m en,t using C #and A rcEng i n e co m ponents to ach ieve t w o di m ensional i m ages o f the shp file ,and to organize t w o di m ensi o na l spatia l data w ith A rc M ap ;to estab lish the three di m ensi o na l scenes t h rough m odeling so ft w are M ultigen C reator ,to organize the three di m ensional str ucture w ith OpenFlight lev e.l The CO M co m ponents that prov i d ed by Skyline and A rcEng i n e ,using C #to declare A rc Eng ine s m art pointer interface ,the secondary developm ent interface prov i d ed by the Sky line Terra Explorer Pro to conduct the coord i n ates m atched and na m e m atched by prog ra mm i n g 2 D G I S linkage .Thism ethod had the t w o co m p le m ent each other,and posted on the net w ork,to m ax i m ize G I S capabiliti e s to better serve the pub lic.K ey w ords:Two d i m ensi o na lG I S,Three di m ensionalG IS,U rban p lanning,I n teracti o n0 引言二维G I S始于20世纪60年代的机助制图,历经40余年,伴随着计算机软硬件、网络、测绘技术以及关系数据库的飞速发展,技术日臻完善,应用程度深入,已渗透到社会的各行各业中。

网络出版时间：2011-4-28 17:42网络出版地址：/kcms/detail/11.4415.p.20110428.1742.084.html基于Skyline的网络三维GIS建设及应用研究陶 刚①②，池天河②，郑桂香①②（①中国科学院研究生院，北京100049；②中国科学院遥感应用研究所，北京100101）【摘 要】本文简要介绍当前网络三维GIS的研究进展。

设计具有数据层、发布层和应用层的三层网络三维GIS框架，进一步阐述基于Skyline软件体系实现该框架的技术路线，并详细说明建设的具体步骤：数据采集、数据处理、系统开发和发布与部署。

并且针对实际建设过程，从三维建模、模型显示、数据加载和缓存设置四个方面提出相应的优化措施。

【关键词】三维地理信息系统；三维可视化；网络地理信息系统；Skyline【中图分类号】P208 【文献标识码】A 【文章编号】1009-2307（2011）06- -Web 3D-GIS construction and application based on SkylineAbstract: This paper introduced current researches on Web 3D-GIS in brief. After that, the paper designed a three-tier architecture for Web 3D-GIS, which includes data tier, publishing tier and applicationtier. According to it, the technical route based on Skyline software was elaborated. Moreover，the papershowed the specific construction steps that are data acquisition, data processing, system development andrelease & deployment. Then, some measures to optimize actual construction process in terms of 3D modelbuilding, model displaying, data loading and cache setting were provided. At last, a lot of disadvantages asdeficient expansibility, huge difficulty of data update and nonsupport for spatial analysis were pointed outby analyzing the practical application case. The paper claimed that the development direction and trend ofWeb 3D-GIS could be to apply the standard of HTML 5 and 3D structure feature, which would promote theprogress of 2D & 3D integration.Key word: 3D-GIS; 3D visualization; WebGIS; SkylineTAO Gang①②, CHI Tian-he②, ZHENG Gui-xiang①②(①G r aduat e U ni ver si t y of C hi nese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; ②Institute of Remote Sensing Applications, Chinese Academy ofSciences, Beijing 100101, China)1 引言地理空间信息区别于其他类型信息的最显著标志是其具有地域性（territorial）、动态变化特性（dynamic changes）和多维结构特性（multidimensional structure）。

万方数据总第１６９期・浙江水利科技・２０１０年第３期也转到对应的位置，并可在二维地图上自定义视点位置，三维场景将转到该视点位置之上。

反之亦然。

（２）交互浏览。

用户在三维虚拟场景中漫游时，在二维地图中动态显示出相应的位置和视野，通过实时跟踪三维虚拟场景中视点位置，然后由三维向二维不断发送当前坐标信息，二维接收到这些坐标值后，在对应的地图上绘制漫游路径。

在二维环境中进行漫游、缩放、拾取等操作时，三维场景能同步响应二维环境的动作，实现相应功能，反之亦然。

２．２数据同步三维场景中的都对应于二维中的某一矢量图或模型点，在进行数据查询、数据更新操作时，通过这种对应保证二、三维数据的一致性，这是数据层面二三维联动的实质。

在系统中，对每一要素进行统一编码，二维实体和三维模型均有一致的ｍ号，因此能实现二维与三维交互查询与显示，同时二维空问数据和三维模型与属性信息能够双向查询。

通过鼠标或键盘等方式选择三维场景中的地理实体后，该实体的属性信息将以表格的形式显示在三维场景中。

在查询的同时，二维电子地图将定位到相同的地理位置上。

同样，系统将实现在二维地图上选择某一（或多个）地理实体后，三维场景将定位到该实体上，其属性信息也将以表格的形式显示在三维场景中。

其实现方法是依靠二维地图和三维场景中对应地物名称（Ｄ）惟一性，当二维地图中选中一个目标时，获得该地物的惟一Ⅲ，通过发送指令给三维，三维方面拾取其中的Ｄ信息后自动定位并高亮显示。

由于地物的数据组织引入了实体模型概念，每个实体对象都有对应的惟一标识符ｍ，一旦获得了对象的ｍ，就可以获得对应实体的全部信息。

３二三维联动ＧＩＳ应用实践３．１系统架构设计二三维联动ＧＩＳ系统是由二维ＧＩＳ系统和三维ＧＩＳ系统２个独立子系统通过消息通信机制连接在一起所构成。

因此，在设计系统时首先要考虑到这２个系统的相对独立性，即在不联通的情况下，每个子系统都能完成独立的地理信息系统功能，而在连通的情况下，又要能实现２个系统间的互操作，如在二维系统上添加１个符号，在三维系统上也要同时出现所标符号的三维符号，反之亦然。

二维GIS系统自从上世纪90年代迅猛发展以来,经过众多学者、软件开发者、用户的多方面实践,GIS应用深入城建、土地、测绘、规划、林业、电力、燃气、公安等各行各业,并得到了广泛的应用。

二维GIS的代表ArcGIS以其强大的编辑、制图、空间分析功能,但可视化不强。

因此,三维地理信息系统平台的代表Skyline出现,加速了三维智慧城市的发展。

然而三维平台侧重可视化和三维分析功能,其二维分析功能和编辑功能较弱。

为了解决ArcMap不直观及Sky-line编辑和分析功能弱的矛盾,二三维一体化联动系统便是发展的方向。

1 ArcMap与Skyline简介1.1ArcMap 简介ArcGis是可伸缩的,全面的GIS平台,ArcGIS Desktop是一个完整的专业的应用套件,ArcMap是ArcGIS Desktop三个用户桌面组件之一,是一个用于编辑、显示、查询和分析地图数据的核心模块。

1.2Skyline简介Skyline是一套优秀的三维地理信息系统平台软件,可以利用海量的测影像数据、数字高程数据,以及其他二、三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。

Sky-line包含三类产品:Terra Builder,用于创建三维地形数据mpt;Terra ExplorerPro,用于创建、编辑、发布三维场景,提供丰富的二次开发接口;Terra Gate是能够实时流畅传输三维地理数据的功能强大的网络数据服务软件。

2 系统主要设计2.1系统主要功能通过Visual 开发,建立一个能使ArcMap和Skyline交互平台,实时将ArcMap和Skyline获取显示窗口坐标信息双向传递,实现二三维联动显示。

2.2系统运行环境系统使用ArcMap和Skyline平台的功能,可以认为是一个中间件。

因此,需要ArcMap10.0或其他版本和Skyline Explorer Pro6.5.1版本支持。

3 系统主要功能实现3.1系统主要代码ArcMap和Skyline的二三维联动实现,主要代码说明如下:(1)主要变量声明获取ArcMap和Sky-line运行平台。

基于ArcGIS Engine的三维地理信息系统开发及应用作者：刘阳娜来源：《电脑知识与技术》2018年第03期摘要：在可视化技术、空间技术、计算机图形技术等不断发展过程中，逐渐地转变原有的二维地理信息系统，变为三维地理信息系统。

现阶段，地理信息系统领域中，三维地理信息系统已经成为一个新的发展趋势，不过迄今为止，仍然只是在部分实验性原型系统中实现了部分的三维地理信息系统功能，并未广泛推广，而该项技术的广泛推广对于地理信息系统发展来说，意义重大，因此，该文在ArcGIS Engine基础上，分析了三维地理信息系统的开发及应用。

关键词：ArcGIS Engine；三维地理信息系统；开发；应用中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）03-0005-02相比于二维地图，三维显示地形地物时，不仅利于人们直观的观看，且会给人们营造出身临其境的感觉，还能将人们利用地图的各种需求得到充分满足。

因此，不断有公司推出三维图形显示软件，其中，典型代表之一即为GOOGLE EARTH（GOOGLE公司开发），但由于单位数据具有庞大的数据量，现有三维地理信息系统产品均存在一定的不足之处，如建模复杂、代码众多、浏览速度慢等，导致国内并未普遍的应用三维地理信息系统。

ArcGIS Engine由ESRI公司推出后，有利于将上述问题妥善的解决，由此可见，本文在ArcGIS Engine基础上研究开发三维地理信息系统的方法具有十分重要的现实意义。

1 ArcGIS Engine三维组件ArcGIS Engine属于完整GIS组件库，开发公司为美国ESRI公司，组成为一组核心ArcObject包，用于构建定制应用，不仅能够对多种应用程序接口做出有效支持，且可进行自定义独立独立信息系统应用程序的建立，拥有的高级功能众多。

在ArcGIS Engine中，所提供的应用编程接口有三种，分别为C++、COM、.NET，对于存在二次开发需求的用户，其留有的自由空间非常大，用户可按照自身需求，进行相应级别开发方式的选择，促进开发工作便利的完成。

收稿日期:2008212209;修订日期:2009204204作者简介:李建成(1984-),男,硕士研究生,研究方向为GIS 应用研究。

E 2mail :ljch1984@ 。

基于ArcEngine 的三维GIS 的设计与实现李建成,郭建文,盖迎春,付卫平(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州　730000)摘要:三维GIS 能够很好地描述我们的三维客观世界,但在查询分析以及宏观表达等方面尚有不足之处,目前不同的应用目的往往需要二维GIS 与三维GIS 两种方式交替运作。

因此提出在构建三维GIS 应用系统的基础上融合二维GIS 的功能,并成功开发实现了一个实例应用系统。

关　键　词:ArcEngine ;三维;交互;Geodatabase ;Sketchup 中图分类号:P 208 文献标志码:A 文章编号:100420323(2009)03203952041　引　言随着社会经济的发展,GIS 广泛地应用于城市规划、土地管理、电力、水利、交通等各行业中。

GIS 所表达的地理信息是三维连续分布的,单纯的二维地理信息系统不能真实地描述三维客观世界[1]。

现阶段三维地理信息系统的研究重点在三维地理信息可视化、三维空间数据模型和数据存储等几个方面[2]。

三维GIS 能够很好地表达三维的客观世界,但在信息查询、空间分析和宏观表达方面有所不足。

目前应用中较为合理的一种解决方式是开发融合二维GIS 的三维GIS ,既结合二维GIS 的宏观性、整体性、简洁性和三维GIS 的局部性、现实性、直观性的优点,同时又克服了二维GIS 的抽象多样性和三维虚拟场景漫游的迷失感[3]。

要实现融合二维GIS 的三维GIS ,选取适合的开发组件是非常重要的。

Arc Engine 是ESRI 公司推出的高级GIS 组件,包括Arc Engine Developer Kit 和ArcEngine Runtime 两部分组成[6],利用它提供的组件和工具集不仅能实现二维部分的功能,还能够实现三维展示、三维分析等高级功能。

基于Skyline的三维GIS构建与研究潘立;张旭;任东风【期刊名称】《测绘与空间地理信息》【年(卷),期】2016(039)008【摘要】三维GIS是指能对区域空间内的对象进行三维描述和分析的GIS系统.随着三维GIS的发展与应用,二维GIS数据难以满足信息化的发展以及对信息数据的客观需求,三维GIS的出现弥补了二维GIS在空间上表达的不足.与二维GIS相比较,三维GIS可实现对空间信息的直观可视化表达,可进行多维度的空间分析,这使得三维GIS成为信息化建设的重要成分,是目前GIS研究和发展的主要方向.Skyline凭借其国际领先的三维可视化显示技术,可以利用遥感影像数据、数字高程数据搭建一个对现实世界进行模拟的三维大场景.SketchUp、3DMAX都是很好的三维建模及模型渲染软件.本文总结了国内外三维GIS的研究现状,研究了基于Skyline的三维GIS构建的关键技术,包括三维场景的构建与优化、数据加载以及协同技术,以及基于SketehUp、3DMAX的精细模型的构建、模型导入Skyline.【总页数】4页(P90-93)【作者】潘立;张旭;任东风【作者单位】阜新市规划局,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,辽宁阜新123000;阜新市规划局,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,辽宁阜新123000【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.基于Skyline的水电站三维GIS系统实现 [J], 张建柱;左小清;林思;李勇发;李海强2.基于Skyline的三维GIS在水电工程勘测设计中的应用研究 [J], 梁吉欣;赖刚3.基于Skyline的太湖流域水环境三维GIS系统设计与实现研究 [J], 黎刚;徐洁;陈踊4.基于Skyline的水库三维GIS的设计与实现 [J], 冷玉见;张存;马亚飞;李联社5.基于Skyline的Web三维GIS决策系统的实现 [J], 任东风;王飞跃因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。